提高石油采收率，看这些方法、机理、问题、新方法和国家奖就够了
2023-08-09 09:21·赛乐油气
目前，提高石油采收率（Improved Oil Recovery，IOR）主要包括热采、化学驱、气驱以及新方法。其实水驱技术也属于IOR。
从某种程度上讲，水驱技术更重要，因为目前无论是中石油，中石化，还是中海油，或者延长油田，水驱技术产量均占主导地位。
历史上，水驱多次获得国家级奖励，包括国家科技进步特等奖、一等奖等。其他提高采收率技术目前很少获得国家科技进步特等奖和一等奖。
前三者提高采收率技术，国内石油人比较熟悉。好像都知道。
新方法大家可能并不熟悉。
虽然提高采收率方法还有很大的研究空间，但不少专家，可能会认为我国在众多提高采收率技术方面都是“国际领先”，因为很多提高采收率技术都获得过国家科技进步奖。
水驱技术国家奖
比如，水驱技术曾获包括国家科技进步特等奖在内的多项国家级奖励。
1985年，水驱（注水开发技术）获得国家科技进步特等奖，完成单位是大庆石油管理局（大庆油田）。突出贡献者是王德民教授（后来成为院士）。其他获奖者不详，欢迎读者补充。
注水技术特等奖，图源：中国石油大学（北京）、澎湃新闻等
1996年，由王启民等完成的“大庆油田高含水期‘稳油控水’系统工程” 让大庆油田再次上演奇迹，5年累计比规划多产油610.80万吨，增效150亿元，因此获得国家科技进步特等奖。第一完成人为大庆石油管理局（大庆油田）。
注水技术特等奖，图源：中国石油大学（北京），澎湃新闻等
比如，2010年，【大庆油田高含水后期4000万吨以上持续稳产高效勘探开发技术】获得国家科技进步特等奖。第一完成单位是大庆油田，完成单位包括中国石油大学（北京）、东北石油大学。
中国石油大学（北京）官方澎湃号【澎湃新闻网站】
关于此特等奖的介绍是：
“2010年，“大庆油田高含水后期4000万吨以上持续稳产高效勘探开发技术”站上世界采油技术制高点，实现了一系列重大技术突破，而且形成了核心主导技术。应用该技术期间，大庆油田累计增油5774万吨，主体油田采收率突破50％，比国内外同类油田高10至15个百分点，并带动了我国石油开采、化工、机械制造等行业领域的技术进步。中国石油大学（北京）作为参与单位为这一技术的突破作出了贡献。”
国家科技网站2011年1月12日关于此奖的介绍是：
“大庆油田高含水后期4000万吨以上持续稳产高效勘探开发技术”项目获2010年度国家科技进步奖特等奖。该项目针对大庆油田高含水后期面临的油气资源接替不足、产量递减大、储采严重失衡、地面系统投资和能耗剧增等问题，自主研发了多层非均质大型砂岩油田高含水后期精细到0.2米单砂层级剩余油多维定量表征技术，创新形成了以完善单砂体注采关系为核心的精细高效挖潜技术系列，有效控制了水驱产量递减，累计多产油2681万吨。首次建立了聚合物弹性驱油理论，自主创新了采出液低温集输、加密井简省集油等工艺技术和设备，形成了新一代降本增效地面工程技术体系。
该成果已成为大庆油田工业化应用的新一代技术，保证了4000 万吨以上稳产目标的实现，为大庆油田可持续发展提供了强力技术支撑，推进了勘探开发理论和技术的发展，带动了石油化工、机械等相关行业的发展，为国家能源安全战略和经济发展作出了贡献。”
新浪网2019年9月24日关于此奖的介绍是：
此项技术获得国家发明专利49件，实用新型专利88件；中国石油集团公司技术秘密28件；软件著作权9件；发表论文322篇；专著6部；形成各种新技术标准52件。应用该技术大庆油田累计产油6.8亿吨，累计增油5774万吨，主体油田采收率突破50%，比国内外同类油田高10~15个百分点。”
根据上述介绍，该特等奖主要包括剩余油定描述和精细采油配套、聚合物驱油、老区勘探、以及采出液处理。
可见，该特等奖包括聚合物驱理论和技术。
不过该特等奖为集体奖，没有个人获此特等奖的报道。不知是不是这个原因，中国石油大学（北京）官方澎湃号在题目为《三个国家特等奖！今天，以中石大人的贡献，为63岁的你庆生！》的文章中，关于此奖的介绍和另外两个特等奖有所不同，前两个特等奖提到了校友王德民和王启民，而第三个特等奖没有提到任何校友或者人员。
