美信网络技术 网上支付_创新采油技术的领路人

  王德民,采油工程专家。河北唐山人。1 960年在北京石油学院钻采系采油专业毕业。大庆石油管理局原总工程师、原副局长。50多年来,坚持在大庆生产第一线苦心钻研采油工程技术,并获得国家科技进步特等奖1项、一等奖2项、二等奖1项、国家创造发明二等奖3项、省部级发明创造和科技进步二等奖以上共24项。现为中国石油大学、东北石油大学、西南石油大学石油工程学院油气田开发工程专业博士生导师。1 994年当选为中国工程院院士。
  
  1958年初,中国石油供应十分匮乏,严重影响到国计民生,国内有不少汽车被迫抛锚,军队中有的部队取消演习,首都的大街上,一辆辆公共汽车都背着鼓鼓囊囊的煤气包。当时,中国钢铁产量上千万吨,石油产量只有几十万吨,还不如现在一天的产量,东北大庆油田的诞生,使中国石油工业走进了历史的新纪元,大庆油区自投入开发建设,累积产量占同期全国陆上石油总产量的47%。它证实了陆相地层能够生油并能形成大油田,使中国彻底甩掉了“贫油”的帽子。
  21世纪,即使是个普通人也意识到石油沉甸甸的分量。我们没有理由遗忘中国大庆的开发采油历史以及默默钻探、默默采油的铁人精神,此次,笔者很荣幸采访到中国著名采油专家王德民院士,他为中国油田开采技术研究做出了巨大的贡献,采访中他向笔者深谈了攀登采油珠峰的艰辛历程。当时中国石油落后,需要人才,需要科技,需要发展,爱国、奉献是第一位
  谈起自已是如何走上石油研发之路时,王德民院士感慨道,“当年不是我选择石油,而是石油选择了我。”原来,填报大学志愿时,学习采油并不是他的第一志愿,但由于特殊的家庭背景,王德民进人了北京石油学院钻采系采油专业。随着学习的进一步深入,他发现采油专业需要知识面很广、判断能力及逻辑推理能力很强的人才,自己正好有这方面的优势,渐渐地他发现自己很喜欢而且很适合这个专业。王德民说:“既然石油选择了我,我也比较喜欢石油,就想着怎样为中国石油开发贡献自己的力量,以解决当时的燃眉之急。”尤其是当时中国汽车“背着一个气袋子”的说法,给了年轻的王德民很大的刺激。
  
  中国石油冲破封锁
  
  1958年,王德民作为学生参加了著名的川中会战,这也是新中国成立以来第一次声势浩大的夺油会战。
  那年,川中三口井 广安市武胜县龙女寺二井、蓬莱构造蓬一井和南充构造充三井分别自喷出工业性油流,当时刚上任的中国石油部部长余秋里激动万分,立即与石油部副部长康世恩一道赶赴四川,并提出了“拿下川中大油田”的会战口号。正当川中会战如火如荼地展开时,专家发现,女二井一旦关井测压后再开井时就不出油了,人们在这口井的周围像梅花一样又打出四口井,仍然未能出油,而充三井和蓬一井也同时出现了类似的情况。说到这儿,王院士若有所思地说,“当时大家都想不明白,前期构景都特别好,可能是勘探技术太好了,把最有利的位置找到了,其他的地方几乎没有”。
  后来,川中会战因遭受挫折而不得不告终。到了1959年9月26日,松基三井喷出原油。余秋里召集专家进行座淡后决定采用打破常规,甩开勘探,集中石油系统的一切力量,在松辽展开一场声势浩大的石油大会战。
  这个消息使当年参与川中会战的王德民及石油学院的其他学生们欣喜万分,他们用脸盆当作鼓,敲着打着,唱着跳着,对中国石油业发展充满了喜悦和期待。而石油部的余秋里和康世恩在石油战线上的实践给了王德民很大的影响,也奠定了他此后“心有恒志节节求”的科研道路的基础。
  中国第一套试井方法
  大学一毕业,王德民就赴大庆油田参加石油会战,干起了劳动强度很大、很艰苦的工作。众所周知,大庆油田是世界上最大的陆相沉积油田,方圆百里范围的百层岩石经千百万年的沉积,’比美国最大的普鲁德湖湾油田还大。大庆石油会战之初,困难重重,连久经沙场的“将军部长”余秋里都感慨:“到了现场,才知道困难和矛盾要比预料的多得多。”
