图为孙焕泉正在接受本报记者采访。(张育 摄)

    我国油气资源不仅体量相对较少，而且资源禀赋相对较差，以常规技术评价，很多资源是边际品位甚至无开采价值。30多年来，中国石化集团有限公司副总工程师孙焕泉带领团队，以解决油气核心需求为攻关方向，向油气效益开采的极限发起一次又一次冲击，也因此于2021年成功当选中国工程院院士。

做加法

突破超稠油开发界限

    稠油是一种重要的石油资源，但因效益开采难，目前我国稠油开发利用率仅为8%。

    难开采，因为流动性差。在50℃下黏度超过50厘泊的石油就是稠油，而我国东部稠油相当一部分是黏度超过50000厘泊的超稠油，在地面常温下跺几脚都不变形。

    要让这种稠油变得易于流动，通常是注蒸汽热力开采。美国国家石油委员会认定，稠油热采开发的界限是深度小于3000英尺(915米)、油层厚度大于20英尺(6米)。超出这一范围的超稠油，国外也没有热采开发成功。而我国相当一部分稠油是深层超稠油和薄层超稠油，远超开发界限。

    以解决超稠油核心需求为攻关方向，孙焕泉带领团队潜心研究，发现关键是让蒸汽有效影响更深部的稠油。他们还发现，超临界二氧化碳在深层超稠油中具有极强溶解能力和扩散能力。

    于是他做了一道加法题：水平井+油溶性降黏剂+二氧化碳+蒸汽=深层超稠油强化开采技术。该技术在胜利油田进行规模化应用，突破了稠油开发界限，成功开发我国埋藏最深(达2000米)的超稠油油田——王庄油田，并提高稠油老区采收率19.3个百分点。

    我国西部还有一种稠油，埋深只有几百米，但只有两三米厚，蒸汽注下去很容易散失，常规热采没有效益。孙焕泉带领团队反复对比研究，发现氮气具有无可比拟的优势：它膨胀性强，可为地层补充能量，同时可在油层上方形成一堵“气墙”隔热，把注入蒸汽留在油层中，就像为热采稠油盖上一层“棉被”。

    于是，孙焕泉又做了一道加法题：水平井+油溶性降黏剂+氮气+蒸汽=浅薄层超稠油热复合开采技术，创造了该类油藏高效开发的技术体系，被国际能源署提高采收率合作计划执委会评价“具有引领作用”。

    利用这一技术，我国油层最薄(2米)的超稠油油田——春风油田开采成功，100万吨/年薄层稠油高效开发示范基地也随之建成。

做减法

首创无碱化学复合驱

    当老油田进入含水率超过90%的特高含水开发阶段，产油量大幅下降，开发成本大幅上升，而采收率一般只有30%左右。

    地下还有70%的石油，如何进一步采出？国内外通常采用三元复合驱技术。但这一技术在胜利油区“水土不服”，因为地下油藏温度高、地层水矿化度高，与碱反应会严重结垢。

    孙焕泉带领团队开始了艰难攻关。结垢最主要的原因是碱，那就必须做一道减法题：三元复合驱-碱=无碱二元复合驱。

    但碱又不可或缺。它和原油反应能产生“石油皂”表面活性剂，与体系中表面活性剂协同作用，可在油水间形成超低界面张力，从而像洗衣粉一样把油“洗”出来。

    如何在无碱条件下获得超低界面张力?团队开展大量研究，发现表面活性剂的结构与石油越相似，驱油效果就越好。在无数次失败和苦思冥想后，孙焕泉提出：能不能从胜利油田自产的石油中提取一种表面活性剂?其结构必然与胜利石油最相似。

    随后，他主持建成了胜利石油磺酸盐表面活性剂生产基地，创造性地用这种“人工石油皂”代替地下加碱后形成的“天然石油皂”，实现表面活性剂“来自原油、用自驱油”。

    此外，团队还开展了阴、非离子表面活性剂复配等一系列攻关研究，率先攻克了高温高盐油藏无碱二元复合驱技术。麻省理工学院地球资源实验室评价该技术“为世界石油技术发展作出了突出贡献，对其他国家具有重要指导意义”。

    如今，该技术已成为东部老油田化学驱主导技术，在常规井网条件下可提高采收率10~15个百分点，支撑中国石化化学驱年产油连续15年保持在330万吨以上。

做立体几何

创建页岩气开发新模式

    中国石化在四川盆地发现并建成了中国首个商业化开发的页岩气田——涪陵页岩气田。页岩本身致密而坚硬，需要用高压水力压碎岩石形成复杂缝网，构建页岩气溢出的“高速公路”。但这种“长水平井+分段压裂”的开采方式，气井递减快、稳产期短、采收率低，国内外均面临这一棘手难题。

    孙焕泉以非常规思维审视非常规资源，带领团队做了一道立体几何题——创建页岩气立体开发模式，主持实施了我国首个页岩气提高采收率重大工程。

    他们在最先动用的下部气层原有井位中间布井，密栽“采气树”，同时在未动用上部气层布井，对井网实施纵向和横向上的立体加密。随后，孙焕泉大胆提出在中部气层布井的设想。但上下层系均已大规模压裂，中部气层还有潜力吗?他带领团队严谨求证，专门在中部气层布了一口“观察”井，证实中部气层没有动用、具备立体开发的物质基础。

    基于此，孙焕泉主持审定了页岩气立体开发提高采收率总体方案，部署调整井244口，经矿场实施后采收率由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。

    院履士历

    孙焕泉，正高级工程师，现任中国石化副总工程师，长期工作在油气开发科研生产一线，在稠油和高温高盐等复杂油藏开发理论研究、技术攻关和工程实践方面，取得多项创新性成果。获国家科技进步二等奖5项、中国专利金奖1项和何梁何利科学与技术进步奖。