石油工程中采油技術(shù)存在的問(wèn)題及對(duì)策

董 凱

（勝利油田魯勝公司，山東東營(yíng) 257000）

石油開(kāi)采主要包括三個(gè)階段，即一采、二采和三采。其中，一采階段無(wú)須借助于人工與機(jī)械，利用石油存儲(chǔ)地層的自然壓力差完成采油過(guò)程，這一階段需要花費(fèi)的時(shí)間較短，采油量較少。二采階段是根據(jù)水的比重大于原油比重的原理，通過(guò)油田注水的方法進(jìn)行石油開(kāi)采，而三采階段則是結(jié)合物理、化學(xué)、生物等技術(shù)改變?cè)蛯?duì)巖石的吸附性開(kāi)采石油。由于一采階段持續(xù)時(shí)間短，因此，采油技術(shù)存在的問(wèn)題幾乎都集中在二采與三采階段。

1 采油技術(shù)的重要性分析

1.1 關(guān)系到原油產(chǎn)量與質(zhì)量

石油工程采油技術(shù)主要包括注水采油技術(shù)、水力壓裂技術(shù)、酸化處理技術(shù)以及稠油開(kāi)采技術(shù)等多種技術(shù)類型。新中國(guó)成立后，我國(guó)的原油年產(chǎn)量?jī)H為120kt，而2019 年的原油總產(chǎn)量達(dá)到1.9億t，這驚人的數(shù)字也說(shuō)明了我國(guó)的石油工程采油技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。因此，采油技術(shù)與石油產(chǎn)量的高低密不可分。另一方面，原油通過(guò)提煉可以制取石油燃料、潤(rùn)滑油脂、瀝青材料以及多種石油化工產(chǎn)品，如果采油技術(shù)落后，將直接影響這些終端產(chǎn)品的質(zhì)量。在科技研發(fā)以及技術(shù)人員的共同努力下，近年來(lái)，我國(guó)的采油技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，并逐步在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中站穩(wěn)了腳跟。

1.2 在保護(hù)生態(tài)環(huán)境中的重要作用

石油開(kāi)采過(guò)程中極易破壞地表環(huán)境或者污染海洋水體，尤其在海上開(kāi)采時(shí)，一旦發(fā)生井噴事故，將給海洋生物的生存環(huán)境造成惡劣影響。因此，近年來(lái)，在石油工程采油技術(shù)領(lǐng)域不斷研制出環(huán)保型石油開(kāi)采設(shè)備以及新型開(kāi)采技術(shù)，為保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境做出了積極貢獻(xiàn)。

1.3 助推國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)

石油開(kāi)采技術(shù)的先進(jìn)性與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)，因?yàn)樯鐣?huì)各行各業(yè)的生產(chǎn)、運(yùn)作、經(jīng)營(yíng)都需要?jiǎng)恿υO(shè)備的支持，而這些設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需要的能源都來(lái)自石油，如果開(kāi)采技術(shù)落后，石油的開(kāi)采量就會(huì)大幅下降，雖然依靠于國(guó)外進(jìn)口能夠暫時(shí)滿足生產(chǎn)需求，但是，投入的成本卻水漲船高。所以，要想促進(jìn)社會(huì)各領(lǐng)域持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，必須提高石油工程采油技術(shù)水平，以開(kāi)采出更多的石油能源[1]。

