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松遼盆地的晨光中，大慶油田的抽油機不停運轉。東北石油大學石油工程學院內(nèi)，提高油氣采收率教育部重點實驗室正涌動著創(chuàng)新熱潮。

這個深耕油氣開采領域四十余載的“能源創(chuàng)新重地”，從1979年的石油工業(yè)部驅油機理研究室起步，如今已建成11000平方米現(xiàn)代化科研基地，攻克多項化學驅關鍵技術，技術輸出覆蓋26個國家和地區(qū)，為國家能源安全筑牢科技支撐。

自制巖心模擬油藏結構

假期的校園格外靜謐，但實驗室里卻是一派繁忙景象。記者推開實驗室的大門，映入眼簾的是整齊排列的實驗臺，幾名年輕科研人員正專注地操作設備。在人造巖心制備區(qū)，35歲的教授謝坤正指導團隊成員調(diào)試參數(shù)。

“放假也閑不下來，我們承擔的課題正到關鍵階段，得抓緊時間攻關?！敝x坤抬起頭，臉上帶著一絲疲憊卻難掩熱忱。

40余年來，實驗室始終聚焦“大幅度提高原油采收率”這一核心目標，在基礎理論研究與應用技術開發(fā)中實現(xiàn)突破。

傳統(tǒng)開采方式只能采出三分之一左右的地下原油，大量剩余油被困在巖石孔隙中難以開采?？蒲袌F隊的使命就是在油田里“找潛力”?！坝吞镩_發(fā)中后期需要解決的關鍵問題就是明確剩余油藏在哪里?！敝x坤說，團隊發(fā)明的毫米級到米級跨尺度巖心定量制備技術，解決了長期困擾行業(yè)的“地下油藏難以模擬”的難題。

順著謝坤手指的方向，記者看到了實驗室的“特色藏品”——陳列在架子上的各類巖心。天然巖心直徑一般只有2.5厘米、長度不超15厘米，數(shù)量稀少，特別寶貴，難以滿足多樣的實驗需求。

“我們自研的巖心最長有18米，是天然巖心根本無法達到的尺寸。這塊3D打印的微觀巖心模型，讓我們能更清晰地看到內(nèi)部的孔隙結構?！敝x坤拿起一塊3D打印巖心模型介紹，這些巖心能精準還原不同油藏的孔隙結構，讓科研人員觀察到驅油劑在地下的運移軌跡，摸清其運移規(guī)律，為技術創(chuàng)新提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

“一大一小”系統(tǒng)解鎖油氣奧秘

“有了高仿真的人造巖心，還得有先進的設備才能‘看透’油氣流動的奧秘?！敝x坤在核心實驗區(qū)向記者介紹，“這就是我們實驗室的‘核心裝備’——‘一大一小’兩套系統(tǒng)，能覆蓋從宏觀到微觀的跨尺度研究?！?/p>

“這個超高溫高壓大型物理模擬智能實驗系統(tǒng)是我們的‘鎮(zhèn)室之寶’?！敝x坤輕點鼠標，屏幕上立刻顯示出巖心內(nèi)部溫度、壓力等參數(shù)，“它能模擬地下六七千米處的儲層環(huán)境，壓力可達90兆帕，溫度能到150攝氏度，能夠真實還原新疆深層油氣藏、南海深水油氣田等地的復雜工況。”

除了模擬實驗，這套智能系統(tǒng)還能以秒為單位自動采集實驗數(shù)據(jù)?？蒲腥藛T通過大屏就能調(diào)整參數(shù)、監(jiān)控數(shù)據(jù)，為深地油氣開發(fā)提供了關鍵的室內(nèi)實驗數(shù)據(jù)支撐。

與這臺“大家伙”形成鮮明對比的，是實驗室的微納米尺度可視化實驗平臺。“這個平臺讓我們‘看見’微觀世界里的油氣流動，實現(xiàn)了從‘宏觀推斷’到‘微觀監(jiān)測’的跨越。”謝坤示意記者湊近觀察，通過高倍顯微鏡的顯示屏，能清晰看到流體在細小孔隙中緩慢流動的軌跡。

“黑龍江有豐富的頁巖油資源，這種油藏的孔隙比頭發(fā)絲還細幾百倍，以前根本看不清孔隙里面的情況?！彼忉專@個平臺的分辨率可達到納米級別，能實時捕捉驅油劑如何進入孔隙、剝離并驅替原油的全過程，甚至能為碳封存技術提供支撐，觀察二氧化碳的運移規(guī)律。

聚驅技術喚醒老油田潛力

依托先進的技術和實驗設備，團隊在驅油技術領域實現(xiàn)了重大突破。其中，“新型聚驅大幅度提高原油采收率關鍵技術”獲得2020年度國家技術發(fā)明獎二等獎，成為喚醒老油田潛力的“金鑰匙”。

