基礎研究是整個科學體系的源頭，是所有技術問題的總機關。從0到1的突破如何發生？研究成果怎樣走出實驗室、走進生産線？基礎研究又如何為産業升級與國家發展持續賦能？系列報道《蹲點全國重點實驗室》，帶您深入科研最前沿，蹲點攻關第一線，探訪關鍵核心技術突破的真實歷程。
今天，我們就跟隨總臺央視記者宋文瑾走進提高油氣采收率的全國重點實驗室。在那裏，我們身邊最常見的二氧化碳，搖身一變，成為地下深處的採油能手。這一切，到底是怎麼實現的？
總臺央視記者 宋文瑾：這些都是取自地下幾千米的岩芯，上面黑乎乎的印記就是石油。別説這個岩石裏還真有股石油味，石油都躲在岩石的孔隙裏，質地黏稠，傳統開採方式只能採出兩成左右。
這意味著，地下每100噸石油中，有近80噸因為“藏得太深、黏得太牢”而無法被傳統技術開採出來。與此同時，我國石油對外依存度達七成，想要守住能源安全底線，就必須提高油氣采收率。
工廠源源不斷排出的二氧化碳給了科研人員新思路，在提高油氣采收率全國重點實驗室，科技人員正探索用二氧化碳驅油，既能多采原油，還能實現減碳。
總臺央視記者 宋文瑾：要想實現二氧化碳驅油，首先第一步我們得知道油藏在哪，這個時候我身旁這個大傢夥就派上了用場，它相當於給岩石做了一個超高精度的透視CT，而且解析度可以達到10納米級，也就是比我頭髮絲的千分之一還要細，有了它，岩石裏的油氣藏就可以一目了然。
這臺我國自主研發的岩芯CT掃描器，破解了“極微觀”難題，就像給地下幾千米的油藏繪製了一張“高清三維地圖”。
中國石油勘探開發研究院地質實驗研究中心主任 王曉梅：就相當於一個手術刀把它解剖了，看一下它的立體結構。黑色的就是生成油氣的有機質，我們就根據它不同的孔隙空間來應用不同的提高采收率的辦法，把這些油氣取出來。
總臺央視記者 宋文瑾：油已經找到了，接下來我們怎麼讓二氧化碳把油採出來呢？這個設備可以模擬地下幾千米的極端環境，最高可以達到200℃和200兆帕，什麼概念？就相當於一個成年的5噸的大象，站在我的指甲蓋上的壓力。
科研人員可以在這裡反復模擬二氧化碳與石油、岩石的相互作用過程，為實地開採提供最精準的科學指導。
提高油氣采收率全國重點實驗室副主任 孫圓輝：通過這個裝置的實驗研究，我們就發現，當我們把二氧化碳注到地底下數千米的地層中去，二氧化碳的分子就鑽到油滴的分子裏面去，讓油變稀，讓油變得流動性更好，像把油化開了一樣，油就源源不斷地採出來，採得更多、採得更好。
總臺央視記者 宋文瑾：你看這就是二氧化碳驅出來的石油，正在一滴一滴地往外冒，這個實驗室就是用來模擬實際驅油過程的。
傳統的石油開採分為三個階段：一次採油依靠地層自然能量，只能採出地下原油的10%左右；二次採油通過注水補充地層能量，能將采收率從10%提升到30%；而二氧化碳驅油屬於三次採油技術，能夠將采收率從30%提升至50%至70%。
提高油氣采收率全國重點實驗室科研人員 王璐：為了讓二氧化碳長期安全地封存到地下，首先我們研發了倣生碳酸酐酶，它可以促進二氧化碳快速變成碳酸鹽粉末，也就是石頭。其次我們利用地下古老的微生物使得二氧化碳轉化為甲烷，也就是天然氣。在富集以後二次開發，使二氧化碳變廢為寶。
研究人員給記者算了一筆賬，我國已探明石油地質儲量超過300億噸，如果全國油田的平均采收率能夠提高1個百分點，就相當於新增了一個大慶油田的可採儲量。而二氧化碳驅油技術的大規模應用，有望讓我國的石油采收率整體提高5至10個百分點，這意味著我們能夠從地下多采出幾十億噸原油，對於保障國家能源安全具有不可估量的意義。
實驗室到油田
二氧化碳驅油技術落地見效
在實驗室裏完成了理論技術攻關，還得到油田一線實踐驗證。下面我們繼續跟隨記者走出科研實驗室，實地探訪二氧化碳驅油技術的實際應用成效，看新技術如何深挖本土油氣潛力、助力能源穩産保供和生態低碳發展。
總臺央視記者 宋文瑾：這套原理在實驗室已經跑通了，但實際應用效果怎麼樣？
