探析采油工藝技術(shù)及應(yīng)用

趙洪坤　鄭觀輝　張志良

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)石油消費(fèi)量持續(xù)攀升，2005—2013年，原油表觀消費(fèi)量從2.9×108 t攀升到了4.8×108 t。但是，2013年，我國(guó)原油產(chǎn)量?jī)H為2.08×108 t，對(duì)外依存度高達(dá)57.39%.原油對(duì)外依存率過(guò)高嚴(yán)重威脅著我國(guó)的國(guó)家能源安全。要想降低我國(guó)原油的對(duì)外依存率，必須加大石油勘探力度，不斷研發(fā)新技術(shù)，使我國(guó)經(jīng)濟(jì)取得更快更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：采油工藝；機(jī)械采油；二氧化碳；抽油泵

中圖分類(lèi)號(hào)：TE355.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.23.141

1 概述

在我國(guó)，絕大多數(shù)油田儲(chǔ)層沉積比較深，原油的黏度很高，含水上升速度很快，而且很多油田已經(jīng)進(jìn)入了開(kāi)發(fā)中后期，開(kāi)采難度很大。目前，面對(duì)這種情況，通常采用的應(yīng)對(duì)方法是注水、注蒸汽等，但是，原油的采取率還是比較低。為了滿足我國(guó)對(duì)石油能源的巨大需求，技術(shù)人員提出了一些開(kāi)采效率高、經(jīng)濟(jì)效益好的采油技術(shù)。例如，機(jī)械采油技術(shù)、二氧化碳采油技術(shù)等，這些新興的采油工藝要比傳統(tǒng)采油方式的工作效率高，具有開(kāi)采成本低等優(yōu)點(diǎn)，它們已逐步成為了主要的采油工藝。

2 石油開(kāi)采常用方法的工藝分析

2.1 石油開(kāi)采適用性分析

在采油工作中，管式泵不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，還能適應(yīng)于不同類(lèi)型、不同供液能力的油井中，因此，它被廣泛應(yīng)用于采油工作中。但是，將其應(yīng)用于含有汽油的油井中，抽吸效果比較差，經(jīng)常出現(xiàn)出砂等情況。鑒于此，在實(shí)際工作中，還需要有工作經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員采取相應(yīng)的技術(shù)來(lái)配合設(shè)備工作。在一些低黏度的油井中，管式泵能夠充分發(fā)揮其作用，它的液力反饋效果和適應(yīng)性能都很好。在一些較深的油井中，由于地面黏度比較差，還需要解決下入深度和氣蝕等問(wèn)題。這時(shí)，不太適合使用管式泵，需要采用小排量的變頻抽稠電潛泵?？偟膩?lái)說(shuō)，管式泵能夠發(fā)揮電潛泵揚(yáng)程的最大效率，能適用于多種復(fù)雜的工作環(huán)境中。

2.2 石油開(kāi)采抽油泵泵效分析

從技術(shù)上來(lái)看，電泵井泵效的最佳狀態(tài)為80%～120%，如果泵效低于30%，就被認(rèn)為泵效偏低。而泵效偏低的原因有很多，例如油井的供液不足、抽油泵的工作參數(shù)選擇不正確等。由實(shí)際案例可知，大部分泵效偏低都是因?yàn)槌橛捅玫墓ぷ鲄?shù)選擇不當(dāng)造成的，因此，在以后的采油工作中，工作人員要高度重視這個(gè)問(wèn)題，盡量避免人為原因造成的不必要損失。

2.3 石油開(kāi)采中沉沒(méi)度分析

工作人員需要對(duì)油田抽油機(jī)井作沉沒(méi)度設(shè)計(jì)。在此之前，首先應(yīng)進(jìn)行沉沒(méi)度分析。由之前的案例可知，我國(guó)有95口油井的沉沒(méi)度大于600 m，而這95口油井的平均沉沒(méi)度在1 400 m左右。值得注意的是，在作沉沒(méi)度設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮氣體對(duì)泵效的影響，從而排除可能產(chǎn)生的誤差。另外，還可以通過(guò)增加沉沒(méi)度的方式來(lái)增加壓差。由于無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)碳酸鹽巖油藏超深井的產(chǎn)能，所以，在前期設(shè)計(jì)時(shí)，可以適當(dāng)增大沉沒(méi)度，以減少后期的維修費(fèi)用。但是，也不能隨意增加沉沒(méi)度，要經(jīng)過(guò)科學(xué)的計(jì)算后才能適當(dāng)增加。

