他长期从事油气田开发科研和矿场实践,在稠油开发、高温高盐油藏提高采收率、页岩气提高采收率理论技术研究和应用方面取得重要进展和突破。

孙焕泉,1965年出生,中共党员,博士,现任中国石油化工股份有限公司副总工程师。他先后获国家科技进步二等奖5项,部级科技进步特等奖1项、一等奖8项,获“杰出工程师奖”,是国家新世纪“百千万人才工程”专家,享受国务院政府特殊津贴,获全国五一劳动奖章。获授权中国发明专利14件、美国发明专利2件,发表论文66篇,出版专著6部。

他长期从事油气田开发科研和矿场实践,是我国油气田开发领域知名专家,在稠油开发、高温高盐油藏提高采收率、页岩气提高采收率理论技术研究和应用方面取得重要进展和突破,为我国石油工业科技进步作出了重要贡献。

 

数十年如一日不懈奋斗

“1983年100多户人家的小村子恢复高考后走出的三个大学生之一,1990年中国石油大学(北京)硕士研究生毕业放弃留在北京工作的机会选择到胜利油田一线工作,35岁担任胜利油田地质科学研究院院长,44岁担任拥有18万职工的胜利油田总经理。”这就是中国石化副总工程师孙焕泉。不认识他的人可能会惊讶于他取得的成就,熟悉他的人知道这是他数十年如一日不懈奋斗的结果。如今,56岁的他依然兢兢业业、无怨无悔的奋斗在油气田开发的最前线。而这正是他的一贯作风——为人低调谦和、工作务实严谨,这种作风来源于他早期胜利油田“地质参谋部”——地质科学研究院的工作经历,来自于他长期的科技攻关实践。工作31年以来,孙焕泉连续担任三期国家重大专项项目长,始终致力于油气提高采收率事业。与职业生涯取得的其他成就相比,他更愿意介绍自己在油气田开发科技创新方面的成果。他总说地下看不见摸不着的油气资源虽然有限,但我们的创新能力是无限的。解放思想,勇于挑战,大胆创新,就能突破油气田提高采收率的极限,实现油气增储稳产,抵御低油价寒冬期,保障国家能源安全。这样的工作理念一直贯穿他的职业生涯,也成就他取得了卓越的科技成果:突破深层稠油和薄层稠油开发界限;率先突破高温高盐油藏无碱二元复合驱提高采收率技术;实现页岩气立体开发提高采收率国际领先。

 

突破深层稠油和薄层稠油开发界限

稠油,性质特殊,资源量巨大,我国陆上稠油资源约占石油总资源量的20%以上,是重要的石油资源。特别是其中相当一部分稠油是环烷基稠油,是加工高端润滑油、航空航天燃料、冷冻机油、高等级沥青的重要原料,被誉为石油中的“稀土”,是我国重要的战略资源。因此,实现稠油资源高效开发具有重要意义。目前,世界上的稠油主要采用注蒸汽热采技术开发,美国国家石油委员会认定的稠油热采开发界限是油藏厚度大于6米,深度小于1000米,超出这个范围的深层稠油和薄层稠油,国外也没有实现热采成功开发。我国稠油资源禀赋与国外差别很大,深层稠油和薄层稠油资源量巨大,这些稠油资源是油田可持续发展、保障国家能源安全的重要基础,亟需实现技术突破。

油稠人不愁。孙焕泉带领项目组矢志攻关,潜心研究。他分析发现传统技术注重注汽工艺,通过各种技术千方百计减少注汽过程干度损失。但对于深层稠油和薄层稠油等难采稠油,传统技术难以实现高效开发。要实现其高效开发,在注重注汽保干工艺的同时,更要加强油藏研究,核心是实现稠油在油藏中“流得动、流得远、流得快”。

方向明则思路清,针对深层稠油开发难题,他提出要解决井深导致蒸汽干度降低,加热降黏效果差的问题,关键是降低深层稠油黏度。他埋头基础研究,刻苦攻关基础理论,创出热力强化开采技术。目前,深层稠油热力强化开采技术已在胜利油田规模应用,实现了深度2000米、黏度500000厘泊深层超稠油有效开发,并成功应用于稠油老区,提高采收率19.3个百分点。2011年以他为第一完成人的该成果获国家科技进步二等奖。

针对薄层稠油开发难题,他总结提出薄层稠油重点要解决层薄导致注入蒸汽热量散失大的问题,以减少薄油层内的热损失。他通过大量研究,研发出薄层稠油热化学复合开发技术,实现了油层薄至2米超稠油有效开发。国际能源署提高采收率合作计划执委会评价“该研究成果率先开发超稠油,对世界同类油藏开发具有引领借鉴作用”。从2011年开发至今,薄层稠油热化学复合开发技术在2~6米薄层稠油实施油井1354口,已经在准噶尔盆地西缘建成100万吨/年薄层稠油高效开发示范基地。以他为第一完成人的该成果获2019年国家科技进步二等奖。

近年来,他攻关形成的深层稠油和薄层稠油热化学复合开发技术已推广至国内的河南、新疆、江汉等油田和加拿大、哥伦比亚等国家,突破了深层稠油和薄层稠油开发界限。

 

率先突破高温高盐油藏无碱二元复合驱提高采收率技术

特高含水老油田经过长期水驱开发,采收率只有30%左右,依靠单一常规注水开发,提高采收率效果有限。国内外传统上采用“碱+表面活性剂+聚合物”三元复合驱方法在水驱基础上进一步提高采收率。胜利油田特高含水油藏温度高、矿化度高,是典型的高温高盐油藏,为了进一步提高采收率,借鉴已有技术,“八五”、“九五”期间胜利油田开展了两期三元复合驱技术研究及2个矿场试验,结果矿场出现严重结垢、乳化问题,无法工业化推广应用,寻求与ARCO、TEXCO等国外公司合作,也未能攻克,国际上尚没有成熟技术。

