进入高质量发展的新时代，如何在增产增效的同时做好生态环保，成为延长石油科技工作者矢志不渝的奋斗目标。十年磨一剑，始于2008年，成于2017年的CO2压裂技术项目以其“高效、节水、环保、减排”的四大优势得到了中国工程院院士李根生的高度赞誉。
以低于水基压裂成本480元/吨的成本，提高压后产量3倍以上，缩短陆相页岩气井投产周期三分之一，CO2压裂技术以低成本、高产高效及零污染的指标，为延长石油实施“油气煤”一体化综合发展战略提供了强有力的支撑。在2018年4月举行的中国工程院“院士专家延安行”活动中，与会院士专家在现场参观后评价这项技术是延长石油在低碳、清洁、高效发展中完成的一次从“跟跑”到“领跑”的质的飞跃。
“过去认为增产增效与生态环保之间存在一定的矛盾，然而，有了科技创新的驱动力量，这样的矛盾就能迎刃而解。”集团公司副总经理王香增对记者说。
“迟到”的起步
业界普遍了解，延长石油在号称“磨刀石”的致密、低渗、特低渗透油田开采油气资源，其中的难度不言而喻。一面是开发的压力，一面是越来越严格的环保标准和要求。而事实上，2008年以前，规模水基压裂改造作为主要增产方式，存在储层伤害、耗水量大、返排液污染风险等问题。
“拿一口页岩气水平井来说，传统的水基压裂大约需要2万方水，对于陕北半干旱地区来说，这个耗水量相当大。压裂水中含有部分携带化学成分的胶液，胶液中的物质进入地层形成‘滤饼’，堵住岩石孔隙造成‘水锁’，伤害地层且影响油气导流能力，产量就难提高。”集团所属研究院钻采所所长吴金桥向记者解释说。
为此，早在上世纪50年代，国外同行就已经开始二氧化碳代替水基压裂的研究。90年代，吉林油田率先由国外引进CO2压裂设备并开展CO2增能、CO2注排、CO2泡沫压裂等试验，后期长庆油田、中原油田也开展了现场应用。
2008年，集团公司组建成立研究院，油田化学专业、博士后吴金桥及一批尖端人才辗转来到了延长石油。有了丰厚的人才储备，集团公司副总经理、总地质师、时任研究院院长的王香增便带头着手调研提出清洁、增能的压裂技术研究方向。“之所以选择CO2作为压裂施工的重要介质，首先它具有无毒无害、配伍性好、扩散能力强等独特的物理化学性质；其次集团公司所属生产单位内部就拥有丰富、廉价的CO2气源；同时，使用CO2压裂也是节约水资源、实现生态绿色发展的现实需求。”王香增说。
方向既定，之后团队组建和《延长上古生界气藏VES-CO2泡沫压裂工艺技术研究》项目很快得到集团批复，一场承前启后、马拉松式的科研之役正式打响。
十年磨一利剑
在VES清洁压裂液与CO2压裂相结合的工艺技术研发思路指引下，十年时间里，研究院同时与油田公司、勘探公司配合，开展室内研究的同时进行现场应用。
至2017年底，项目组三年一个台阶，形成了四项特色技术：2010年形成CO2清洁（VES-CO2）泡沫压裂工艺技术；2013年，前置CO2增能压裂技术；2016年，纯液态CO2（无增粘）压裂工艺技术；2017年，进一步完善形成超临界CO2混合体积压裂技术。CO2压裂技术整体获得2017年度陕西省科学技术一等奖。
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“2010年，CO2清洁（VES-CO2）泡沫压裂工艺技术取得成功后，在现场应用中发现泡沫CO2比起纯水压裂，用水量节省了一半，对地层的伤害也小，但存在携砂能力差的问题。”吴金桥说，于是继续钻研，才有了后面适用性更强、可有效改造低压、低渗、水敏等非常规储层、提高油气产量的超临界CO2混合体积压裂技术。
“既要金山银山，也要绿水青山”，是高质量发展的新时代对企业提出的新要求。延长石油CO2压裂技术一经试用，便有效提高压后返排率25%以上，平均单井产量提高1.9倍以上。根据施工规模，单井可减少淡水资源300-1200方。而这一项目最终的“重磅”成果——超临界CO2高效开发页岩气和致密天然气的成功，标志着CO2压裂成为水力压裂的新型替代技术，开启了油气节水开采的新时代。更难能可贵的是，从榆林煤化公司回收捕集CO2的成本仅为20美元，完成了压裂使命、实现了废气再利用后，高达65%至75%的CO2又可留存于地层，完美地诠释了延长石油“油气煤综合利用”的科学性。
人心齐泰山移
有志者，事竟成。一项新技术的诞生从室内论证开始，到后来的实验室验证，再到试用现场，整个过程繁琐复杂，困难重重。没有矢志不渝的决心，没有项目团队成员间的相互鼓励，没有优秀的人才支撑，则技术攻关的每一个成功都会变得难以想象。
据了解，在研究CO2压裂的前期阶段，由于工艺参数掌握不好，现场施工时遇到了中途沉砂砂堵等技术问题，项目组成员信心受挫。王香增得知这一情况后，他数次鼓励项目团队成员说，CO2压裂方向没有错，只要我们坚定信心，更加深入细致地开展实验研究，终将会取得更大的成功！
终于，在进一步优化室内VES-CO2泡沫压裂液的配方，优选施工参数后，项目组再次在延安气田试3井上进行VES-CO2泡沫压裂试验并取得成功，压后产量从2.1万方/天提高到9.9万方/天，取得非常好的增产效果。
孙晓，一名来自山东的博士，毕业于西安交通大学能源与动力工程学院，被吴金桥“慧眼识中”，受邀来到集团研究院工作。后来，他为研究院自主设计组装了两套国家重点实验室配备的实验测试装置，成为该项目研究成果中一笔宝贵的财富。
“在液态CO2无水压裂研究中，到了液态CO2的流动测试实验环节，但由于研究院当时还没有设备，只好选择在西安交通大学多相流国家重点实验室开展。在这个过程中，我们对参与实验测试的孙晓博士印象深刻，经过多次做工作，孙晓毕业后来到延长石油研究院，短短一年便设计开发出了液态CO2压裂室内模拟研究用的测试装置，并自主编制了指导现场压裂施工的CO2压裂优化设计软件。”吴金桥回忆说。
有了这套测试装置，延长石油的项目团队从此便可自主独立开展CO2压裂室内研究，不仅节约了资金，而且为延长石油CO2压裂液体体系开发及性能评价、CO2压裂工艺技术优化提供了有力保障。
十年光阴铸一剑，CO2压裂技术的成功研究和试用，终于使延长石油在该领域从“旁观者”、“跟跑者”变为“领跑者”，顺利赶超国内同行已经率先奔走了近20年的脚步，正式站在了CO2压裂技术研究的第一梯队。这个项目中，国内在页岩气井开展纯液态CO2（无增粘）加砂压裂为首例，同时在页岩气水平井上开展超临界CO2混合压裂并取得成功，也是首例。特别在页岩气水平井上开展超临界CO2混合压裂，为国内外首例。
“过去我们因为种种原因，在这一领域‘迟到’了若干年，研究院成立以后，有了更加专业的科研队伍，我们就要承担起应有的职责，从‘跟跑’逐渐变成‘领跑’，敢于突破，不断创新，只有这样才能支撑集团可持续发展，推动技术进步！”集团公司副总经理王香增说。（记者袁琳 通讯员苗小龙）