2019年，中国石油勘探开发研究院宋新民教授牵头完成的《中东巨厚复杂碳酸盐岩油藏亿吨级产能工程及高效开发》获得国家科技进步一等奖。虽然该奖的细节未见报道，但中东未发现气驱、化学驱的报道，因此很可能是水驱及一次采油技术。因此，本文将之归为水驱技术系列。
由于国家科技进步或技术发明一等奖第一完成人有望获选院士，宋新民教授能否成为院士，值得关注。
除了中石油水驱多次获国家奖外，中石化和中海油也有多项水驱技术获国家奖。
2020年，何治亮教授牵头完成的国家科技进步二等奖“大型复杂碳酸盐岩油藏高效开发关键技术及应用”项目，主要完成人为：何治亮，计秉玉，王世洁，TAIZHONGDUAN，云露，徐文斌，廉培庆，魏修成，彭守涛，谭学群。
完成单位包括：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，中国石化集团国际石油勘探开发有限公司，中国石油化工股份有限公司西北油田分公司。
根据中国石化澎湃澎湃号2022年的介绍，“大型复杂碳酸盐岩油藏高效开发关键技术及应用”，解决了特大型超深层缝洞型碳酸盐岩油藏储层分布规律与有效预测等难题，实现了塔河油田高效开发，对国内外同类型油藏开发具有重要的借鉴和示范意义。
2020年，王增林教授牵头完成的《高含水油田提高采收率关键工程技术与工业化应用》项目获得国家科技进步二等奖，主要完成人包括，王增林，贾庆升，冯其红，崔玉海，张峰，马珍福，高国强，钱钦，孙德旭，张福涛，主要完成单位包括中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司和中国石油大学（华东）。
值得注意的是，该国家科技进步奖只有两个完成单位。
一般而言，国家奖需要多个单位合作。一个或两个单位就获得国家奖，说明实力雄厚。
据澎湃新闻2021年11月20日的介绍（题目是：让老油田获新生——记2020国家科技进步二等奖项目高含水油田提高采收率关键工程技术），“2009年，胜利油田开始布局高含水油田提高采收率关键工程技术的创新与研发。该项目共有3项核心技术，其中，选择性堵水防砂一体化完井技术、薄互层和深层高效测调细分注水技术达到世界领先水平，井况快速诊断及井下液压修井技术达到世界先进水平。”
根据澎湃新闻网站2022年消息，“高含水油田提高采收率关键工程技术与工业化应用”项目获国家科技进步奖二等奖，为老油区开发提供了技术支撑，累计应用9.2万井次，提高采收率1.17%，已推广至国内外其他油田”。
和水驱相关的国家级奖还包括2017年国家技术发明二等奖，中国石化，海相碳酸盐岩缝洞型油藏精细描述、数值模拟及高效注水开发技术。
· 2010年， 高含水油田优势通道定量描述与调控技术及工业化应用。
· 2010年，特低渗透油藏有效开发非线性渗流理论和开发方法及其工业化应用。
三元复合驱技术国家奖
大庆油田三元复合驱获得2017年国家科技进步二等奖，获奖题目是【三元复合驱大幅度提高原油采收率技术及工业化应用】，牵头人是大庆油田程杰成教授（目前已经成为院士）。
此获奖人包括：程杰成,伍晓林,吴军政,王德民,王玉普,周万富,李学军,李杰训,隋新光,宋吉水。获奖单位包括：大庆油田有限责任公司，中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院，东北石油大学，中国石油大学（北京）。
图源：东北石油大学网站。
东北石油大学科研处网站有关于三元复合驱技术的介绍。根据上述介绍（见下截图），该技术应用前景十分广阔。
聚合物驱技术国家奖
除了2010年大庆油田4000万吨稳产获得国家特等奖包括聚合物驱外，东北石油大学宋考平教授牵头的“新型聚驱大幅度提高原油采收率关键技术”曾获2020年国家技术发明二等奖。
图源：东北石油大学官方网站
二元复合驱技术国家奖