使命呼唤担当,孙焕泉带领团队毅然扛起这份责任。但现实比想象的更困难,照搬已有三元复合驱有碱体系的路子走不通,没有现成的经验,没有成熟理论指导,必须自主创新。日思夜想后他创造性的采用“人工石油皂”代替加碱后形成的“天然石油皂”,实现了从有碱到无碱、从三元复合驱到二元复合驱的理念突破,主持攻关建成了产量高达7万吨/年的“人工石油皂”胜利石油磺酸盐表面活性剂生产基地,组织实施国内外首例无碱二元复合驱先导试验,采收率比水驱提高了13.2个百分点。回顾研发历程,提到当时面临的困境,孙焕泉说“当时攻关“石油皂”表面活性剂,面临的困难前所未有,没有现成的经验可以借鉴,经历了无数个无功而返的日日夜夜和无数次失败的实验,但大家都没有放弃,依然持续攻关。”

付出终有回报,历时十几年攻关研究,无碱二元复合驱技术在胜利油田实施23个区块,攻克了高温高盐油藏无碱二元复合驱提高采收率技术,并推广到国内的辽河、河南、大港等5个油田,在国际上率先实现工业化,并多次被邀请到欧洲、美国、加拿大开展学术交流,美国、法国、科威特等国外专家也多次到油田现场考察学习这项技术。麻省理工学院地球资源实验室(ERL)评价“该提高采收率新技术,为世界石油技术发展做出了突出贡献,对其他国家具有重要指导意义”。2009年他作为第一完成人形成的高温高盐油藏无碱二元复合驱提高采收率技术获国家科技进步二等奖。

不懈奋斗,不负韶华。针对特高含水期油藏窜流严重,驱油、洗油效率大幅降低的开发难题和聚合物驱后油藏提高采收率技术的空白,孙焕泉主持攻关发明了粘弹性颗粒驱油剂,并获得了中国和美国专利授权。研发成功非均相复合驱提高采收率技术,该技术能够根据油藏特征定制、可变形运移驱替油藏中的剩余油。在孤岛油田聚合物驱后油藏率先开展先导试验,提高采收率8.5%,采收率高达63.6%,挑战了聚合物驱后油藏采收率的极限,并在胜利油田和河南油田建立了非均相复合驱示范工程。业内专家将这项技术称为高含水老油田提高采收率领域的革命性技术,为我国聚合物驱后15亿吨储量进一步提高采收率提供了有效技术。

 

实现页岩气立体开发提高采收率国际领先

进入21世纪,北美兴起了页岩气革命,使美国实现了能源独立,改变了世界油气行业格局。国内中国石化率先起步,在四川盆地发现并建成了全球除北美之外最大、中国首个实现商业化开发的页岩气田——涪陵页岩气田。同世界上其他页岩气田生产规律一样,涪陵页岩气田也面临递减快、稳产期短、采收率低等开发难题,亟需攻关页岩气提高采收率技术。与北美页岩气相比,涪陵页岩气田地表、地貌复杂、钻探与压裂改造条件复杂、储层条件复杂、地面工程建设难度大,给页岩气提高采收率工作带来了极大挑战。

页岩气提高采收率技术攻关被列为中国石化科学技术委员会重点咨询项目,孙焕泉主动请缨,领衔攻关。非常规资源需要非常规的思维和非常规的魄力,他打破固有观念,创建了立体开发模式,主持实施了我国首个页岩气提高采收率重大工程,实现了页岩气采收率翻番。

成功从来不是一帆风顺的,页岩气提高采收率是新生事物,没有可以借鉴的经验,面临的困难和阻力也是空前的。在进行立体开发模式攻关时,孙焕泉大胆提出中间层段分区布井设想。有的专家持不同意见,他们认为上下层系已经进行了大规模压裂,再打井没潜力,不主张进行中间层段布井开发。孙焕泉带领团队严谨求证,组织开展精细储层表征,精准动用评价,精工开发模式,在此基础上部署了先导试验井,取得了矿场第一手资料,实践证明中间层段井未见上下层系压裂液,单井页岩气产量也与其他层系新井相差不大,地层压力近原始压力,印证了先期的设想,具备立体开发的物质基础。随后他主持审定了页岩气立体开发提高采收率方案,部署调整井244口,实施后采收率由12.6%提高到23.3%,其中立体开发区采收率提高到39.2%,达到北美先进水平,形成了我国页岩气可持续发展的核心技术。

孙焕泉攻关形成的油气田开发系列核心技术已经成为我国油气稳产上产的重要支撑技术,其中深层稠油和薄层稠油热化学复合开发技术使胜利油田稠油产量增长了2.8倍,支撑中国石化稳定生产全国30%的稠油;深层稠油和薄层稠油热化学复合开发技术和高温高盐油藏无碱二元复合驱提高采收率技术贡献了胜利油田32.7%的石油产量,为这个开发了60年的老油田持续稳产做出了突出贡献。他用行动践行了“我为祖国献石油”的初心,以担当诠释了保障国家能源安全的崇高使命。

 

孙焕泉总是说“成绩和荣誉属于过去”他想的最多的还是身上肩负的责任和使命,时刻牢记习近平总书记在科学家座谈会上的讲话精神:能源资源方面,油气勘探开发、新能源技术发展不足,作为一名从事油气开发的工程技术人员,有责任扛起这份重担,笃定目标,奋发有为,以更高昂的奋斗精神和更高超的创新能力,全力保障国家能源安全,为全面建设社会主义现代化国家奉献自己的力量。