西南石油大學壓裂酸化教學科研團隊:為地下油氣修「高速公路」的鐵軍

2021-01-11 中國網·錦繡天府

壓裂酸化團隊成員在實驗室研討技術難題。

 

  ◎名片

 

  西南石油大學壓裂酸化教學科研團隊(以下簡稱「壓裂酸化團隊」)致力於油氣增產技術人才培養和科學研究工作。團隊牽頭創建了國內第一個油氣藏酸化實驗室,參與了中國各大油氣田的壓裂酸化技術攻關,自「十二五」以來,獲國家科技獎6項、省部級獎20項,出版專著9部,發表論文1500餘篇,發明專利150餘件,形成創新技術50餘項,轉化應用創新產值達2000億元,為中國壓裂酸化理論和技術發展作出了重要貢獻。

 

  ◎探訪

 

  把數千米以下的石油和天然氣從緻密的巖石中快速高效地開採出來,是充滿挑戰的難題。

 

  西南石油大學有一個科研團隊專門解決這個難題——在地下修建油氣流動的「高速公路」,專業詞彙叫「壓裂酸化工程技術」,是快速提高油氣產量的核心技術。

 

  中國85%、全球約96%的油氣資源開發都需要這項技術,在油氣開採領域,這項技術相當於足球場上的臨門一腳,不可或缺!

 

  經過60年發展,西南石油大學石油與天然氣工程學院的壓裂酸化教學科研團隊,逐漸建立起國內最重要、最系統化的壓裂酸化技術創新基地,發展成為中國油氣增儲上產研究及人才培養領域的主力軍。在業內大名鼎鼎,在公眾眼裡還很陌生,壓裂酸化團隊到底有多牛?

 

  近日,記者走進西南石油大學一探究竟。

 

  創新引領壓裂酸化技術,填補國內技術空白

 

  2017年1月,國家科學技術獎勵大會上,西南石油大學榮獲兩項國家技術發明獎。其中,由校長趙金洲教授領銜的團隊「深層超深層油氣藏壓裂酸化高效改造技術及應用」項目獲國家技術發明二等獎。

 

  榮譽面前,壓裂酸化團隊很低調,從「油氣田大型酸化壓裂工藝技術」獲1978年全國科學技術大會獎以來,他們拿獎已拿到手軟。

 

  團隊不僅自身優秀,還持續培養優秀壓裂酸化專業人才。團隊在1985年受石油部委託舉辦了第一期全國性壓裂酸化培訓班,目前已培養或培訓了全國70%以上壓裂酸化技術骨幹,成為我國壓裂酸化技術人才培養重要基地,業內稱為壓裂酸化「黃埔軍校」。

 

  1959年,任書泉老師率先在四川石油學院(西南石油大學的前身)開展壓裂酸化理論和技術研究,掀開了國內酸化研究的新篇章。1978年,國內首個酸化實驗室在該校建立,任書泉成為該領域的奠基人。他潛心教學科研、矢志報效祖國的精神深深影響了身邊的青年教師,以趙金洲、趙立強等為代表的青年教師陸續加入,酸化、壓裂研究團隊雛形顯現。

 

  1977年,我國開始大量從國外引進壓裂酸化施工急需的壓裂車組,但當時國內技術水平落後,會操作壓裂車的技術人員極少。無奈之下,趙金洲等團隊成員逐句翻譯壓裂車操作手冊。也就在那時,他們下定決心,一定要把壓裂技術的空白填上。但壓裂酸化是涉及多學科的綜合複雜技術,僅依靠買回來的硬體(壓裂車)是不夠的,還需要軟體系統。

 

  1983年起,團隊開始研發壓裂酸化軟體體系,在國內首次系統建立了考慮多種因素變化的壓裂二維和三維理論模型,開發出我國第一代二維、三維壓裂設計軟體和酸化設計軟體,引領我國與國外幾乎同步從壓裂二維跨入三維時代。此後,陸續研製了水平井壓裂酸化軟體等多項專用軟體,保證了我國壓裂酸化技術的成功應用。

 

  到上世紀90年代,以趙金洲、趙立強為骨幹的第二代創新研究團隊發展壯大。他們聚焦油氣增儲上產難點,發揮團隊科研技術優勢,攻克了一批關鍵技術難題,逐步縮小與國外差距。進入新世紀以來,楊兆中、胡永全、劉平禮、李勇明、李小剛、李年銀、羅志鋒和任嵐等教授的新鮮血液注入,團隊進一步壯大為國內領先創新研究團隊。

 