  据介绍,一口井要打到底,在800-1200米之间,通常有100多个含油的砂岩层,最厚的达20米,最薄的仅0.2米。他们的工作对象就在这千米之下的岩层“地宫”中。在那里,整个石油开采系统是一个看不见、摸不着的“黑箱”,开采工作如同一项“隐蔽工程”。当时,大庆一个月搞一次“测压会战”,把所有的井都测一次,将特制的仪器下到1000多米深的井里,测定油层的压力。石油储藏在“磨刀石”中,油石缝隙仅有头发丝的十分之一。在120个大气压下才可出油,当低于100个大气压时,气就出来了,若气泡阻力大就会不出油,而压力太高,又容易出水,油也出不来。对试井压力的计算,当时国际通用的方法是国外的“赫诺法”。但此法不符合大庆油田地下的实际情况,而且石油工人们来回扛着50多千克重的绞车上井测试,每天都到后半夜才能睡觉,劳动强度很大。
  面对这个情况,年轻的王德民决心采用一种新的测试计算方法,他想:“如果不走传统定势的方法,用别的思维来考虑,有可能解决这一难题。”那时他还是个实习员,白天劳动,晚上回去钻研,因为大学学习的是采油专业,试井测量只是他所学32门功课中一门的一小部分。为了掌握有关数学知识,研究当时美国、前苏联这方面的资料,他又要自学俄语,白天劳动,晚上构思,找出问题矛盾,找出节点,连续100多天的奋战,在1961年2月17日,王德民根据不稳定热传导原理,推导出了符合大庆油田实情的油井压力计算公式,这也是中国第一套不稳定试井方法――松辽法,此方法很快在全油田应用推广。实践证明,“松辽法”比“赫诺法’’精确两倍。直到目前仍在继续推广应用。
  成功,一个既简单又复杂,既平实又玄妙的字眼。说到“松辽法”这个如此突出的贡献时,王院士笑着说:“方法用上了我很高兴,但最高兴的是感受到了发现问题、解决实际问题的巨大魅力。”在认识了自我,坚定自我以后,王德民更愿意解决全新的、矛盾比较大的事情,年轻时代的自我肯定充斥着一颗找寻梦想的心。也是从那以后,他告诉自己:我能行!
  油田的持续开发,需要不断地科技创新来保障
  1960-1963年
  实践证明,自然能力下的开采产量初期很高但是下降很快,大庆油田每过一年平均下降一半,总指挥康世恩看出问题后开会探讨,将大庆所有井分成十个试验区,分别进行高压注水、低压注水等不同情况,一年的实践后,自然开采和提高压力开采都被淘汰,决定保持压力开采。在油田开始注水的过程中,美国和前苏联等国家多数从外围注水,但是大庆油田面积太大,要考虑中间压力,又决定了内部注水。
  就这样,在保持压力开采并且内部横切割注水的情况下,大庆油田产量上升非常快,一年平均上升200多万吨,但从历史上看,一般油田的开采高峰只能维持三五年,以后产量就会递减。1963年,专家发现由于渗透率不同,地下油水很不均匀,水可以一 天最快推进几十米远,这样下去有一半的油井很快见水,采油程度只有5%。当时世界上采收率的平均值是10%~15%,自然能力下大庆能采出11%,而“笼统注水”可以提高到22%,后来完善的分层注水采油程度可以达到33%,所以,当时大庆油田进行了分层注水。1963年12月3日,周总理宣布:从此中国石油基本自给了。
  1964-1975年
  20世纪60年代末,大庆油田地下100多个储油层非常复杂,哪一层进出水、哪一层油多、哪一层油少,光凭测量压力是得不到准确回答的,还得将仪表下到各油层里去测数据。当时世界上都是用承重10吨、食指粗的电缆或钢丝绳将仪表下到千米地下测试。王德民和技术人员在寒冷的冬天往井里下钢丝绳、送仪器,一站就是几个小时,喷过水的衣服常常会被冻成“盔甲”,弯不了胳膊、迈不了步。经过两年苦战,王德民研究出多层试油和油水井分层测试等一整套工艺,用细钢丝将六种仪表下到井下,及时掌握每一层油、水、压的详细情况。在当时特殊的社会环境背景之下,外界对科研工作的批判声不断,很多人都放弃了,王德民却一直没有停过,他知道油田需要新技术、必须搞科研,他认准了就一定要做下去。
