采油工程新技術(shù)探索

由立春 劉兆俞 周吉星

（吉林油田公司新民采油廠作業(yè)科，吉林 松原 138000）

導(dǎo)言

在石油開采過程中為了進一步保持石油開采速度或提高采收率、特別是針對砂、蠟、水、稠、低滲等復(fù)雜條件下的油藏開發(fā)，近年來出現(xiàn)了大量的油、氣、水井增產(chǎn)增注的井底處理新技術(shù)?，F(xiàn)就提高原油采收率的熱處理油層采油法、微生物采油、震動采油技術(shù)等幾項采油新技術(shù)進行簡要介紹。

1 熱處理油層采油法

熱處理油層采油法是指利用熱能加熱油藏，降低原油粘度，將原油從地下采出的一種方法。它的基本原理是通過加熱使原油粘度大大降低，改善流度比，提高波及系數(shù)，熱能還會使原油膨脹，增加原油從油藏排出的動力。此外，熱能對原油有蒸發(fā)甚至蒸餾的作用，蒸餾出的輕質(zhì)餾分和前面較冷的地層接觸時會凝析下來，在前沿形成一混相帶，從而具有某種混相作用。熱處理油層采油包括蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)和火燒油層三種常規(guī)方法。

1.1 蒸汽吞吐采油

蒸汽吞吐就是將一定量的高溫高飽和蒸汽注入油井(吞)，關(guān)井?dāng)?shù)天（燜井），加熱油層及其原油，然后開井回采（吐）的循環(huán)采油方法。蒸汽吞吐方法是稠油開采中最常用的方法，也是工業(yè)化應(yīng)用最好的熱采方法。蒸汽吞吐又稱蒸汽激勵或循環(huán)注蒸汽。蒸汽吞吐方法的優(yōu)點是一次投資少、工藝技術(shù)簡單、增產(chǎn)快、經(jīng)濟效益好，對于普通稠油及特稠油油藏，蒸汽吞吐幾乎沒有任何技術(shù)、經(jīng)濟上的風(fēng)險，因此這種方法已廣泛應(yīng)用于稠油開采。對于稠油油藏及特稠油油藏一般都是先進行蒸汽吞吐，然后再轉(zhuǎn)向蒸汽驅(qū)。

1.2 蒸汽驅(qū)采油

在蒸汽吞吐開采稠油方法中，吞吐只能采出油井井筒附近地層中的原油，而井間仍有大量的稠油未能采出，其采收率僅為10%-20%。蒸汽吞吐后進行蒸汽驅(qū)開采，可以使一部分井間地層中的原油采出地面，稠油的采收率可進一步提高20%-30%。因此，蒸汽驅(qū)是接替蒸汽吞吐的一種稠油開采方法。與蒸汽吞吐相比，盡管蒸汽驅(qū)可以大幅度提高稠油油藏的采收率，但該方法消耗的熱能多、投資大、技術(shù)復(fù)雜程度高、風(fēng)險大。因此，目前蒸汽驅(qū)的產(chǎn)量要比蒸汽吞吐的產(chǎn)量小。

蒸汽驅(qū)是指蒸汽從注入井進入油層，蒸汽穿過整個抽層。加熱油層及原油，使原油粘度降低，把原油推向生產(chǎn)井而采出地面。

1.3 火燒油層采油

火燒油層是向油層注人空氣(或氧氣)，通過原油的自燃或人工點火，使地層部分原油就地燃燒，利用燃燒前緣推動原油的熱采方法。

2 微生物采油技術(shù)機理

在油田開發(fā)中，利用微生物提高原油產(chǎn)量，即提高原油采收率。其原理是使細(xì)菌在油層中發(fā)酵，把油層作為巨大的生物反應(yīng)器，將選擇的微生物注人其中，由于細(xì)菌活動及代謝產(chǎn)物的作用，使油層中的殘余油采出，從而提高采收率。

3 震動采油技術(shù)機理

3.1 人工地震法采油機理

人工地震法采油，是在不影響油水井正常生產(chǎn)的前提下，利用地面人工震源所建立起來的波動場，以頻率很低的機械波的形式傳到地層，進而對油層大面積(多口井)振動處理以達到多口井增產(chǎn)、增注目的的一種物理采油方法。

3.2 水力振動采油原理

水力振動采油技術(shù)，是利用由油管下入的井下振動器建立起高頻 (或低頻〕的水力脈沖波，通過脈沖波在地層中傳遞來處理油層的技術(shù)。水力脈沖波主要用子清除近井地帶的機械雜質(zhì)、鉆井液和瀝青膠質(zhì)沉積，破壞鹽類沉積，形成不閉合的裂縫等。在油層部位產(chǎn)生的振動波傳遞到地層，在強烈的膨脹一壓縮波作用下，地層會產(chǎn)生裂縫網(wǎng)。在周期性壓力下，隨著波動的深人，逐漸撐開地層深處的裂縫。與此同時，振動波也會對地層中的原油產(chǎn)生影響，在變應(yīng)力的作用下，可以改變原油結(jié)構(gòu)、降低原油的鉆度、減少表面張力、加快原油向井底的流動速度。此外，振動波還可提高儲層的驅(qū)油效率、縮短驅(qū)油時問，從而提高原油的采收率，具體表現(xiàn)在以下3個方面。