2 二次采油技術(shù)存在的問(wèn)題

2.1 測(cè)試調(diào)整技術(shù)缺陷

二次采油技術(shù)也稱之為水驅(qū)動(dòng)力開(kāi)發(fā)技術(shù)，這種技術(shù)主要根據(jù)水比重大于原油比重的原理，以水為驅(qū)動(dòng)介質(zhì)將原油頂?shù)剿畬颖砻鎭?lái)獲取原油。在開(kāi)采過(guò)程中，測(cè)試調(diào)整技術(shù)始終占據(jù)著主導(dǎo)位置，它直接影響原油的產(chǎn)量與采收率。比如在熱采水平井中，約80%的水平井存在水平段動(dòng)用不均現(xiàn)象，水平段動(dòng)用程度僅為30%～50%，這就使原油開(kāi)采量大幅下降。因此，需要借助于測(cè)試調(diào)整技術(shù)對(duì)原油進(jìn)行逐層測(cè)調(diào)。目前，二采階段的測(cè)調(diào)技術(shù)主要包括直讀式與聯(lián)動(dòng)式2種工藝類型。以聯(lián)動(dòng)式工藝為例，需要大量的技術(shù)人員進(jìn)行協(xié)調(diào)配合與操作，才能完成原油的開(kāi)采過(guò)程，如果在某一個(gè)原油層出現(xiàn)問(wèn)題，將直接影響測(cè)試調(diào)整的精度。

2.2 限流完井壓裂技術(shù)缺陷

這種方法需要嚴(yán)格控制射孔密度，以增大注入排量進(jìn)行壓裂施工，該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于分層壓裂管柱的選取。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于地下原油層存大量的巖體，其結(jié)構(gòu)變化速度較快，即便在地質(zhì)勘探環(huán)節(jié)已經(jīng)掌握了地下巖層的基本信息，但是，巖層仍然出現(xiàn)突發(fā)性的結(jié)構(gòu)變化，這就使得采油環(huán)境發(fā)生改變，而限流完井壓裂技術(shù)與采油環(huán)境發(fā)生沖突，進(jìn)而給開(kāi)采進(jìn)度造成嚴(yán)重影響。

2.3 無(wú)效孔隙的存在

二采技術(shù)需要以水為驅(qū)動(dòng)力，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員利用注水的方法將原油頂?shù)剿畬颖砻妫?，在注水時(shí)，常常遇到一些無(wú)效孔隙或者地下巖層吸水量較大，當(dāng)?shù)叵聨r層吸水量達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，就會(huì)發(fā)生突發(fā)性事故，甚至損壞井套，這時(shí)也無(wú)法完成注水工序。如果出現(xiàn)這種無(wú)效注水的情況，石油開(kāi)采企業(yè)將面臨巨大的資源與能量損耗，進(jìn)而加大了企業(yè)投入成本。此外，由于這些無(wú)效孔隙的存在，使得部分原油聚集在油層頂部，這就給開(kāi)采工作增加了難度[2]。

3 三次采油技術(shù)存在的問(wèn)題

三次采油技術(shù)是通過(guò)向井下注入除水以外的其他流體，利用物理、化學(xué)、熱量、生物等方法來(lái)改變油藏巖石與流體性質(zhì)，以提升水驅(qū)后原油的采收率。常見(jiàn)的三次采油技術(shù)包括化學(xué)驅(qū)油技術(shù)、氣驅(qū)油技術(shù)、熱采技術(shù)以及微生物采油技術(shù)等。

3.1 化學(xué)驅(qū)油技術(shù)存在的問(wèn)題

該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中主要存在以下4個(gè)方面的問(wèn)題。①采油時(shí)用到的聚合物由于耐溫耐鹽性差，使聚合物極易降解而影響開(kāi)采效率。②受到開(kāi)采環(huán)境的影響，水質(zhì)與工藝設(shè)備的參數(shù)對(duì)原油黏度具有較大影響。③開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的污水處理工序復(fù)雜，處理效果差強(qiáng)人意。④由于開(kāi)采過(guò)程使用大量的聚合物，這些聚合物容易堆積到原油底層，從而造成底層堵塞。

3.2 氣驅(qū)油技術(shù)存在的問(wèn)題

氣驅(qū)油主要包括二氧化碳驅(qū)油、液化石油氣驅(qū)油、煙道氣驅(qū)油、氮?dú)怛?qū)油等技術(shù)類型。其中二氧化碳驅(qū)油技術(shù)與液化石油氣驅(qū)油技術(shù)效果較好，易混相。但由于二氧化碳與液化石油資源成本較高，因此，應(yīng)用頻率較低。煙道氣驅(qū)油技術(shù)雖然驅(qū)油效果好，但是不易混相，同時(shí)該技術(shù)與地域條件也有著密切關(guān)聯(lián)。而氮?dú)怛?qū)油技術(shù)相比于其他氣驅(qū)油技術(shù)，應(yīng)用效果相對(duì)較好，而且難以混相，加之該技術(shù)無(wú)污染、無(wú)腐蝕，在石油工程當(dāng)中較為常用。

