针对苛刻油气藏开发中CO₂驱气窜严重、表面活性剂吸附损耗大、纳米材料易团聚失活等核心瓶颈,自主构建了CO₂驱流度调控、低共熔溶剂协同驱油、生物纳米驱油剂三大技术体系。揭示了泡沫、凝胶等介质在孔隙中的微观作用机理,形成适用于中温至超高温油藏的流度调控技术,兼顾提高采收率与CO₂埋存;基于氢键调控原理构建低共熔溶剂水驱体系,显著降低表面活性剂吸附,与多尺度冻胶协同实现调剖-驱油性能强化;研发了兼具优异乳化与分散性能的生物纳米材料,可改变岩石润湿性、降低界面张力,并拓展应用于原油降黏、降压增注、污水处理等领域。整套成果为高温高压、高矿化度等苛刻油气藏绿色高效开发提供了系统性解决方案。
【核心技术突破】
本系列成果在前缘演化理论、材料体系、协同工艺三方面实现核心技术突破。
理论突破:创新明确了液-液、气-液前缘界面演化规律,建立了相应的界面侵入图版,形成了基于苛刻环境油气藏驱替均衡度的前缘演化理论,为注入参数定量化设计提供理论依据。
材料突破:研发了耐高温纳微米网凝胶(粘度200~50000 mPa·s)、耐高温粘弹性微球(粒径0.5~20 μm)、耐高温暂堵颗粒(10~100目)等配套体系,可满足180℃以上、50 MPa以上、矿化度250000 mg/L的苛刻环境需求。基于氢键调控原理构建低共熔溶剂体系,显著降低表面活性剂吸附损耗。研发生物纳米驱油剂,通过表面功能化或生物共轭处理,克服了常规材料在含水层中的团聚、钝化、沉淀和滞留问题。
工艺突破:建立暂堵体系与储层的双向匹配模型,实现基于驱替动态变化的多体系段塞实施调整设计;构建低共熔溶剂与多尺度冻胶协同调剖-驱油工艺;形成生物纳米材料用于降压增注、解除堵塞、污水处理等多场景应用工艺。
【成果支撑】
本成果已形成完整的技术支撑体系,具备扎实的理论基础、成熟的材料工艺与丰富的现场应用验证。
理论成果支撑:相关成果发表于《Petroleum Science》《Energy & Fuels》等国际权威期刊,低共熔溶剂体系及水驱配方技术经评价总体达到国际先进水平。室内非均质三维物理模拟实验表明,通过调剖驱油可增加29.8%的驱油效率,成果获学术界与工业界广泛认可。
技术材料支撑:形成了凝胶、微球、颗粒等多体系配套技术,建立了暂堵体系与储层双向匹配模型,实现多段塞剖面调整设计。低共熔溶剂配方及生物纳米材料制备工艺成熟,具备批量生产能力。
现场应用支撑:该技术先后在顺北、华北储气库、辽河、新疆等国内外油气田进行技术服务,低共熔溶剂体系已在大庆油田、长庆油田等多个油田实现示范应用,生物纳米材料在渤海油田、长庆油田、江汉油田、吐哈油田等获得成功应用。获新疆维吾尔自治区科学技术奖二等奖1项(2022年)、中国石油和化学工业联合会科学技术奖一等奖1项(2020年),技术成熟可靠,应用成效显著。
【应用前景】
本系列技术可广泛应用于高温(180℃以上)、高压(50MPa以上)、高矿化度(250000mg/L)等苛刻油气藏,覆盖CO₂驱流度调控、低渗储层强化开采、中高渗储层调剖驱油、非常规油气高效开发等场景,应用前景广阔。
在CO₂驱流度调控方面,兼顾提高采收率与CO₂高效埋存,有力支撑国家“双碳”战略,可在中温、高温及超高温油藏中广泛应用,是兼顾能源安全与绿色低碳发展的重要技术方向。
在低共熔溶剂协同驱油方面,通过降低表面活性剂吸附、协同冻胶调剖,显著提升驱油效率与经济效益。室内实验增加29.8%驱油效率的成果,为其工业化推广提供了有力依据,适用于油气田开发行业及亟须绿色降本增效的油田企业。
在生物纳米驱油剂方面,被誉为油田开发的“神兵利器”,可突破页岩油气、致密砂岩等储层的注入瓶颈,与堵水调驱、压裂酸化等技术结合形成“纳米治水”“纳米泡排”等综合解决方案,在原油降黏、解除堵塞、降压增注及油田污水处理等领域应用成熟。三项技术相互补充、协同发展,将为我国油气资源绿色、高效、可持续开发提供系统性技术支撑。