  他們繼續堅持創新發展,以國家重點學科、重點實驗室和工程實驗室壓裂酸化分室等省部級重點實驗室為平臺,承擔了一大批國家級項目及三大石油公司課題,在深層超深層、緻密超緻密、高壓超高壓及縫洞型油氣藏、頁巖和煤層氣藏等壓裂酸化領域,取得了系列重大創新引領成果。

 

  火山口上幹「革命」,啃下高含硫氣田開發技術「硬骨頭」

 

  2007年,位於四川宣漢的普光氣田開發拉開帷幕。這類高含硫氣田開發歷來被看作是「勇敢者的遊戲」,開發中不可缺少的壓裂酸化技術,全球沒有成功先例。

 

  在這特殊關頭,西南石油大學壓裂酸化團隊接受了普光氣田增產的重大攻關課題。「原計劃打井80口要減少到50口,且每口井的產氣量要從30萬方/天提升到80萬方/天,一口井增加的天然氣產量可滿足20萬戶人家生活所需。」

 

  趙金洲把這段沒有退路的時光稱為「火山口上的革命」。

 

  團隊成員夜以繼日攻關,攻克了高壓安全注入酸液、高溫下酸液對管柱的腐蝕、硫沉積和酸液在地下流動無法控制等關鍵技術難題,形成了智能酸壓技術。成果的實施,硬生生地在溫度達150多攝氏度、5000多米深的地下開闢出了天然氣流動「高速公路」,成功率和有效率均達100%,單井產量提高2.7倍,建成百億方年產能力,保障了國家「川氣東送」重點工程順利實施,惠及長江經濟帶70多個大中型城市、上千家企業、2億多居民。該成果促進我國成為少數幾個掌握開發大型高含硫氣田核心技術的國家,由於這一突出貢獻,西南石油大學壓裂酸化教學科研團隊2012年獲得國家科學技術進步獎特等獎。

 

  能啃「硬骨頭」,這是團隊的真實寫照。如今,全國所有壓裂酸化攻關的油氣田,首選他們作為技術指導和支撐。

 

  我國的頁巖氣和煤層氣資源在全球名列前茅,四川省頁巖氣資源量全國第一,但將地下的頁巖氣、煤層氣資源快速開採出來,難度巨大。主要原因是天然氣在地下流動的通道過於狹小,相當於要從僅有頭髮絲600分之一大小的巖石孔隙中開採天然氣。

 

  在頁巖和煤層中修建「高速路網」的關鍵技術是水力壓裂。壓裂酸化團隊瞄準頁巖氣、煤層氣地下「高速路網」的建造,進行了近20年的持續攻關。不僅擁有「路網」結構設計方面50多項發明專利,還研發出具有世界先進水平的壓裂液、支撐劑等「築路」材料,創建了根據地面數據診斷地下「路網」建造行為的「千裡眼」方法。這些成果在四川盆地和全國頁巖氣、煤層氣開發中得到廣泛應用,尤其為四川盆地天然氣清潔能源產業發展提供了有力支撐。

 

  ◎對話

 

  西南石油大學校長、博士生導師趙金洲教授:

 

  為祖國加油

 

    為民族爭氣貢獻科技力量

 

  記者:怎樣看待團隊工作的意義?

 

  趙金洲:當前國內一次性能源消費中,石油僅佔18.8%,天然氣佔7.2%,中國能源消費尚處煤炭時代。而我國石油消費量的70%、天然氣消費量的46%依靠進口,油氣產量不但無法滿足國民經濟發展,影響人民生活,更對國家能源安全構成嚴重威脅。我們的職責,就是「為祖國加油,為民族爭氣」貢獻科技力量。

 

  40年來,團隊不忘初心,聚焦油氣增儲上產難點,研發上百餘項技術,應用於國內幾乎所有陸上、海上油氣田,同時推廣應用到中東、中亞和南美等大型油氣田。
 

  記者:團隊獲得這麼多成果靠的是什麼?

 

  趙金洲:是傳承和創新。我們的前輩鍥而不捨、精益求精的科研精神一直感染著我們,一代代傳承下去。知難而進,敢於拼搏,這是石油人的精神,也是我們的堅持。從最初的酸化技術,到我後來主導研究的壓裂技術,團隊始終把創新放在第一位,緊密結合國家能源戰略需求,瞄準油氣科學和工程前沿,不斷引領我國壓裂酸化科學發展。

 

  記者:團隊在油氣田開採現場工作辛苦又危險,就沒想過離開做點輕鬆的工作?