3.2.1 改善地層的滲透性

水力脈沖波對地層的振動作用使地層孔隙中的固態(tài)堵塞物松動，并在水壓的作用下脫落排除，達到疏松孔道的作用，當(dāng)振動足夠大時，能在地層中產(chǎn)生裂縫網(wǎng)，從而提高地層的滲透性。

3.2.2 降低原油含水率

3.2.2.1 由于產(chǎn)層存在非均質(zhì)性，因此地層微孔道中存在毛管力平衡及賈敏效應(yīng)。在穩(wěn)定的注采制度下，該區(qū)域的原油很難采出來，而通過振動，毛管力平衡遭到破壞，降低毛管中油水界面張力，從而清除賈敏效應(yīng)，使束縛在孔道中的原油得到解放。

3.2.2.2 振動處理能解除出油孔道的堵塞物，使油產(chǎn)量上升，含水率下降。

3.2.2.3 降低原油的粘度

在脈沖波及聲場作用下，原油分子周期性進行排列組合。導(dǎo)致原油粘度降低。同時降低原油在地層孔隙中的表面張力，加快原油向井筒的流動速度。

3.2.3 聲波采油機理

聲波技術(shù)在采油過程中的應(yīng)用范圍很廣，主要包括聲波防垢、聲波驅(qū)油、聲波降翰、聲波破乳脫水、聲波處理油層等方面。

采油過程中要處理地層的油、氣、水的流動間題，當(dāng)然是要想到采用波的形式來進行處理的可能性。比如聲波(包括超聲)和電磁波，但聲波具有比電磁波穿透性強的特點，可以使聲波容易進入電磁波無法穿透的物質(zhì)，如地層、油和水，而電磁波進人地層，很快就被吸收;所以想要通過波的形式傳遞能量去影響地層內(nèi)油、水的流動，聲波是最合適的。

聲波處理油井增產(chǎn)的機理如下:

（1）當(dāng)聲波作用于飽和的油水層時，液流在近井地層的孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)做周期性的相對運動，這種運動愈靠近井眼聲源處愈強烈，可導(dǎo)致滲透率的提高。

（2）在聲場中，原油分子周期性地進行結(jié)構(gòu)組合排列，導(dǎo)致原油黏度降低。

（3）無論是強聲場還是弱聲場，都可以促使液體加速流向聲源，向井眼聚集。

（4）當(dāng)井底壓力接近飽和壓力時，聲場可以脫去孔隙內(nèi)液體中的氣體，分解出的氣泡脈動地穿過地層巖石的孔隙，疏通了通道。

超聲波降黏的機理為:超聲波能使石油在未凝成固相前就被分散為極細(xì)的顆粒而懸浮在油液中。由于超聲波的機械、熱化學(xué)等效應(yīng)的作用，原油中一些物質(zhì)的分子自旋量子及排列發(fā)生變化，使介質(zhì)的電導(dǎo)率和表面張力下降，從而有利于減弱分子間、分子與輸油管道間的親和力，降低黏度，增加流動性。

超聲波脫蠟的機理是:超聲波在原油內(nèi)振蕩產(chǎn)生摩擦熱，使與管壁接觸的邊界層原油軟化并增大軟化邊界層的厚度。超聲波可使原油中脫出的氣體按螺旋線向前推進，并向管壁附集而形成一層氣套，從而阻礙了石蠟在管壁上聚結(jié);超聲波使石蠟在未凝成固相前就被分散為極細(xì)的顆粒而懸浮于油液中，在超聲波作用下，長鏈?zhǔn)灍N分子斷裂，從而降低了固化溫度。

超聲波的防垢機理是:超聲波沿管子金屬表面?zhèn)鞑r，引起鹽垢微粒與金屬表面之間發(fā)生剪切錯位，這種錯位是由于超聲波在金屬和流體中傳播的相速度差引起的，從而阻礙了鹽垢的形成。

由于超聲波會使原油分散成極細(xì)的顆粒而懸浮在液休中，用超聲波還可以制取穩(wěn)定度好、顆粒細(xì)的乳狀液，以用于乳狀液驅(qū)油。

結(jié)束語

油田開發(fā)的中心任務(wù)是要既快又省地把石油從地下開采出來。一個油田的開發(fā)需要幾十年的時間，不僅需要一個正確的開發(fā)方案，更需要有科學(xué)的采油技術(shù)。因此，我們在實際工作中一定要注意避免墨守成規(guī)，而是要大膽的采用新方法、新技術(shù)，使我國的石油工業(yè)更上一層樓，為我國的經(jīng)濟發(fā)展添磚加瓦。

[1]李穎川.采油工程[M].北京：石油工程出版社，2009.

[2]于云琦.采油工程[M].北京：石油工程出版社.2006.

[3]宋成立.采油工實用讀本[M].北京：石油工程出版社.2009.