中国石油勘探开发研究院纳米驱油研发团队。严增民 摄

  
纳米智能驱油试验现场。严增民 摄

5月，国内油气产量最高的长庆油田传来捷报，纳米驱油技术在长庆姬塬油田示范区试验取得新进展，实施9口注入井，不到10个月，自然递减率由1.48%下降至负0.7%，累计递减增油1712吨，有望成为油藏水驱进一步提高采收率和储量动用的主体技术，这个好消息为中国石油开展的提质增效再添科技利器。

    十年磨一剑，中国石油集团纳米化学重点实验室、中国石油勘探开发研究院油田化学所历经10年的持续部署攻关，勘探院油田化学所纳米驱油研发团队在罗健辉教授带领下，成功研制出第一代产品——纳米驱油剂iNanoW1.0，纳米驱油剂一经面世便吸引了石油行业科研人员的目光。经长庆油田分公司油气工艺研究院、第五采油厂等单位攻关实施，两年来，纳米驱油技术在低渗透油藏进行多次现场试验，取得良好成效，被誉为提高石油采收率的颠覆性技术。

为什么研发纳米驱油

    我国石油需求量持续增长，石油对外依存度持续升高，2019年中国原油对外依存度达72%，成为全球最大的原油进口国。

    未来资源的潜力在低/特低/超低渗油藏，目前全球没有成熟的低渗油藏提高采收率技术，如何把低渗透油藏常规水驱无法驱替的纳/微米孔隙中的原油有效驱替出来，高效开发呼唤颠覆性技术。

    老油田稳产举足轻重，开发难度不断增加，水驱/化学驱后大量剩余原油没有采出，富集在相对低渗透区域，普通水驱难以波及，这些区域的采油面临新挑战。

纳米技术与纳米驱油技术研究得到广泛关注

    多年来，纳米材料学取得可喜成就。目前，世界上实力强的石油公司和技术服务公司均开展了大量的纳米技术应用研究工作，如埃克森美孚、壳牌、斯伦贝谢、贝克休斯等公司在不同的研究领域开展了纳米技术的研究，国内的中国石化、中国海油等公司同样进行了不同程度的基础应用研究。

    但是国内外现有纳米驱油技术主要是将纳米材料与表面活性剂复配或进行表面修饰，仍然未脱离改变油、水界面性质的思维，在原水驱通道中做工作，没有扩大波及面作用，很难满足大幅度提高采收率的实际要求。

    事实上，纳米代表的并不仅仅是一种尺寸，更重要的是体现纳米级材料性能的功能巨大突变与智能特性。纳米智能驱油剂对纳米材料进行创新性的分子设计与改性研究，赋予纳米材料特殊功能与智能特性，最终实现纳米智能驱油剂提高采收率的目标。

    在这种情况下，中国石油集团科技部创新提出纳米智能驱油的战略思想，原科技部总经理袁士义院士提出，纳米智能驱油剂必须具备三大特性和功能：尺寸足够小，实现全油藏波及，使纳米智能驱油剂可以达到油藏的任意角落；强憎水强亲油，实现智能找油，遇水就跑，遇油亲合，赋予纳米智能驱油剂自驱动力；分散油聚并，实现残存油全驱替，纳米智能驱油剂可以捕集、拱大分散油，形成油墙。

 纳米驱油技术提高采收率潜力巨大

    纳米驱油剂研制成功后，陆续开展了现场试验。2018年的某一天，罗健辉教授突然接到现场打来的电话，工作人员很着急，注入驱油剂一段时间后，依然没有见到效果，罗教授立刻到现场研讨，从纳米驱油机理分析认为，如果很快见效，说明纳米驱油剂走的是原通道，见效慢才证明纳米驱油剂走的是原来不能去的更低渗透新通道，请现场再等等，果然，一段时间后见到了明显的增油效果。