 

  趙金洲:說實話,從業這麼多年,面對的各種誘惑確實很多,但我們團隊一直堅守在這裡。大家也許是太忙了,要解決的問題一個接一個,就是這麼踏踏實實地幹。搞科研最怕三心二意,我們就瞄準壓裂酸化技術難題,集中力量並堅持不懈、持之以恆地做下去,不斷取得突破和成就。(記者 江芸涵(圖片由西南石油大學提供)

相關焦點

  • 低場核磁技術:油氣專家手中的「聽診器」與「手術刀」——訪西南...
    帶著疑問,儀器信息網近日採訪了西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室唐洪明教授,以及西南石油大學副校長郭建春教授團隊的賴傑博士。  基於低場核磁,對油氣儲層「望聞問切」  油氣藏,地殼上油氣聚集的基本單元。我們認知的石油天然氣通常從這類圈閉中採集得出,因此油氣藏又被稱為儲存油氣的天然「倉庫」。
  • 中國石油西南油氣田深層頁巖氣試採成效突出
    今年以來,中國石油西南油氣田公司進一步加大深層頁巖氣的持續攻關,實施深層頁巖氣試採井30口,截至11月18日,完成測試井7口,累計測試日產氣量216.4萬立方米。
  • 西南石油大學「可燃冰」研究優勢突出人才培養舉措豐富
    有4個博士後科研流動站,1個一級學科國家重點學科,3個二級學科國家重點學科和15個省部級重點學科。  西南石油大學堅持以不斷提高育人質量為核心,在參加的兩次教育部本科教學工作水平評估中均被評為「優秀」。
  • 除了壓裂,還與這一隱秘技術有關
    當前,中國已經成為世界第二石油消費國和第三大天然氣消費國2019年,我國石油對外依存度高達70.8%,天然氣對外依存度達43%,整體對外依存度呈現不斷攀升的態勢。立足這一現實,國內加大油氣的勘探開發顯得愈發迫切。可是,每一滴油氣的攫取,都不是隨隨便便能得來的!
  • 中國石油西南油氣田:2025年天然氣上產500億立方米
    8月1日,在中國石油西南油氣田公司2019年領導幹部工作會上,備受關注的《西南油氣田天然氣上產500億立方米發展規劃》正式亮相,根據規劃,2025年天然氣上產500億立方米,其底氣何在?立足「油公司」定位,構建了完整開放的科研體系,為天然氣大發展提供全面的技術支撐。大力實施人才戰略,形成了12名首席專家領銜的專家隊伍、2800餘人的骨幹研發團隊。科研團隊:涵蓋勘探、工程、開發十大專業方向,2800餘人的骨幹研發團隊、190餘人的專家隊伍。科研機構:內部形成包括五院一所、三大技術支持中心、9個礦級科研所的各級科研機構。
  • 什麼是石油壓裂砂(石油壓裂支撐劑)?
    前言:瀋陽龍信重工最近得到石油壓裂砂技術工藝,雖然屬於跨行業(石油壓裂支撐劑)。但石油壓裂砂生產設備是怎來的,石油壓裂砂廠家有什麼樣的設備?可以做油田壓裂工藝技術,我們的破碎機可以提供哪些關於石英砂等原材料。主要應用於石英石油壓裂砂規格、石油壓裂支撐劑等。
  • 走進集團公司石油精神教育基地·追尋精神的力量--中國石油新聞中心
    1989年1月5日,鄯善弧形構造帶上的科學探索井——臺參一井在侏羅紀地層喜獲工業油流,被譽為當年中國石油工業的「第一枝報春花」,並由此發現了鄯善油田。此後,溫米、丘陵、丘東、紅連等油氣田相繼被發現,揭開了吐哈油田大規模勘探開發的序幕,原油產量由1990年的2.9萬噸,快速上升到1997年的300萬噸。1998年,臺參一井被確定為吐魯番地區愛國主義教育基地。
  • 中國石油西南油氣田公司「硬核」主體技術推動川南頁巖氣高效開發
    中國石油西南油氣田公司作為國內頁巖氣勘探開發的先行者,歷經十餘年的探索實踐,堅持自主攻關,大力推動科技攻關和技術進步,形成川南3500米以淺頁巖氣規模有效開發的理論和關鍵技術,整體達到了國際領先水平,推動川南頁巖氣全面提速上產,目前日產氣量突破3000萬立方米,今年產量將達100億立方米以上,川南頁巖氣進入工業化大規模開採新階段。
  • 中國石油西南油氣田頁巖氣年產量首破100億立方米
    中國商報/中國商網(記者 冉隆楠)近日,中國石油西南油氣田公司宣布,截至今年12月29日8時,全年累計生產頁巖氣100.0019億立方米。這是西南油氣田頁巖氣產量首次突破百億立方米,這也是我國頁巖氣產量首次突破百億立方米。
  • 從就業看專業,西南石油大學這個王牌專業你不可錯過!
