打磨复杂油藏控水增油“利刃”——记技术发明一等奖项目复杂油藏可控膨胀石墨控水增油体系创新及应用

　　在我国油气开发进程里，深层油气与高黏稠油等复杂油藏储量可观，但开发艰难。其高温、高压、高盐环境，以及稠油注蒸汽开发时的汽窜、裂缝、孔隙发育等特性，致使油井高含水，拉升了精准开采与高效开发的技术门槛，致使其采出程度不足15%。国外虽在中浅层高品位油藏开发上技术成熟，但面对此类复杂油藏也无计可施。我国急需自主创新的控水增油技术打破这一僵局。

　　中国石油大学(华东)、中国地质大学(北京)等多所高校和科研机构携手完成的复杂油藏可控膨胀石墨控水增油体系创新及应用，成功将可控膨胀石墨应用于复杂油藏控水增油领域，为复杂油藏开发带来曙光。该项目也于日前获得了2024年度中国石油和化学工业联合会技术发明一等奖。

　　开辟可控膨胀石墨制备新路径

　　传统膨胀石墨在湿相环境下存在不膨胀、临界膨胀温度高、控水适用性差等难题。科研团队通过解析插层剂在纳米石墨片层限域内的扩散动力学、热分解反应活化能与石墨片层分子间作用力的关系，开创多作用协同化学插层制备湿相可控膨胀石墨的新方法。

　　凭借该方法研发出的耐高温抗高盐湿相自体膨胀石墨，性能实现飞跃。临界膨胀温度从220℃~350℃降至110℃，湿相环境中能实现2~50倍的可控膨胀，耐温抗盐性能提升至300℃、30万毫克/升，远超国际同类产品。这一成果打破传统石墨仅能在超高温干燥环境膨胀的技术壁垒，拓宽控水材料在复杂油藏的应用范围，率先在裂缝发育/高孔高渗复杂油藏高含水井长效治理中广泛应用，成为复杂油藏控水的关键材料。

　　实际应用中，该石墨材料在不同复杂油藏展现出良好适应性。在高孔高渗油藏，该石墨材料能填充孔隙通道，利用膨胀特性精准控水；在裂缝发育油藏，可沿裂缝延展膨胀，形成封堵屏障，阻止水窜，助力提高油井采收率。

　　发现纳米石墨深部控水新策略

　　在低孔低渗复杂油藏，传统无机刚性控水材料深部运移困难，难以有效控水。基于此，科研团队提出柔性石墨纳微尺度颗粒化的创新理念。

　　这其中，利用绿色电化学氧化法制备多活性接枝位点的纳米石墨基元是关键。科研人员精确控制电化学氧化过程参数，成功制备出特定活性接枝位点的纳米石墨，建立了全流程、可定制的温盐诱导聚结膨胀纳米石墨分子结构设计与模拟方法。

　　在此基础上，科研人员发明温盐诱导自聚结膨胀纳米石墨，该产品尺寸为100~200纳米，聚结时间6~20天可控，在储层温盐条件诱导下，聚结尺寸可增至50~400倍，攻克传统无机刚性材料易在近井地带滞留的难题，大幅提升复杂油藏的控水能力，开创低渗复杂油藏控水增油新模式，为深部控水提供可行方案。

　　油田现场试验中，温盐诱导自聚结膨胀纳米石墨在低渗油藏深部运移性能良好。通过点滴伴注注入油藏后，纳米石墨颗粒随水流向深部运移，并在温盐条件作用下逐渐聚结膨胀，封堵高渗通道和裂缝，调整油藏渗流场，提高注入水波及体积，增加原油产量。

　　构建协同增效体系新架构

　　针对复杂油藏现有材料控水效果不佳的状况，科研团队打造了耐温抗盐纳米石墨杂化冻胶和强化泡沫两大协同增效体系。

　　在纳米石墨杂化冻胶研发中，科研团队引入纳米石墨与聚合物形成杂化结构，显著提升了冻胶的耐温抗盐性能和稳定性。在纳米石墨强化泡沫方面，科研团队创新性提出“气液界面铠甲化”理念，以纳米石墨独特的二维片层结构和高表面活性为基础，使其在泡沫体系中吸附在气液界面，形成“铠甲”结构。

　　这些协同增效体系显著增强复杂油藏的控水增油效果，油井含水下降20%~25%，增油量提高35%以上，矿场平均产出投入比达2.8，为复杂油藏的高效开发提供有力技术支撑。在多个油田实际应用中，协同增效体系与其他控水增油技术结合，形成综合油藏开发方案，解决油藏高含水、低采收率等问题，带来显著经济效益和社会效益。

　　复杂油藏可控膨胀石墨控水增油技术已在国内多个油田取得显著成效，为我国油气开发提供关键技术保障，也为全球复杂油藏开发贡献经验与智慧。未来，该技术有望在更多领域发挥重要作用，推动油气行业发展，保障国家能源安全。