    2018～2020年，长庆油田开展了多轮次矿场先导试验，均见到了明显增油成效。新疆油田工程院开展了室内特低渗天然岩心注水试验，用蒸馏水和加入0.1%纳米驱油剂的水，在同样的注入速度、注水压力和相同的时间下，蒸馏水未通过岩心，而加入纳米驱油剂的水通过岩心后出液量达到0.52毫升。试验结果表明，纳米驱油剂使原来无法建立水驱驱替关系的特低渗储层，建立了水驱驱替关系。

    目前在姬塬油田某试验区已形成“9注38采”试验规模。截至2020年5月底，对应油井日产液由87.13 立方米提升至93.04立方米，日产油由61.71 吨增加到64.43吨，净增油352吨，累计递减增油1712吨，实施区域月度自然递减率由1.48%降至负0.7%。在长庆油田超低渗油藏首次通过注水看到了提高采收率的巨大潜力，低渗透油藏提高采收率的纳米驱油技术崭露头角，最近的现场试验结果显示，侧向油井增油优于主向油井。

纳米驱油技术将成为低渗透油田提质增效开发的新利器

    2018年，纳米驱油技术入选国家“引发产业变革的重大颠覆性技术”，2019年入围中国石油“十大科技进展”评选，评为中国石油勘探开发研究院2019年十大科技进展，并被中国石油集团经济技术研究院评为“未来10年极具发展潜力的20项油气勘探开发新技术”之一，《科技项目实施完全项目制管理试点及认识》被评为中国石油集团管理一等奖。罗健辉教授团队撰写的相关论文在化学化工类顶级期刊《德国应用化学》（影响因子12.1）发表，10年来共申请/授权发明专利25件，发表论文39篇。 

    纳米驱油技术在长庆油田超低渗透油藏试验取得的阶段成果表明，“纳米水”进入了更低渗透区域驱替剩余油，证明“纳米水”技术路线是可行的，理论与实践吻合。最重要的是采用纳米驱油技术如果能实现长庆油田原油产量不递减，相当于新发现一个大油田。在超低渗透油藏建立水驱驱替关系，相当于转变了超低渗透油藏开发方式，发展了低渗透油藏水驱开发理论。

    纳米驱油技术的不断进步，有望成为特/超低渗透油藏水驱开发主体技术，纳米驱油技术将成为低渗透油田提质增效开发的新利器。

    2020年5月25日，中国石油集团科技管理部发给中国石油勘探开发研究院和长庆油田、新疆油田的文件中指出，在长庆油田分公司设立“低渗透油藏纳米化学研究室”和新疆油田分公司设立“致密油藏纳米化学研究室”，进一步开展纳米化学注水应用研究和纳米化学压裂应用研究，这标志着纳米化学重点实验室建设进入新阶段。

    提质增效要依靠科技创新，从2011年中国石油集团科技管理部创新提出纳米智能驱油战略至今，已经过去整整10年，石油科技工作者们不负重望，将研制出性能更加优良的第二代、第三代产品，为提高原油采收率、为中国石油提质增效做出更大的贡献。

研发者说

    长庆姬塬油田先导实验取得实效，表明纳米驱油技术有望成为低渗透油田开发的新利器。纳米驱油机理认识的持续进步与纳米智能驱油剂的成功研发将创新纳米智能驱油提高采收率理论，建立满足不同类型油藏提高采收率需求的纳米驱油技术系列。

    中、高渗持续提高采收率：集成深部调驱、聚合物驱与降低注水“门槛”渗透率纳米驱油技术，形成全油藏波及控制技术。

    低渗透剩余油可采储量：集成聚合物微球、小分子聚合物波及控制与纳米驱油技术，实现“小分子水”特低/超低渗透油藏全波及。

    致密油等非常规资源高效动用：集成“纳米水”与“纳米油”技术，改善致密储层流体渗流规律，改变致密油的开发方式。

作者系中国石油勘探开发研究院油气田开发专家 罗健辉教授