基础研究是整个科学体系的源头，是所有技术问题的总机关。从0到1的突破如何发生？研究成果怎样走出实验室、走进生产线？基础研究又如何为产业升级与国家发展持续赋能？系列报道《蹲点全国重点实验室》，带您深入科研最前沿，蹲点攻关第一线，探访关键核心技术突破的真实历程。
今天，我们就跟随总台央视记者宋文瑾走进提高油气采收率的全国重点实验室。在那里，我们身边最常见的二氧化碳，摇身一变，成为地下深处的采油能手。这一切，到底是怎么实现的？
总台央视记者 宋文瑾：这些都是取自地下几千米的岩芯，上面黑乎乎的印记就是石油。别说这个岩石里还真有股石油味，石油都躲在岩石的孔隙里，质地黏稠，传统开采方式只能采出两成左右。
这意味着，地下每100吨石油中，有近80吨因为“藏得太深、黏得太牢”而无法被传统技术开采出来。与此同时，我国石油对外依存度达七成，想要守住能源安全底线，就必须提高油气采收率。
工厂源源不断排出的二氧化碳给了科研人员新思路，在提高油气采收率全国重点实验室，科技人员正探索用二氧化碳驱油，既能多采原油，还能实现减碳。
总台央视记者 宋文瑾：要想实现二氧化碳驱油，首先第一步我们得知道油藏在哪，这个时候我身旁这个大家伙就派上了用场，它相当于给岩石做了一个超高精度的透视CT，而且分辨率可以达到10纳米级，也就是比我头发丝的千分之一还要细，有了它，岩石里的油气藏就可以一目了然。
这台我国自主研发的岩芯CT扫描仪，破解了“极微观”难题，就像给地下几千米的油藏绘制了一张“高清三维地图”。
中国石油勘探开发研究院地质实验研究中心主任 王晓梅：就相当于一个手术刀把它解剖了，看一下它的立体结构。黑色的就是生成油气的有机质，我们就根据它不同的孔隙空间来应用不同的提高采收率的办法，把这些油气取出来。
总台央视记者 宋文瑾：油已经找到了，接下来我们怎么让二氧化碳把油采出来呢？这个设备可以模拟地下几千米的极端环境，最高可以达到200℃和200兆帕，什么概念？就相当于一个成年的5吨的大象，站在我的指甲盖上的压力。
科研人员可以在这里反复模拟二氧化碳与石油、岩石的相互作用过程，为实地开采提供最精准的科学指导。
提高油气采收率全国重点实验室副主任 孙圆辉：通过这个装置的实验研究，我们就发现，当我们把二氧化碳注到地底下数千米的地层中去，二氧化碳的分子就钻到油滴的分子里面去，让油变稀，让油变得流动性更好，像把油化开了一样，油就源源不断地采出来，采得更多、采得更好。
总台央视记者 宋文瑾：你看这就是二氧化碳驱出来的石油，正在一滴一滴地往外冒，这个实验室就是用来模拟实际驱油过程的。
传统的石油开采分为三个阶段：一次采油依靠地层自然能量，只能采出地下原油的10%左右；二次采油通过注水补充地层能量，能将采收率从10%提升到30%；而二氧化碳驱油属于三次采油技术，能够将采收率从30%提升至50%至70%。
提高油气采收率全国重点实验室科研人员 王璐：为了让二氧化碳长期安全地封存到地下，首先我们研发了仿生碳酸酐酶，它可以促进二氧化碳快速变成碳酸盐粉末，也就是石头。其次我们利用地下古老的微生物使得二氧化碳转化为甲烷，也就是天然气。在富集以后二次开发，使二氧化碳变废为宝。
研究人员给记者算了一笔账，我国已探明石油地质储量超过300亿吨，如果全国油田的平均采收率能够提高1个百分点，就相当于新增了一个大庆油田的可采储量。而二氧化碳驱油技术的大规模应用，有望让我国的石油采收率整体提高5至10个百分点，这意味着我们能够从地下多采出几十亿吨原油，对于保障国家能源安全具有不可估量的意义。
实验室到油田
二氧化碳驱油技术落地见效
在实验室里完成了理论技术攻关，还得到油田一线实践验证。下面我们继续跟随记者走出科研实验室，实地探访二氧化碳驱油技术的实际应用成效，看新技术如何深挖本土油气潜力、助力能源稳产保供和生态低碳发展。
总台央视记者 宋文瑾：这套原理在实验室已经跑通了，但实际应用效果怎么样？