  20世纪70年代初,大庆油田出现了“两降一升”的问题,即地层压力下降、原油产量下降、含水上升。的确,单井产量下降了,煤矿不生产了,锅炉都变烧油了,居民没有油就没法生活……种种问题接踵而至,王德民知道只有科技才能扭转局面,顶着巨大压力,他和同事们攻关一年多,经过1000多次的试验,研制成功偏心配产、配水器,比国外同类产品轻1/2,短1/3,使用效率可提高3倍以上。这套配水工艺应用后,配水合格率由原来的30%提高到70%以上,油田含水率的上升率也由3%降到2%,王德民自豪地说,“偏心注水是更多群众能掌握的一套技术,群众掌握了,全油田就都能用的上,1974年全部推广,过了40年这套工艺在大庆和全国其他油田还在使用。”的确,他用自己的智慧和力量解决了这一历史性的难题。
  1975-1997年
  20世纪70年代以后,油田进入中含水期(原油含水量超过20%)。大庆的油层多,而且薄厚悬殊,王德民提出的“限流压裂法”,一次可压开20至30个薄油层,最多一次压开过70多个薄油层(国外一次仅能压开3至4个油层),开采这些薄油层,每年可新增采储量5000多万吨。这项成果在油田推广后,使储量增加7亿吨,等于又找到一个大油田。当时大庆油田有1/4的储量在薄差油层中,厚度仅为0.2米至0.5米。要让这部分薄差油层多出油,需采取高压注入液体压裂薄差油层,使之产生比原来孔隙大100倍的裂缝,渗透出油。但是只能压开所需要的薄、差油层,在技术上要求能在地下1000多米射开并压开0.2米薄的油层,深度误差得小于万分之二,难度可想而知。后来国家组织的鉴定委员会对限流法压裂技术的评价是:“这一科研成果,在整体上达到了世界先进水平。”
  20世纪80年代,大庆进入了高含水期(含水超过60%)。一方面,为了长期稳产,大庆可采储量不够,要重新核算储量,打调整井,开发低渗透型的原来不出油的油层;另一方面,大庆油田继续强化注水会造成大面积的水淹和大范围的套管损坏,为实现高产稳产这一目标,王德民和他的同事们研究完成了以自喷采油转变为机械采油的攻关方案。油田采收率由原来的33%上升到42%,这一方案,解决了大庆将近15年的稳产问题。
  石油是不可再生资源,进一步提高已开发油田的采收率非常重要。作为总工程师的王德民为进一步提高大庆油田的原油采收率这一攻关课题,在聚合物的物理化学特性、分子量选择、布井方式、井下注入工艺、地面配制工艺以及采出液处理等方面,做了大量卓有成效的研究工作,优选出分子量适合于大庆油田的聚合物,解决了聚合物高粘性非牛顿流体在管道输送及矿场高压注入等一系列工艺难题,并在矿场实践中成功地得到验证。紧接着在认真的探究钻研之下,王德民又确立了采用化学驱方法即聚合物驱油技术,成为确保大庆油田长期高产稳产的当时最主要的技术保障手段。王院士回忆,当时反对声音特别多,接近一半的人不同意,都觉得不可能,因为世界研究了几十年没有成功,但深思熟虑之后,他认为不按传统思维分析,还是有可能成功的。聚合物驱油技术突破了传统的聚合物驱油理论,创造性地提出了聚合物溶液非牛顿流体的粘弹性,特别是弹性在提高采收率方面的作用,并通过宏观及微观实验,证实了弹性对提高驱油效率的作用,从理论上发展了聚合物驱提高采收率的机理,这也是世界近30年来在驱油效率机理方面的一个重要新发展,为大庆油田成功实施聚合物驱油技术奠定了理论基础。
  1998-2006年
  “聚合物驱油技术”成功后,王德民提出并确立了在低酸值的大庆原油条件下,以“碱一表面活性剂聚合物”的复合驱油技术为主攻方向,进一步提高原油采收率。在他的指导下,从驱油体系配方、室内驱油实验及数值模拟等基础研究人手,逐步研究开发出了大庆油田“碱一表面活性剂一聚合物”复合驱油技术,并通过五个矿场试验证实,此项技术的采收率可比水驱提高20%。
