“魔法药剂”激荡“黑色动脉”

渤海湾畔,机器轰鸣声中,一桶桶乌黑的原油正通过输油管道奔涌。在这条关乎国家能源安全的“黑色动脉”上,山东航空学院耿孝恒博士领衔的科研团队,用5年时间攻克了18项核心技术,将实验室里的瓶瓶罐罐变成了油田增产的“魔法药剂”。

试剂改良提高生产效能

破乳剂是油田,特别是原油开采和处理过程中不可或缺的“清道夫”,它直接关系到原油的质量、生产效率和经济效益。

“现在的破乳剂就像老中医开的方子,见效慢还容易反复。”2019年初春,团队首次踏入胜利油田。油田老专家的一席话,引发了年轻科研工作者们的思考。

高温依赖导致能耗居高不下,低温环境下脱水率不足,面对海上平台复杂组分更是束手无策……传统破乳剂在应对稠油、老化油时暴露出的种种缺点,成为横亘在团队面前的障碍。

一次雨后漫步,团队成员贾新磊博士注意到荷叶上水珠的滚动轨迹。这种超疏水现象给了他启发。此后,团队创新性地引入仿生学原理,将沙漠甲虫背部的集水结构移植到磁性纳米颗粒表面,研发出具有定向吸附能力的新型破乳剂。

在渤海油田进行的现场试验中,新型破乳剂表现不俗——原本需要80℃高温才能处理的原油,在65℃下竟实现了93.8%的脱水率,且处理后含水率稳定控制在0.3%以下,优于行业标准。

绿色理念“疗愈”油田生态

在胜利油田孤东采油厂,采油污水形成的“黑臭带”曾绵延数公里。传统药剂处理后,污水仍存在絮凝不彻底、二次污染风险高等情况。

“要让絮凝体自己长出‘腿’!”耿孝恒带领课题组跳出传统思维框架,创造性地将含氟聚醚与生物酶制剂相结合,开发出新型清水剂。

在60秒沉降试验中,投加新型清水剂的污水分层清晰,泥沙在重力作用下快速沉降,絮体边缘甚至出现肉眼可见的蠕动痕迹。

这项颠覆性技术使聚驱采出水的处理效率提升了3倍。团队还有了意外发现——絮体中检测到活性微生物群落,这意味着新型清水剂正在重构油水界面的微生态系统。

在黄河三角洲国家级自然保护区举目四望,芦苇荡随风摇曳,丹顶鹤翩然起舞。这片曾经饱受油污困扰的土地,如今正见证着科技与自然的互促共生。

团队研发的富营养化水质处理药剂,使胜利电厂冷却水回用率提升至92%,每年减少COD(指“化学需氧量”,是判断水环境是否受到污染的重要指标)排放1200吨,相当于种植了6万棵成年树木。

产学研共振激荡创新动能

在滨州高新化工研究所的中试车间里,耿孝恒常指着墙上泛黄的油田分布图感慨:“我们的战场在千米深的岩层之下。”

扎根大地的科研情怀伴随着脚踏实地的工作作风,让团队与大庆油田、胜利油田等龙头企业建立起“研发—中试—产业化”的全链条合作模式。

团队的MMPD型缓蚀剂在长庆油田迎来了首场硬仗,对手是强大的进口产品。在严酷的38℃高温酸化考验下,进口缓蚀剂72小时便“败下阵来”,所有人的目光都聚焦在MMPD身上。结果令人震惊:它稳定工作了720小时,寿命是对手的整整十倍!钢材腐蚀速率始终优于国标。其秘诀在于它能形成一种特殊的保护膜,对比照片中,经它保护的钢材与未经保护的形成了天壤之别。

这种碾压性的技术优势,源于团队构建的“基础研究+应用转化”双轮驱动体系。

在微生物燃料电池技术研发中,团队不仅攻克了含油污泥处理难题,更意外发现电化学活性单菌的产电效能提升了37%。对此,国际同行评价——“这为能源与环境的协同治理开辟了新路径”。在『新能源』电池外壳防锈剂研发中,团队与相关企业的合作,上演了产学研版本的“速度与激情”——从实验室小试到生产线中试仅用98天,产品耐盐雾性能超越国际同类产品15%。

从渤海岸边到塔里木盆地,从松辽平原到南海之滨,截至目前,耿孝恒团队的技术成果已在23个油田区块推广应用,累计增产石油18.6万吨,创造经济效益超12亿元。

能源行业的变革永远在路上。当前,团队正与清华大学合作攻关纳米限域催化技术,目标是将破乳剂响应时间缩短至分钟级;与华为云的合作则致力于构建智能加药系统,实现药剂投放参数的远程实时优化。

中国教育报》2025年10月30日 第03版

作者:本报记者 魏海政 通讯员 苏玉娜

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