3.3 熱采技術(shù)存在的問(wèn)題

熱采技術(shù)全稱熱力采油技術(shù)，主要是利用熱能加熱油藏來(lái)降低原油黏度，以此完成原油的開(kāi)采過(guò)程，主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)油以及火燒油層等技術(shù)類型。但是，熱采技術(shù)需要用到第三方熱量供應(yīng)介質(zhì)，這就增加了石油開(kāi)采成本，而且熱采技術(shù)實(shí)施難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，容易給石油開(kāi)采企業(yè)增加額外的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

3.4 微生物采油技術(shù)存在的問(wèn)題

微生物采油技術(shù)以微生物菌液與營(yíng)養(yǎng)液為主要介質(zhì)，將其注入地下原油層，當(dāng)微生物菌液、營(yíng)養(yǎng)液與地下油層接觸后，微生物快速生長(zhǎng)繁殖，進(jìn)而促進(jìn)采油代謝產(chǎn)物的形成。但是，該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，極易受到周圍環(huán)境的影響，而使原油采收率下降。如在外界溫度偏低的情況下，微生物的生長(zhǎng)繁殖速度放緩，這時(shí)，采油量就會(huì)下降，尤其在冬季采油時(shí)，微生物采油效果往往不盡人意。

4 針對(duì)石油工程采油技術(shù)存在的問(wèn)題而采取的有效對(duì)策

4.1 創(chuàng)新二次采油技術(shù)

對(duì)于采油技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)二次采油技術(shù)存在的問(wèn)題不斷對(duì)采油技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，淘汰與實(shí)際開(kāi)采過(guò)程不相匹配的技術(shù)類型，以提高石油開(kāi)采過(guò)程中的測(cè)試調(diào)整技術(shù)水平，確保測(cè)試精準(zhǔn)度。二次采油技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于注水效率的高低。因此，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)事先對(duì)地下巖層結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性以及單層壓力值進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，使每一層水流的壓力值都能夠得到精準(zhǔn)控制，避免壓力值計(jì)算錯(cuò)誤而發(fā)生管道破裂或者沖垮巖層事故。

4.2 提高巖層監(jiān)測(cè)技術(shù)水平

原油當(dāng)中含有的聚合物雜質(zhì)始終是影響原油質(zhì)量的突出問(wèn)題，為了有效解決這一問(wèn)題，降低聚合物雜質(zhì)的含量，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步提高巖層監(jiān)測(cè)技術(shù)水平，以獲取油層沉積物與各種雜質(zhì)的確鑿數(shù)據(jù)。目前，一些較為先進(jìn)的物理防垢與化學(xué)防垢技術(shù)逐步在石油開(kāi)采當(dāng)中得到推廣應(yīng)用，這些新型技術(shù)不僅提高了原油的分離效率，而且也加快了采油進(jìn)度。如螺桿泵防垢新技術(shù)，能夠有效分離原油中的聚合物雜質(zhì)，同時(shí)，這種技術(shù)能夠延長(zhǎng)檢測(cè)泵的使用壽命，大大減少了設(shè)備維修成本[3]。

4.3 普及推廣節(jié)能采油技術(shù)