  2005年,“泡沫复合驱油技术”获得国家技术发明二等奖,王德民说出他的很多新计划:研究出一种新型活性剂,能够在比海水还咸的、沉积了一亿年的地下水中不需要再添加碱而发挥作用;发明出一种渗透改善剂,注入后能够使采出液中油的比例提高,水的比例降低,提高采收率;把油变成小油滴,把油滴降低到2、3微米以下,使油滴变得比孔隙还小,大幅度提高驱油效率。王德民立志为油田的长远发展,研究更具深远意义的技术。
  多年来,王德民埋头苦干,以科学的求实态度,探索大庆地层的采油规律,推动了中国石油工业在短短几年之内跻身世界领先地位。从1961年问世的“松辽法”,到20世纪70年代初研制成功的偏心配产、配水器,到70年代以后提出的限流压裂法,再到后来的聚合物驱油技术、三元复合驱油技术和泡沫复合驱油技术等几项填补国内甚至国际空白的项目,他的每项研究成果都应用至今。接下来,王院士开始着手“四次采油”、“一元驱”、“二元驱”、“多元多相驱油”、“同井注采”和与之配套的采油工艺技术等对石油工业有重大影响的理论和工程技术研究工作。
  科学技术能突破,就能保障未来的能源供给,相信未来会有人突破
  近半个世纪以来,纵使处在周围弥漫着反对和批判的声音里,在困难重重的艰苦环境下,在无处不在的阻力中,王德民还是一直坚持,他知道必须搞科研,油田需要新工艺,必须用创新技术开发油田。是因为骨子里那份倔强,还是真如别人眼中的傲气,其实是因为灵魂深处矢志不渝的信念。
  最新的研究课题
  20世纪70年代末,世界公认技术水平最高的美国埃克森石油公司运用他们的技术计算出,大庆采油率只有32%。大庆油田却运用王德民研究的一整套开 发工艺技术,使采收率达到40%以上,打破了国际油田开发权威的断言。但是他并没有停滞不前,整天都在思考怎样才能采出更多的油。他说:“现在我们一天的石油需要量是100多万吨,但只采出50多万吨,还要有更多的技术突破才行。”
  能力有多大,责任就有多大。关于目前正在开展的“高弹性驱理论”,王院士认为这是驱油机理上的重大发现,即液体的弹性也能提高驱油效率和采收率,弹性和粘度在驱油方面的功效相当。一直以来,国际上不认为弹性可以提高驱油效率,也没有相关的理论,王院士发展、完善了这个理论,并进一步开发了新的措施,靠聚合物的粘弹性提高采收率比普通的只靠粘度提高采收率增加一倍,也就是说原来可以提高10%-12%,现在可以提高到20%,而且提高弹性,比其他三次采油措施效果好。另一个研究课题是“扩大化学剂试用范围”,目前化学驱工艺还不是很完善,地下情况相对比较复杂,化学剂对油层又很敏感,一个化学剂针对一种地质情况,在大庆研究了几十年的化学剂,换一个地方可能就不能用了,需要再花十年重新研究,化学剂只有某些油性的油田适合,怎样扩充使用范围,使它在大庆油田可以用,在世界上几万个油田也能应用,是一个非常重要的问题,它的适用范围越大,增加的采油量也会越大。
  在谈到“同井注采技术”研究时,他说:“这个技术我希望几年后能够用上,我们团队正在努力开发研究,这个技术不仅能提高油水分离效果,同时,也能提高气液分离效果。”因为考虑开采成本和环保等原因,一般采油到含水率为98%,即100吨的液体中有2吨油,98吨水时就不再采了,这套工艺的关键是解决地下油、气、水分离,新研究的井下分离装置没有任何活动部件,不需任何动力,但可以使分离效率提高几千倍,对采收率、环保、维持产量等方面都会起很大的作用。早自20世纪90年代,国外大石油公司就开始研究同井注采技术,但全都失败。王德民院士的同井注采成功后,很多国外专家都很关心中国在这方面的研究成果。
  对于现在科研界的跟风热潮,王德民表示不赞同,他认为从事科研工作最重要的就是实事求是。多年工作的积累,王德民对油田生产的现场情况了解得非常透彻,他对待每一个数据都一丝不苟,因为所有的数据之间可以提供相互的佐证,通过数据之间的关联性和逻辑关系判断,可以杜绝假数据,找到新研究方向。对科研、生产过程中出现的问题也总能找出原因,提出关键问题所在。在科研工作中用非常严密的逻辑关系推理分析,判断导致问题出现的原因,并提出下一步工作设想。“我不愿搞改进已有技术的项目,不想只综合别人的东西,我更愿意做自己独创的。”王院士坚定地说。