“原油采收率的提高，離不開驅油效率和波及體積兩大關鍵因素。以前全球都盯著驅油效率‘一條腿走路’，卻忽略了波及體積的重要性?！睂嶒炇邑撠熑恕|北石油大學教授劉義坤解釋，大慶油田進入中低滲透油層開發(fā)階段后，多層差異大、非均質性強的問題日益凸顯，導致聚合物波及體積減小。即便驅油效率已達上限，仍有48%至60%的原油被困在巖石孔隙中。

2008年，團隊正式將研究重心轉向擴大波及體積，直面“剖面返轉”“低效循環(huán)”“剪切降解”三大世界級難題?！捌拭娣缔D就是低滲透層注不進高粘度聚合物，相當于油藏里的‘小路’被堵住了，原油出不來?！眲⒘x坤形象地比喻。團隊結合多種理論與實驗，提出了多介質逐次降粘“沖擊波”原理，發(fā)明多層多介質分注技術和變滲流阻力驅油技術，不僅打通了“小路”，還讓油層吸液厚度增大18%，低滲透層吸液占比增加10%。

針對“低效循環(huán)”和“剪切降解”難題，團隊更是下足了功夫。“低效循環(huán)就像油藏里形成了‘快車道’，驅油劑都順著捷徑流走了，根本碰不到剩余油；剪切降解則是聚合物在地下被‘剪碎’，失去驅油能力?！眲⒘x坤介紹，團隊引入物理化學與滲流力學等理論，研發(fā)出單砂體低效循環(huán)條帶精準識別技術，識別速度比國際同類技術快20倍以上；創(chuàng)新耐溫抗鹽調(diào)堵劑，將封堵率從50%提升至90%，還研發(fā)深部靶向調(diào)堵工藝，把封堵深度從85米延伸至120米以上，徹底切斷了“快車道”。團隊形成了全新一代聚驅技術，使采收率在原技術基礎上大幅提高4個百分點以上，采收率指標和應用范圍雙破世界紀錄。

“鐵人精神”鑄就科研之魂

在實驗室走廊的墻上，“弘揚鐵人精神，攻關采收率極限，保障國家能源”的標語格外醒目。這句話不僅是實驗室的科研理念，更是一代代科研人員傳承至今的精神內(nèi)核。

“大慶的冬天特別冷，去油田現(xiàn)場時，科研人員一路上得不停跺腳，到了現(xiàn)場腳凍麻了只能靠跑步恢復知覺。不僅條件艱苦，我們還沒有先進儀器，只能自己造?！眲⒘x坤回憶起實驗室初創(chuàng)時老一輩科研人員的故事。即便如此，老一輩科研人員依然扎根油田，白天取樣觀測，晚上熬夜分析數(shù)據(jù)，為實驗室的發(fā)展打下了堅實基礎。

這種“扎根現(xiàn)場、實事求是”的作風，在青年一代科研人員身上得到了延續(xù)?！坝吞锸亲詈玫膶嶒炇?，現(xiàn)場需求是最好的科研課題?！眲⒘x坤說，實驗室不少科研人員每年有超過三分之一的時間在油田現(xiàn)場，與油田工人同吃同住，跟蹤監(jiān)測技術應用效果。

如今，實驗室已經(jīng)形成了“院士引領—專家?guī)ь^—青年骨干支撐”的人才梯隊。通過“傳幫帶”機制，老一輩科研人員手把手傳授經(jīng)驗，年輕一代勇挑重擔。實驗室每年培養(yǎng)百余名碩博士研究生，他們大多進入石油行業(yè)成為中堅力量。

“老一輩的嚴謹態(tài)度和奉獻精神，是我們最寶貴的財富。我們能做的，就是把這種精神傳承下去，用科技創(chuàng)新為國家能源安全保駕護航?！敝x坤的話語中滿是堅定。

“面對國家能源安全戰(zhàn)略和‘雙碳’目標的新形勢、新需求，實驗室將重點攻關非常規(guī)油氣開發(fā)技術、CCUS-EOR技術的融合應用。這兩大技術項目已獲得黑龍江省千萬級‘揭榜掛帥’項目支持，目前已取得階段性成果，正穩(wěn)步推進技術落地。”劉義坤說，實驗室將繼續(xù)完善人才培養(yǎng)體系，加大青年人才托舉力度，深化國際合作，以更開放的姿態(tài)匯聚全球創(chuàng)新力量，努力建成國際一流的科學研究和人才培養(yǎng)基地，為保障國家能源安全、推動石油行業(yè)綠色高質量發(fā)展貢獻智慧與力量。