在海南海口的南方油田的二氧化碳采油区，这片油田的资源品质并不好，油层深、原油稠、孔隙小，传统水驱采收率偏低。如今二氧化碳驱油项目规模化落地，逐渐改写了当地老旧开采模式。
总台央视记者 宋文瑾：此刻海口的温度是35℃，非常闷热，可以看到其实我已经出了很多汗了。但是我们会发现这个二氧化碳的运输管道上竟然结起了冰，摸上去非常凉。这就是因为二氧化碳由于温度的变化，有一部分会从液态变为气态，吸收大量的热量，就导致管道上的温度降低，空气中的水蒸气就在上面凝结成了冰霜。
这个看似有趣的现象，背后却是二氧化碳驱油技术的一大难点。液态二氧化碳的相态对温度和压力极其敏感，稍有不慎就会发生相变，导致注入效率大幅下降，甚至可能会损坏地下油层。
中国石油南方油田油气开发高级专家 崔凯：从这个我们可以看出二氧化碳相态是很难控制的，实验室为我们测定了从运输到储存相态控制的温度压力界限，同时也指导我们整个设备的选型和参数设计。
这些液态二氧化碳，经注气井深入地下3000米地层深处开展驱油作业。实验室双两百模拟装置模拟的高温高压环境，在深层地层中真实显现，让二氧化碳顺利唤醒深藏地底的原油资源。
总台央视记者 宋文瑾：之前我们在实验室看到了模拟二氧化碳驱油的一个效果，但现在我们来到了实际的生产线，我们可以看到现在工人师傅正在井口进行取样。
这个就是我们二氧化碳驱出来的油，我们会发现里面有很多密集的小气泡，这个是因为用二氧化碳驱油的缘故吗？
南方油田油气开发高级专家 崔凯：对的，这就是原油里溶解了大量的二氧化碳，使原油的流动性更强。这个就是我们水驱采出的原油，它俩流动性还是差别很明显的。实验室研究表明，二氧化碳进入超临界状态能更好地驱替出原油，采收率能够大幅度提高。
驱油完成后，二氧化碳与原油分离：一部分永久封存地下实现固碳，另一部分净化后循环再利用，实现完整绿色闭环产业链。新技术的投用，南方油田采收率提升超20个百分点，盘活了沉睡多年的油气资源，同时累计封存二氧化碳36万吨，实现能源增产与碳减排的双向共赢。
目前，这套驱油固碳一体化技术已经陆续在大庆、胜利、长庆等国内各大主力油田推广普及。
提高油气采收率全国重点实验室主任 吕伟峰：截至目前，我们已经在全国建成了10余个百万吨CCUS（碳捕集利用与封存）示范工程，年累计注入二氧化碳超过1300万吨，产油超过150万吨。据我们预测，到2030年，我们国家二氧化碳注入能力将达到5000万吨以上。
数字赋能
打造绿色低碳油气开发新格局
随着数字技术的飞速发展，提高油气采收率全国重点实验室正在将人工智能、大数据、数字孪生等先进技术与二氧化碳驱油技术深度融合，打造智能化的碳捕集利用与封存技术体系。
实验室建设人工智能分子设计平台与机器人“黑灯实验室”，让研发效率实现了指数级提升。
提高油气采收率全国重点实验室副主任 刘卫东：这套人工智能加实验室的研发平台，使我们实验室装上了人工的大脑和机械的手臂，我们整个研发周期从数年降低到了几个月，未来我们可以把这个时间进一步降低到几周。
在实验室数字孪生指挥中心，记者看到了一个巨大的电子屏幕，上面实时显示着全国各大油田注碳项目的运行数据。实验室的科研人员可以在千里之外，实时监控每一口井的运行状态，持续优化技术细节、迭代升级开采方案，让“采油固碳”的综合效能持续释放。
提高油气采收率全国重点实验室主任 吕伟峰：我们这家全国重点实验室，保证国家的能源安全，保证国家的采收率有一个提升，也保证了国家现在的2亿吨的石油和天然气的这个稳产，同时实现了二氧化碳可以有效进行驱油和埋存，为了实现国家的“双碳”的目标提供一个保障。
随着纳米水驱、稠油原位改质等原创颠覆性技术陆续走进油田现场，首套国产替代的油气藏数值模拟工业软件延伸了实验室的数字边界，国内首个CCUS全生命周期示范工程提高采收率突破26个百分点……提高油气采收率全国重点实验室用一项项关键核心技术突破，构建起从基础研究到工程应用的完整技术体系，不仅为我国老油田焕发新生提供了“金钥匙”，更为全球能源行业绿色低碳转型贡献了中国方案。
（总台央视记者 朱江 张伟 宋文瑾 唐志坚 董彬）