3 石油開(kāi)采新工藝的研究應(yīng)用

3.1 機(jī)械采油工藝

機(jī)械采油工藝可以細(xì)分為防砂式稠油泵開(kāi)采和螺桿泵采油工藝。防砂式稠油泵的開(kāi)采結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，它主要是由泵筒、抽稠結(jié)構(gòu)和環(huán)空沉砂結(jié)構(gòu)組成。它的開(kāi)采原理也很簡(jiǎn)單，在開(kāi)采過(guò)程中，抽稠泵上行時(shí)下閘門(mén)關(guān)閉，油井內(nèi)的壓力增大，液體從抽油閥被抽到油管中，然后抽油泵下行，下柱塞進(jìn)入進(jìn)油閥，液體進(jìn)入儲(chǔ)存室中。防砂式稠油泵是石油開(kāi)采技術(shù)發(fā)展中的一大進(jìn)步——在泵筒上部裝有一個(gè)上柱塞擋，如果機(jī)器出現(xiàn)停抽的情況或者正在工作，它可以防止砂子進(jìn)入泵筒，避免沉砂時(shí)出現(xiàn)停抽或者砂卡等問(wèn)題。由于螺桿泵采油工藝的技術(shù)原理比較特別，所以，在實(shí)際采油工作中它不會(huì)被經(jīng)常使用。但是，在全面、系統(tǒng)地研究采油技術(shù)時(shí)，還是無(wú)法避免這類(lèi)問(wèn)題。研究螺桿泵采油技術(shù)可以使整個(gè)采油工業(yè)技術(shù)得到全面的發(fā)展和進(jìn)步。螺桿泵采油技術(shù)主要包括地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和井下螺桿泵，在采油過(guò)程中，定子和轉(zhuǎn)子通過(guò)皮帶的帶動(dòng)形成了一個(gè)密閉腔提取液體。在采油過(guò)程中，使用螺桿泵采油技術(shù)必須注意控制油井的溫度，避免引發(fā)安全事故。螺桿泵采油技術(shù)與其他傳統(tǒng)采油技術(shù)相比，具有節(jié)能、易操作等優(yōu)點(diǎn)，但是，它的缺點(diǎn)是螺桿泵中的橡膠內(nèi)墊容易老化、損壞。因此，在實(shí)際工作中，應(yīng)該定期檢查、維修螺旋泵，確保采油工作能夠順利進(jìn)行。

3.2 二氧化碳采油技術(shù)

3.2.1 二氧化碳采油技術(shù)的工作原理

二氧化碳可以使原油體積膨脹，原油在溶解了二氧化碳之后體積會(huì)增大，有利于原油的流動(dòng)。此時(shí)，油層中的殘余物質(zhì)會(huì)隨著二氧化碳的溶解而膨脹并被壓出孔道，使得殘余物質(zhì)的濃度變小。原油在溶解了二氧化碳之后黏度會(huì)下降，有利于流動(dòng)。由此可見(jiàn)，注入二氧化碳可以明顯提高驅(qū)油效率，而原本黏度很高、極難開(kāi)采的原油的開(kāi)采難度也大大降低了。將二氧化碳注入原油之后，其可以發(fā)揮蒸發(fā)劑的作用，萃取出大量烴類(lèi)，增強(qiáng)原油的流動(dòng)性，而一般的油井在開(kāi)采了比較長(zhǎng)的時(shí)間后，地層的壓力會(huì)降低，所以，之前溶解在原油中的二氧化碳就會(huì)被釋放出來(lái)，以帶動(dòng)生產(chǎn)井的回采水率。

3.2.2 二氧化碳采油技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)踐結(jié)果證明，二氧化碳采油技術(shù)比注水開(kāi)采技術(shù)的原油采收率高。與其他傳統(tǒng)采油技術(shù)相比，二氧化碳采油技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì)：①它適用于多種油層。二氧化碳采油技術(shù)既適用于地下埋藏很深、儲(chǔ)油能力差的油層，也可用于黏度很高、滲透率很低的油層。如果這些油層采用傳統(tǒng)技術(shù)開(kāi)采，難度會(huì)很大。另外，二氧化碳開(kāi)采技術(shù)也可以用來(lái)開(kāi)發(fā)新油田。②鑒于二氧化碳的氣體性質(zhì)，在開(kāi)采過(guò)程中，它幾乎不會(huì)損壞油層。③施工難度小。④二氧化碳采油技術(shù)不僅開(kāi)采效果好、經(jīng)濟(jì)性好，而且工作效率比較高。這種方式與水驅(qū)方法相比，可以將原油開(kāi)采率提升15%左右。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)科技的不斷進(jìn)步，石油開(kāi)采技術(shù)也在不斷發(fā)展。工程師、企業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該繼續(xù)努力，開(kāi)發(fā)出更多的先進(jìn)技術(shù)，提高采油效率，為我國(guó)工業(yè)化發(fā)展提供有力的支持。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕

Abstract： In recent years， Chinas oil consumption continued to raise， from 2005 to 2013， the apparent consumption of crude oil from 2.9×108 tons to 4.8×108 tons. However， in 2013， Chinas crude oil production is only 2.08×108 tons， external dependence as high as 57.39%. The high dependence on foreign oil is a serious threat to Chinas national energy security. In order to reduce the dependence on foreign oil， we must increase the intensity of oil exploration， and continue to develop new technologies， so that China's economy has achieved faster and better development.

Key words： production process； mechanical oil recovery； carbon dioxide； defueling pump