2009年，国家科技进步二等奖，获奖名称是《二元复合高效驱油提高采收率技术》。主要完成人：孙焕泉，王增林，李振泉，曹绪龙，宋新旺，崔晓红，蒋生祥，李 英，姜颜波，曾流芳。主要完成单位：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司，中国科学院兰州化学物理研究所，山东大学。孙焕泉教授2021年当选为中国工程院院士。
稠油开发技术国家奖
2014年，国家科技进步一等奖， 超深井超稠油高效化学降黏技术研发与工业应用，中国石化西北油田分公司牵头完成。主要完成人包括刘中云、秦冰、林涛、王世洁、郭继香、梁尚斌、韩革华、罗咏涛、肖贤明、李本高、赵海洋、李子甲、任波、杨祖国、雷斌。主要完成单位包括：中国石油化工股份有限公司西北油田分公司，中国石油化工股份有限公司化工科学研究院，中国石油大学（北京），中国科学院广州地球化学研究所 。
上述稠油一等奖属于化学工程和石油工程相结合，前者可能占主导，因为从获奖题目看不出这是水驱还是热采或者其他方法。
2011年，国家科技进步二等奖，胜利油田边际稠油高效开发技术与应用。主要完成单位包括中国石化胜利油田和中国石油大学（华东）等。2021年，百家号中国胜利油田关于此技术的介绍为（以下蓝色部分）：
这项技术阐明了稠油组分组成、流变特性及渗流特征的内在联系；揭示了稠油油藏流体流动不符合达西渗流规律的形成机理；创建了以“黏渗组合控制，油水差异渗流”为核心的稠油热采非达西渗流理论；明晰了“整体富集，条带水淹”的蒸汽吞吐剩余油分布模式，分别配套了吞吐井网加密技术和高含水井氮气泡沫辅助蒸汽吞吐技术；
提出了水驱稠油油藏在高压（>7兆帕）、高含水条件下转热采的可行性开发技术；阐释稠油油藏“热—气体—化学”复合开采作用机制，发明了以HDCS（热化学辅助强化蒸汽驱油方法）为核心的系列特超稠油开发方法，形成了特超稠油油藏开发配套技术，实现黏度在10万兆帕·秒—50万兆帕·秒稠油的高效开发；
创新了以薄层预测和定量描述技术，提出了多井型组合井网开发模式及技术界限，形成了薄互层稠油油藏开发配套技术；综合利用多种技术，提出了高温促进膨胀性黏土矿物转变能有效改善水敏性储层、储层水敏膨胀性能转化的临界温度点为200摄氏度认识，突破了强水敏稠油油藏注蒸汽开采禁区，研发了以耐温高效深部防膨剂，常温和高温（300摄氏度）下经处理储层渗透率保留率均达到95%以上，形成了强水敏稠油油藏开发配套技术；
创新提出浅薄层超稠油油藏高效热力复合采油技术。该技术应用前景广阔，可覆盖全国15亿吨储量，预计增加可采储量3亿吨。
该成果推动稠油热采技术的进步，获得4项专利授权，2项国家计算机软件著作权，2项中石化专有技术， 2011年度获国家科技进步二等奖。
上述是部分石油领域国家科技进步奖，均来自于互联网。
由于时间关系和资料原因，未列出所有的奖和所有的获奖人员。欢迎读者补充。
上述国家奖表明，我国很多石油开发技术均有成果，如何进一步创新理论和认识，值得关注。
如前所述，提高采收率技术除水驱外，还包括热采、化学驱、气驱以及新方法。前三者的主要机理和存在的问题见下图。
更多提高采收率新技术的介绍见下图：
我们之前的文章曾经提到，有一些国外开展过矿场试验的提高采收率新技术，国内鲜见报道。然而，上图将水气交替归结为新方法，可能并不严谨，因为几乎所有的气驱都会采用水气交替。
但是，但是，这只是一种简单的做法。并非所有的气驱都需要采用水气交替（WAG）。
是否采取水气交替，首先取决于油藏，其次取决于开发方案编制者的水平。
气驱的问题是什么？黏度低，波及效率极低，所以采收率不高。工艺复杂，采出气需要回收和回注（主要是指CO2）。
化学驱的问题什么？成本高和机理认识。有不少学者认为化学驱是成熟技术，是明日黄花，这其实是误解，是管中窥豹。只要没有在国外大规模应用的化学驱技术，就不是成熟的化学驱技术。
热采的问题是什么？能耗高。稠油热采是低碳时代最大的挑战。要想降低能耗，不仅需要深入研究稠油热采的机理，更需要多热采涉及的物理和化学规律，进行系统的研究。因此，稠油的一个发展方向是冷采，或者利用新能源和可持续能源。比如，用太阳能或风电发电，作为热采的能源。
