姜祖明：驰而不息研发黏弹性颗粒“珍珠”，用高效率驱油剂让老油田焕发青春

原载于《中国青年》杂志2025年第9期

姜祖明：驰而不息研发黏弹性颗粒“珍珠”，

用高效率驱油剂让老油田焕发青春

文—本刊记者 徐晨

清晨，姜祖明穿上白大褂，来到实验室查看前一天的实验参数，以优化工作流程。首先是称量药剂，必须精准，然后将它们分别溶解。随着氮气的注入，实验台上的三颈瓶内冒起气泡。先后加入各种引发剂，溶液开始变得黏稠，此时开始记录数据，每5分钟记录一次，两三个小时后，反应温度升到最高，再经过保温、剪碎、烘干、粉碎、筛分等工序，产出白色粉末。这是姜祖明和团队成员科研工作的日常。

这些白色的粉末就是姜祖明的研究成果，学名叫黏弹性颗粒驱油剂，吸水溶胀后就像珍珠奶茶里的“珍珠”，有非常好的变形能力，又能够增加水的黏度，可以把藏在地下岩石缝里难采的油“驱”出来。

作为中国石化胜利油田勘探开发研究院化学驱油剂研发首席专家，姜祖明参与研究三次采油工作——埋藏于地下的石油，经过依靠地层能量采油、注水采油，再通过化学或物理手段进行三次采油。他先后承担省部级以上课题二十余项，在化学驱油技术研究与应用方面作出重要贡献，获中央企业优秀青年科技人才、泰山产业领军人才、山东省劳动模范、山东青年五四奖章等荣誉称号。2025年，姜祖明被共青团中央、全国青联评为新时代青年先锋。

姜祖明

驱油剂诞生记

2008年，姜祖明在四川大学攻读材料学硕士。老师随机分配的一个“爆冷”的课题令他手足无措——研发一种驱油剂，既要能堵水，又要能驱油。

此前，姜祖明从未接触过石油。相关文献翻了一篇又一篇，随着了解加深，油田进入了他的专业视野。胜利油田是我国重要的石油工业基地，地质构造复杂，囊括了世界上三分之二以上的油藏类型。从第一口工业油流井到大规模石油会战，再到创新勘探理论体系，经过半个多世纪的开采，主力油田进入高含水期。在水力驱动或聚合物溶液驱动的长期开采方式下，油田变得“千疮百孔”：部分区域形成一些大孔道，大孔道上的剩余油藏较为稀少，而大量的剩余油藏在小孔中。

了解到这一窘境，姜祖明眼前一亮，这与自己的课题不谋而合——能不能创造一种物质可自动堵住大孔道，同时在一定压力下变形运移，达到驱油的效果？为了完成脑海里的构想，姜祖明在微观世界里勾勒着分子的结构图谱。

一次，姜祖明查阅生物领域文献资料时，水凝胶的支链分子结构给了他启发：“如果让支链手拉手，形成庞大的分子结构，就能增加聚合物的弹性。”

这种组合的驱油剂，最直观的改变就是多了肉眼可见的颗粒。“支链的作用就像是长出来的小爪子，在压力作用下一边随着颗粒运移，一边刮岩石缝隙里的油。”姜祖明说。

此后，实验室成了姜祖明的第二个家。冬天，他穿着羽绒服，盯着温度计观测数据；夏天，他开展着一组又一组的合成实验

历经2年鏖战，终于结题了。一款30克的达标产品在实验室里应运而生。这种驱油剂白色、无味、无毒，具有遇水溶胀、较强黏弹性的特征。经过多方论证，结题产品相继被授权中国发明专利和美国发明专利。这是姜祖明合成的第一个化学驱油产品，欣喜溢于言表。

“跨过工业化这道坎儿”

2013年博士毕业后，姜祖明来到胜利油田博士后科研工作站。在博士后科研工作站期间，他聚焦当时驱油剂价格较高的状况，研发低成本化学驱油剂，与当时在用产品相比，性能不变，但成本每吨降低1100元。这一产品获得中国专利优秀奖。最终，他以全优的成绩结题出站，留在胜利油田分公司勘探开发研究院工作。

在勘探开发研究院，姜祖明的研究方向更具实用性。在了解了油田分布与油藏大小等基本情况后，一只“拦路虎”挡在了实验台前：实验室里合成的性能达标产品仅有几十克，要想大规模投入到油田开发中去，必须跨过产品工业化这道坎儿！

起初的几次吨级放大实验都不尽如人意。“实验室里用的剂量很小，比如引发剂，用量只有毫克级别。而到了工厂里，用量是千克级别。从实验室到工厂，反应产生的热量、热的传递速度等变化，不是所用剂量乘以一个倍数那么简单，复杂程度呈几何倍数增加。”姜祖明介绍说。