在海南海口的南方油田的二氧化碳採油區，這片油田的資源品質並不好，油層深、原油稠、孔隙小，傳統水驅采收率偏低。如今二氧化碳驅油項目規模化落地，逐漸改寫了當地老舊開採模式。
總臺央視記者 宋文瑾：此刻海口的溫度是35℃，非常悶熱，可以看到其實我已經出了很多汗了。但是我們會發現這個二氧化碳的運輸管道上竟然結起了冰，摸上去非常涼。這就是因為二氧化碳由於溫度的變化，有一部分會從液態變為氣態，吸收大量的熱量，就導致管道上的溫度降低，空氣中的水蒸氣就在上面凝結成了冰霜。
這個看似有趣的現象，背後卻是二氧化碳驅油技術的一大難點。液態二氧化碳的相態對溫度和壓力極其敏感，稍有不慎就會發生相變，導致注入效率大幅下降，甚至可能會損壞地下油層。
中國石油南方油田油氣開發高級專家 崔凱：從這個我們可以看出二氧化碳相態是很難控制的，實驗室為我們測定了從運輸到儲存相態控制的溫度壓力界限，同時也指導我們整個設備的選型和參數設計。
這些液態二氧化碳，經注氣井深入地下3000米地層深處開展驅油作業。實驗室雙兩百模擬裝置模擬的高溫高壓環境，在深層地層中真實顯現，讓二氧化碳順利喚醒深藏地底的原油資源。
總臺央視記者 宋文瑾：之前我們在實驗室看到了模擬二氧化碳驅油的一個效果，但現在我們來到了實際的生産線，我們可以看到現在工人師傅正在井口進行取樣。
這個就是我們二氧化碳驅出來的油，我們會發現裏面有很多密集的小氣泡，這個是因為用二氧化碳驅油的緣故嗎？
南方油田油氣開發高級專家 崔凱：對的，這就是原油裏溶解了大量的二氧化碳，使原油的流動性更強。這個就是我們水驅採出的原油，它倆流動性還是差別很明顯的。實驗室研究表明，二氧化碳進入超臨界狀態能更好地驅替出原油，采收率能夠大幅度提高。
驅油完成後，二氧化碳與原油分離：一部分永久封存地下實現固碳，另一部分凈化後循環再利用，實現完整綠色閉環産業鏈。新技術的投用，南方油田采收率提升超20個百分點，盤活了沉睡多年的油氣資源，同時累計封存二氧化碳36萬噸，實現能源增産與碳減排的雙向共贏。
目前，這套驅油固碳一體化技術已經陸續在大慶、勝利、長慶等國內各大主力油田推廣普及。
提高油氣采收率全國重點實驗室主任 呂偉峰：截至目前，我們已經在全國建成了10余個百萬噸CCUS（碳捕集利用與封存）示範工程，年累計注入二氧化碳超過1300萬噸，産油超過150萬噸。據我們預測，到2030年，我們國家二氧化碳注入能力將達到5000萬噸以上。
數字賦能
打造綠色低碳油氣開發新格局
隨著數字技術的飛速發展，提高油氣采收率全國重點實驗室正在將人工智能、大數據、數字孿生等先進技術與二氧化碳驅油技術深度融合，打造智慧化的碳捕集利用與封存技術體系。
實驗室建設人工智能分子設計平臺與機器人“黑燈實驗室”，讓研發效率實現了指數級提升。
提高油氣采收率全國重點實驗室副主任 劉衛東：這套人工智能加實驗室的研發平臺，使我們實驗室裝上了人工的大腦和機械的手臂，我們整個研發週期從數年降低到了幾個月，未來我們可以把這個時間進一步降低到幾週。
在實驗室數字孿生指揮中心，記者看到了一個巨大的電子螢幕，上面實時顯示著全國各大油田注碳項目的運行數據。實驗室的科研人員可以在千里之外，實時監控每一口井的運行狀態，持續優化技術細節、迭代升級開採方案，讓“採油固碳”的綜合效能持續釋放。
提高油氣采收率全國重點實驗室主任 呂偉峰：我們這家全國重點實驗室，保證國家的能源安全，保證國家的采收率有一個提升，也保證了國家現在的2億噸的石油和天然氣的這個穩産，同時實現了二氧化碳可以有效進行驅油和埋存，為了實現國家的“雙碳”的目標提供一個保障。
隨著納米水驅、稠油原位改質等原創顛覆性技術陸續走進油田現場，首套國産替代的油氣藏數值模擬工業軟體延伸了實驗室的數字邊界，國內首個CCUS全生命週期示範工程提高采收率突破26個百分點……提高油氣采收率全國重點實驗室用一項項關鍵核心技術突破，構建起從基礎研究到工程應用的完整技術體系，不僅為我國老油田煥發新生提供了“金鑰匙”，更為全球能源行業綠色低碳轉型貢獻了中國方案。
（總臺央視記者 朱江 張偉 宋文瑾 唐志堅 董彬）
