在提高油气采收率全国重点实验室巨幅数字屏上,光点如脉搏跳动。这便是“CCUS数字孪生指挥系统”——千里之外各大油田的注碳信息汇聚于此。

在这里,二氧化碳不再是令人头疼的温室气体,而是一把打开地下油藏的“钥匙”。实验室开创的“注碳采油”技术,将捕集的二氧化碳注入地下,一边把深藏的原油“赶”出来,一边将碳永久封存于地层深处。增油与减碳,两条看似平行的赛道,在这里汇成一条“发现碳库、释放碳库、利用碳库”的新质生产力创新链。

坐落于中国石油勘探开发研究院的这家实验室,亲历并推动了中国油气提高采收率和CCUS技术从跟跑、并跑为主到领跑为主的历史跨越。

能源与绿色,如何兼得?科技日报记者专访了实验室主任、中国石油勘探开发研究院副院长吕伟峰,探寻实验室如何在地下数千米的战场上,同时打赢增油与减碳两场硬仗。

从“石油”到“油气”的一字之变

记者:“提高油气采收率”听起来很专业,能否通俗地讲讲,实验室到底在做什么?

吕伟峰:简单地说,就是想尽一切办法,从地下采出更多油气。我国人均石油资源不足全球人均的1/10。以前只能采出三成,现在我们通过技术攻关,要力争采出五成、六成。业内有个比喻:“采收率每提高一个百分点,就相当于再造一个大庆油田。”这背后是惊人的潜力。

在此过程中,我们开发了CCUS技术等一系列环保技术,边采油边埋碳,实现“开源+环保”双赢。

记者:全国重点实验室重组后,实验室从“提高石油采收率”更名为“提高油气采收率”,背后有何深意?

吕伟峰:从“石油”到“油气”,一字之变的背后是一场战略升维。这是一次主动服务国家重大需求的战略重构。我们系统整合了跨学科、跨领域力量,将研究边界从传统石油,拓展至天然气、页岩气等全油气资源体系,同时深度融合二氧化碳驱油与埋存技术,构建起“高效开采+绿色低碳”一体化的完整创新链条。

记者:全国重点实验室重组,对你们来说是一次体系的深度重塑吧。

吕伟峰:对,是一次全面升级。在研究方向上,我们紧紧围绕保障国家油气能源安全和“双碳”目标,从原来单一的提高石油采收率,向大力发展提高采收率和CCUS关键技术体系转变,在大幅度提高油气采收率的同时,实现“驱油封碳”。我们不仅有新理论、新方法,还在技术装备和示范工程上形成了完整体系,国内首个百万吨注碳示范工程就由我们支撑建设。我们像盖房子一样整合优势力量,构建起由8个创新实体、6个联合体、5个分研究室、7个实证基地和2个示范基地组成的体系化有组织研发架构,率先完成实体化改革。

原创技术让老油田重焕青春

记者:实验室有哪些原创技术让老油田重焕青春?

吕伟峰:我国油田开发补能以水驱为主,长期注水后,水会沿着阻力最小的路径“溜走”,形成无效循环,大量剩余油被屏蔽。我们创制了微纳米气泡功能水驱和分类分级深部液流转向两大核心技术,能精准调控水的流向,覆盖从低渗到中高渗的多种油藏,有效解决了“水流短路”难题。

针对低渗透油藏“水注不进、油采不出”的顽疾,我们研发了大过流能力的微纳米气泡发生装置。在长庆油田五里湾的“16注68采”试验区内,这项技术已累计增油近3万吨。

在绿色化学驱方面,我们围绕油水界面调控机制开展体系创新,研发出一种界面扩展型表面活性剂。这种活性剂像给油和水加了“缓冲剂”和“润滑剂”。在新疆典型砾岩油藏应用后,单井产量明显回升,含水率大幅下降,效果喜人。

记者:CCUS被认为是实现“双碳”目标的关键托底技术,实验室在这方面取得了哪些标志性成果?

吕伟峰:我们已形成国际领先的陆相油藏二氧化碳驱油与埋存全产业链技术体系,涵盖二氧化碳驱油混相机理、油藏工程参数设计、气窜防控扩大波及体积和安全监测等关键技术。

依托这些技术,我们支撑吉林油田建成国内首个全产业链、全流程CCUS-EOR示范的国家级CCUS示范区。截至目前,吉林油田已累计注入二氧化碳超410万吨,提高采收率26个百分点,两项核心指标均创国内之最。

由我们负责技术支撑的中国石油CCUS项目,已累计注入二氧化碳超1300万吨,相当于约700万辆经济型轿车一年的排碳量。

我们实验室研发的CCUS技术已推广至全国,构建了覆盖我国主要油气藏类型的五大驱油埋存模式,并成功入选国家“一带一路”碳中和技术创新典型案例。

面向深层资源持续攻关

记者:AI正在变革科研范式。实验室如何布局,让油气开发更具“智慧”?

吕伟峰:我们正着力打造AI驱动的驱油剂分子“设计工厂”。过去寻找合适的驱油剂像“大海捞针”,如今借助AI,我们能像搭积木一样精准设计驱油剂分子结构,实现从“盲目筛选”到“精准定制”的跨越。目前,我们聚力突破数据“粮草不足”、算法“新手上路”和跨学科壁垒这三大瓶颈,正通过建设共享数据平台、搭建自动化分子合成与测试平台、组建跨学科“攻坚联盟”等措施加速突围。

记者:面向深层、非常规等更复杂的资源,实验室未来3—5年的攻关方向是什么?

吕伟峰:实验室聚焦大幅度提高油气采收率和CCUS两大方向,未来3—5年主要从三方面发力:一是持续攻关提高采收率前沿技术,让现有常规资源“颗粒归仓”;二是发挥CCUS技术体系优势,将取出资源后的地下空间充分利用起来,实现更高效安全的地质封碳;三是探索深层油气和非常规油气提高采收率的前沿技术,取出更多资源,释放更大地下空间。

开放是创新的源头活水。我们近四年已发布百余项开放课题,与清华、北大等顶尖高校深度合作。未来将加大共享力度,在重大原始创新、关键核心技术突破、重大设备产品研制等方面深化联合攻关,构建联合创新、互惠共赢的创新生态。

记者:顶尖的构想,最终要靠人去实现。实验室如何打造一流的人才梯队?

吕伟峰:我们的思路很直接——让领军科学家掌舵,让青年人才在实战中成长。塔尖由院士及国家级人才领航,中间由高级科学家、高级研究员等学术骨干攻坚,坚实底座则由青年人才筑牢。我们建立了特色“T序列”技术岗位,打通从助理研究员到首席科学家的晋升通道。同时,实验室通过组建青年突击队、设立“十大进展”评比等举措,让年轻人在重大项目中挑大梁、当主角。

记者:作为国家战略科技力量,实验室如何发挥更大作用?

吕伟峰:我们将紧扣提高油气采收率和CCUS两大方向,在重大原始创新、核心技术突破和自主可控装备软件研发上持续发力,用硬核技术支撑油气增储上产,为我国工业发展输入油气工业血液,为保障国家2亿吨以上原油长期稳产的红线提供有力科技支撑。

同时,我们致力于加速构建CCUS规模产业示范,支撑打造鄂尔多斯、松辽、准噶尔三个千万吨级产业集群,引领构建CCUS全产业协同发展的新业态。

总之,我们将扎根油气战场,打造世界一流创新平台,为保障国家油气能源安全、推动绿色低碳发展贡献硬核科技力量。