姜祖明带领团队成员进行“头脑风暴”，一次次分析失败原因，逐步勾画了一种全新的分子结构。经过反复论证，这种结构从理论计算、性能分析上，都具有极大的可行性。经验一点点积累，配方一次次优化，他们期待的一幕终于出现了：样品遇水溶胀，封堵住了孔道；随着持续注入，它开始变形，随后顺利通过孔道，这标志着一种全新的驱油剂——黏粘性颗粒驱油剂成功诞生了！这项技术在孤岛采油厂聚合驱驱后油藏开展的先导试验中，采收率提高8.5个百分点，达到63.6%，一举突破“60%”这一行业内曾经默认的石油采收率极限，平均采收率较之前翻了一番，填补了国内外聚驱后油藏大幅度提高采收率的技术空白。在刚刚结束的第50届日内瓦国际发明展上，黏粘性颗粒驱油剂脱颖而出，荣获金奖。目前，该技术已实现工业化推广，助力特高含水后期老油田经济有效期延长10年。

实验做得多了，现在，姜祖明只需听声音就知道三颈瓶内的反应到了哪一步。“对我们来讲，油田仍然有接近70%的油还留在地下，等着我们去动用。”姜祖明说。

姜祖名（中）与团队成员讨论界面张力测试结果

向高温“挺进”

“高温高盐油藏，被视为化学驱开发的禁区，每提高1℃，驱油剂研发难度就会呈指数级增加。”姜祖明介绍道。

20世纪80年代末，国外专家曾断言，胜利油田不适合开展化学驱技术。作为国内高温高盐油藏的典型代表，胜利油田在温度超过80℃、矿化度超过30000毫克/升的高温高盐油藏中，还有近7亿吨储量亟待开发。如果能够攻克这一难题，将为油田找到一个现实的增产阵地，让能源“粮仓”更丰厚。

“如今我们的化学驱技术经历了聚合物驱、二元复合驱、非均相复合驱的迭代升级，领跑世界，哪有什么禁区不能突破呢？”姜祖明说。

那段时间，姜祖明连走路吃饭都在琢磨这件事。一次偶然的机会，他看到一块小石头掉在墙角的蜘蛛网上，打断了几根蛛丝，但蜘蛛网还是一个整体。

他眼前一亮，如果把分子之间的交联网络做得致密均匀一些，驱油剂的强度是不是就会提高很多？耐温抗盐能力是不是也会随之增强？随后，他尝试把驱油剂的结构由简单疏松网络变为复杂致密网络。通过反复论证和优化配方，终于研发出了耐温达85℃的黏弹性颗粒驱油剂，拓宽了油藏适用温度上限，目前已在胜采、东辛等采油厂推广应用，可释放超一亿吨化学驱资源。

胜利油田非均相复合驱技术，由创新造就，向石油采收率极限发起挑战，老油田因它再焕青春。“石油能源建设对我们国家意义重大。作为一名科研一线的共产党员，我将继承老一辈胜利石油人的优良传统，为端牢能源饭碗、保障国家能源安全贡献力量。”姜祖明说。

“为端牢能源饭碗”

最近，姜祖明和团队正在开展两个项目。“一是研发半互穿结构耐温抗盐黏粘性颗粒驱油剂，它可将非均相复合驱技术应用拓展到90℃，解放1.2亿吨储量，目前正在开展吨级工业化放大实验。二是研发自修复黏粘性颗粒驱油剂。在跟踪现场应用时，我们发现黏粘性颗粒在通过微小孔喉时，可能会发生破碎，影响驱油效果。我把材料领域的‘自修复’技术，引入到驱油剂研发中，通过分子间的相互作用力，使颗粒在地层中运移时保持完整性和黏粘性，延长起效时间，目前在实验室初步合成了新产品。”他介绍道。

立足国内增加原油供应，是保障国家能源安全的战略需求。面对胜利油田油藏条件日益复杂、传统技术在苛刻油藏条件下提高采收率幅度有限的现实挑战，姜祖明的化学驱团队瞄准高温高盐、中低渗、普通稠油油藏以及海上油田化学驱领域，加强基础理论研究，研发新型高效驱油体系及配套工艺，推动高温高盐非均相复合驱技术、降粘化学驱技术和海上化学驱三大技术取得重大突破。

目前，胜利油田化学驱技术已累计产油8000多万吨，连续23年产油量占胜利油田总产油量11%以上，2024年占比提高到13.7%，是胜利油田效益稳产的重要产量增长点。

“到2035年，我们力争把化学驱应用的边界提高到120℃，形成高温高盐油藏化学驱大幅度提高采收率技术系列，继续保持胜利油田化学驱技术在国内乃至全世界的领跑地位，为端牢能源饭碗贡献更大力量。”姜祖明说。