  期待未来的技术突破
  世界石油资源的地区分布是不平衡的,任何国家都有保护本国资源不被挖掘的意识,国际问题专家基辛格说过,“如果你控制了石油,你就控制了所有的国家。”采访最后,王院士聊到一个备受关注的问题,如果石油危机降临,中国应该怎么办?在这个问题上,王院士表示很有信心,他从石油起源分析开始娓娓道来。
  石油、天然气等是社会发展和人类生存不可缺少的资源能源。石油的各种物质中98%以上是碳氢化合物,目前开采出来的是存在于渗透率高、原油性质好、石油饱和度大的那些石油,这些只占世界碳氢化合物总量的10%,要解决石油危机,第一,要突破超低渗透。石油是储存在岩石的孔隙、洞穴和裂缝之中。这些储集空间有的大到肉眼可以看见,有的微细到只有在显微镜下才能发现。专业人员经常用孔隙度和渗透率两个指标来衡量储集层的优劣。目前,人类开采的大部分都是中、高渗透油层中的石油,按照国际标准,渗透率小于50个毫达西的油藏为低渗透,而在非均质、低渗透、原油粘度高比较普遍的中国,石油科技工作者把小于1个毫达西的油藏称为超低渗透。超低渗油藏的岩层致密程度素有“青石板”、“磨刀石”之称,被列为世界级开采难题。但那里的油比现在开采的储量多得多,未来可以突破这些开采难题(包括开采页岩中的油和气),能源储量就解决一大半了。
  第二,要开发水合物。天然气水合物是天然气和水的一种固体形态,广泛分布于极地、大陆架以及外大陆架的沉积层中。目前水合物的直接显示很少,而且十分分散;但这些地区在天然气水合物的形成及稳定性方面存在着潜在的有利因素,储量潜力非常大,如果科学技术能突破,烃类气体能够开发,而且能够从水合物中分离出来,就能够保证未来的能源供给。
  第三,未形成的石油。石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物,那些被埋在厚厚积岩下的有机物,即没有变成石油的部分,加热300多度,在高温和高压下可以使其转化成石油,这样来看,不仅需要技术能够突破,经济投入也很大。王院士深思地说,“在现有已开发油田的基础上,如果技术进一步突破了,再加上思维和技术的创新,还是有很多的能源可供人类使用!”
  呼吁创新思想
  爱国、创业、求实、奉献,坚持发展是为第一理想,增加中国的储量和产量是为第一任务,必须要以能源安全保障国家经济安全为人生目标。
  这一理念,王德民坚持了半个多世纪,“石油工业有这个需要,如果由于有风险,就只考虑个人利益,早就可以撒手不干,生活还可以更好,但是那样太自私了。”
  在性格上,他愿意接受新的挑战,每次有新的想法,他都会想很长时间,考虑自己有没有能力承担这个课题,这个事情有没有可能实现,深思熟虑之后,才做出决定。科研道路上,难免有人不理解,也会有人持反对意见,在王德民看来,只要有新的东西出来,必定有部分人不同意,如果所有人都不同意,说明这东西有问题,不可能进行下去,但是如果所有人都同意,说明这东西也可能有问题,是不是新的内容太少了,只是一个改进?别人的不同意见也是激励他更好地干下去的动力。
  一个13亿多人口的国家,如果每一个人都能独立思考和有创造精神,是任何力量都打不败的。王院士也十分认同这一观点,他认为科研一定要求实、思想一定要创新,假如国外研制了一个机器,我们也研制了一个机器,在某些方面做了改进,因而在某些地方,就会有新的问题出现,越是不成熟的地方,越有可能出新的东西,不走别人定势的路,就很容易出新的东西,更好地解决出现的问题。他希望真正做出新的东西,不是现有技术的延伸,而是突破定势的、全新的技术。

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