在石油開(kāi)采的三個(gè)階段當(dāng)中，一次采油完全利用自然條件，采油過(guò)程不會(huì)消耗大量的能源。而二次采油與三次采油技術(shù)則需要借助于驅(qū)動(dòng)介質(zhì)以及各種大型的開(kāi)采設(shè)備，這就需要消耗大量能源，給企業(yè)增加了開(kāi)采成本。如以一個(gè)中等規(guī)模的石油開(kāi)采企業(yè)為例，每年在石油開(kāi)采環(huán)節(jié)消耗的電力能源，大約為6.3×107kW·h，如果將消耗的能源轉(zhuǎn)化為百分比，大約占據(jù)該企業(yè)成本總支出的7%左右。因此，為了降低能源消耗，減少成本支出，石油開(kāi)采企業(yè)應(yīng)當(dāng)大力推廣使用新型的節(jié)能開(kāi)采技術(shù)，如活動(dòng)式螺桿泵的提撈采油技術(shù)，能夠節(jié)省大量的電力能源，這主要是由于該技術(shù)不用借助于集油管線以及電力設(shè)施，而且操作流程簡(jiǎn)便，也能夠節(jié)省大量的人力資源成本。

4.4 應(yīng)用垂直薄層分析技術(shù)

外圍油田開(kāi)采作業(yè)容易發(fā)生不可預(yù)知的開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)，而影響開(kāi)采進(jìn)度，增加開(kāi)采成本，因此，石油開(kāi)采企業(yè)應(yīng)高度重視外圍油田的開(kāi)采工作，尤其是對(duì)地下巖層結(jié)構(gòu)的勘探與檢測(cè)，應(yīng)當(dāng)獲取更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)巖層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)及時(shí)對(duì)開(kāi)采計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。目前，垂直薄層分析是外圍油田開(kāi)采過(guò)程中較為常用的是巖層分析技術(shù)，該技術(shù)能夠減少對(duì)地下原油所處巖層的破壞，進(jìn)而提升工作效率。

4.5 健全內(nèi)部培訓(xùn)體系

技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)水平是影響石油開(kāi)采效率的關(guān)鍵要素，雖然近年來(lái)，我國(guó)的石油開(kāi)采技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但是，在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，仍然存在許多問(wèn)題和漏洞，這就給技術(shù)人員的專業(yè)水平、綜合素養(yǎng)提出了更高的要求，因此，石油開(kāi)采企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)人員的實(shí)戰(zhàn)水平以及崗位職責(zé)權(quán)限，建立一個(gè)科學(xué)完善的內(nèi)部培訓(xùn)體系，將新型的石油開(kāi)采技術(shù)、同行業(yè)的開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)以及個(gè)人職業(yè)素養(yǎng)等內(nèi)容納入培訓(xùn)計(jì)劃當(dāng)中，對(duì)技術(shù)人員、管理人員以及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)進(jìn)行集中培訓(xùn)或者遠(yuǎn)程線上培訓(xùn)，以提高各崗位人員的專業(yè)水平與綜合素養(yǎng)。為了驗(yàn)證培訓(xùn)效果，企業(yè)應(yīng)當(dāng)及時(shí)考核受訓(xùn)人員，對(duì)考核不合格的人員遵循“能者上、平者讓、庸者下”的原則，給技術(shù)水平高、個(gè)人素質(zhì)好的專業(yè)型人才提供更加廣闊的發(fā)展平臺(tái)。另外，由于石油開(kāi)采行業(yè)具有較大的風(fēng)險(xiǎn)，為了幫助技術(shù)人員與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員樹(shù)立高度的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)與責(zé)任意識(shí)，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常性地對(duì)全體人員進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)演練，將安全事故的發(fā)生概率降到最低。

5 結(jié)束語(yǔ)

石油工程采油技術(shù)專業(yè)性強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)性高、不確定因素多，尤其在石油需求量大幅增加的背景之下，對(duì)采油技術(shù)的專業(yè)性、高效性、適用性提出了更高的要求。因此，石油開(kāi)采企業(yè)應(yīng)當(dāng)始終秉持與時(shí)俱進(jìn)的觀念，不斷對(duì)采油技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和升級(jí)，積極借鑒先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，來(lái)彌補(bǔ)自身的不足。與此同時(shí)，采油技術(shù)人員應(yīng)不斷提高專業(yè)技術(shù)水平，以高度的事業(yè)心與責(zé)任感承擔(dān)起石油開(kāi)采的光榮使命，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出更多貢獻(xiàn)。