    西南石油大學這所國家「雙一流」高校,近年來發展穩中快進,憑藉強勁的辦學實力獲得了眾多考生的關注。其實,西南石油大學就業質量也相當不錯,不僅是全國高校畢業生就業前50強,西南石油大學最新就業率為96.20%(2019屆畢業生),總體數據處於四川高校前列。
  • 中國石油2020年度油氣田開發年會側記
    從西南油氣田建成我國西南地區300億立方米大氣區到塔裡木油田油氣當量產量突破3000萬噸、建成我國西北地區300億立方米大氣區;再到長慶油田歷史性地突破6000萬噸。所有這些,必將寫入中國石油發展史冊。  穩油增氣,續寫中國石油成長性故事。2020年,中國石油油氣當量產量首次突破2億噸大關。
  • 天津石油職業技術學院批准22項教育教學研究課題立項
    中國高校之窗3月9日,天津石油職業技術學院科研處印發《天津石油職業技術學院關於批准2015年學院教育教學科研立項課題的通知》(津油院研【2015】6號),以文件的形式確定了經過課題組申報答辯、專家論證修訂的22項課題成為學院2015年度教育教學科研立項課題。這22項課題分別是:1.
  • 油氣門限控藏:探尋地下油氣的新鑰匙
    在中國東北的松遼盆地、東部沿海的渤海灣盆地、西南地區的四川盆地、西北的塔裡木盆地和準噶爾盆地以及柴達木盆地,龐雄奇及其團隊對13980個油氣藏開展統計分析、在此基礎上進行了939組物理模擬和1456次數值模擬,發現了10個「油氣門限」及其形成條件,將它們歸為三大類並揭示了控藏機制。  首先,發現了3個運聚門限並揭示了聯合控藏機制。
  • 中國石油:鋪展頁巖氣發展新藍圖
    開闢勘探開發主戰場  11月6日,中國石油西南油氣田公司威遠頁巖氣田日產量達到534.1萬立方米,首次突破500萬立方米大關。今年以來,西南油氣田公司加快威遠頁巖氣田開發建產步伐,隨著威202井區、威204井區、自201井區等平臺的氣井相繼投產,產量規模逐步攀升。
  • 高德利:石油鑽井的探路者與領路人
    他叫高德利,中國油氣鑽探與開採技術領域的領軍人物,中國石油大學(北京)學術委員會主任、石油與天然氣工程國家重點學科負責人、石油工程教育部重點實驗室主任。1996年首批入選國家跨世紀「百千萬人才工程」,2001年被教育部聘為「長江學者獎勵計劃」特聘教授,2013年當選為中國科學院院士。
  • Fracking 水力壓裂法
    There has been a great deal of public opposition to fracking - which involves blasting shale rock with water, sand and chemicals to release the gas trapped inside - in both the UK and elsewhere.
  • 中國石油大學(北京)聚焦油氣智能鑽井變革性技術
    2020年,中國石油大學(北京)田守嶒教授作為項目負責人承擔的「複雜油氣智能鑽井理論與方法」項目獲得國家重點研發計劃「變革性技術關鍵科學問題」重點專項支持,這是該校獲得立項資助的第7個國家重點研發計劃項目。近日,「複雜油氣智能鑽井理論與方法」項目啟動暨實施方案研討會在中國石油大學(北京)召開。
  • 廉價壓裂支撐劑可用於石油開採
    來源:科技日報據俄羅斯託木斯克國立大學新聞處消息,該校與俄羅斯科學院西伯利亞分院強度物理與材料科學研究所科研人員聯合,研製出一種廉價的壓裂支撐劑,其主要成分為玻璃顆粒,價格僅是國外支撐劑主要成分氧化鋯的1/2500。
  • 發現瑪湖十億噸級特大型礫巖油田 西南石油大學獲國家科技進步一等獎
    西南石油大學參與完成的「凹陷區礫巖油藏勘探理論技術與瑪湖特大型油田發現」項目榮獲國家科學技術進步一等獎。該項目由中石油新疆油田分公司牽頭,西南石油大學作為參與單位,地科院劉向君教授作為完成人之一,參與了項目的開發和應用。
  • 西安通源石油水平井爆燃壓裂射孔技術特徵及原理
    西安通源石油水平井爆燃壓裂射孔技術特徵及原理 字號:小大 2010-11-17 10:51 來源:新訊 我要評論() 水平井爆燃壓裂射孔技術是在西安通源石油公司成熟的水平射孔技術基礎上,通過在射孔槍串分段射孔的槍尾安裝爆燃壓裂裝置,具有在射孔後同時對地層實施二次壓裂做功的效果。