簡論石油天然氣開發(fā)工藝的難點(diǎn)

李耀全

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，石油天然氣行業(yè)在人們生活中的運(yùn)用讓生活變得更加方便快捷。特別是近十幾年來，石油和天然氣行業(yè)的迅猛發(fā)展使相應(yīng)開發(fā)工藝和科技化程度越來越高。但在快速進(jìn)步的同時(shí)，開發(fā)工藝依然存在一些難點(diǎn)，解決這些困難可以有效改善石油、天然氣開采中所產(chǎn)生的環(huán)境問題，同時(shí)對促進(jìn)開發(fā)和提升產(chǎn)量具有重要的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：石油天然氣;開發(fā)工藝;煤層氣;原油處理;難點(diǎn)

引言

石油天然氣在我國能源結(jié)構(gòu)中占有重要比重，為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要支持。在這一背景下，必然對我國石油天然氣開發(fā)提出了更高的要求。提高石油天然氣開發(fā)的工藝水平，促進(jìn)我國石油天然氣開發(fā)產(chǎn)量迅速提升的同時(shí)又能夠減小開采過程中帶來的環(huán)境污染問題，是未來石油天然氣開發(fā)工藝改良的趨勢。

1開采煤層氣工藝難點(diǎn)

煤層氣的開采方式與常規(guī)儲(chǔ)層開采有本質(zhì)不同。通常，天然氣在煤層中有三種存在狀態(tài)：溶解、吸附和游離。一部分游離天然氣吸附在煤表層，當(dāng)煤層的壓力值增大到一定程度后，甲烷會(huì)從煤的孔隙分離，然后在基巖和微孔隙中擴(kuò)散，進(jìn)入裂縫網(wǎng)格后，最終流入井筒。支撐劑、液壓液和煤粉等因素都會(huì)影響煤層氣的壓裂效果。支撐劑能夠使高導(dǎo)流效果得到保證，但在施工開采實(shí)際過程中，支撐劑極易嵌入地層，縮小了破壞幅度，降低了導(dǎo)流能力。煤層的吸附力很強(qiáng)，基質(zhì)不容易恢復(fù)膨脹，化學(xué)液流體與煤層的接觸會(huì)損害煤層孔隙和滲透率。作為低壓低溫儲(chǔ)層，煤層會(huì)加大反排液壓流體的難度，使煤層氣的開采受到阻礙。物理特性導(dǎo)致了煤層在破碎過程中會(huì)產(chǎn)生大量粉末，清洗壓裂液或壓裂煤層時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大量煤粉，形成破裂堵塞。常用的煤層氣壓裂技術(shù)主要有液態(tài)二氧化碳、高能氣體以及水力噴射等。液態(tài)二氧化碳技術(shù)是將原油與破碎后迅速氣化的液體二氧化碳相混合，使原油的粘度得以降低，溶解能力大幅提升。在這一過程中，煤層材料與二氧化碳幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此這種技術(shù)不會(huì)使煤層氣開發(fā)受到影響。高能氣體技術(shù)在壓裂過程中利用了因促進(jìn)劑或火藥燃燒產(chǎn)生的高壓高溫氣體。通過脈沖的方式加載壓裂井底目標(biāo)層，在井眼周圍壓出放射狀裂縫，繼而改善煤層儲(chǔ)氣層的滲透性，最終達(dá)到提高天然氣開采效率的目的。水力噴射技術(shù)是煤層氣開采的一項(xiàng)新技術(shù)，它結(jié)合了液壓密封、水壓破碎、油壓噴射等新工藝手段。在實(shí)際應(yīng)用中，高速噴出的水力會(huì)在煤層內(nèi)形成多個(gè)孔隙，縱橫交錯(cuò)的孔隙形成網(wǎng)絡(luò)通道后，極大提升了煤層氣開發(fā)的效率。這項(xiàng)技術(shù)有助于儲(chǔ)層裂縫的產(chǎn)生與延伸，同時(shí)不會(huì)對地表造成明顯的破壞壓力，施工操作過程便捷簡單，建設(shè)時(shí)間短，安全系數(shù)相對較高。

2石油天然氣開發(fā)過程中的污水處理工藝

石油天然氣開發(fā)過程中會(huì)產(chǎn)生工業(yè)污水。尤其在原油脫水的過程中，需要一套成熟的污水處理工藝對產(chǎn)生的大量污水進(jìn)行處理。在傳統(tǒng)處理過程中，利用重力將污水中的油漬進(jìn)行沉淀，然后加以過濾去除，最后進(jìn)行回注處理。首先，將原油開采過程中產(chǎn)生的污水或油水分離器分離出來的污水置于儲(chǔ)存罐中，利用重力使其沉淀產(chǎn)生二次分離，這一過程的主要目的是實(shí)現(xiàn)分散油的清除。隨后將完成分散油清除的污水置于反應(yīng)緩沖罐中，并向緩沖罐內(nèi)添加一定劑量的凈化聚凝劑，在污水中的乳化油和油漬污漬充分與凈化聚凝劑發(fā)生反應(yīng)后，小顆粒油滴與污漬會(huì)聚集成大顆粒形態(tài)的油滴污泥，將這部分油滴和污泥排出后，污水已得到較大程度的凈化。最后再經(jīng)過過濾器將污水中殘留的懸浮物加以過濾處理后，通過注水泵回注入地層中。

3稠油開采難點(diǎn)及其采油工藝

稠油，即具有很高粘稠度的油，流動(dòng)性低是稠油的重要特性之一。因此稠油的開采、運(yùn)輸、保存以及加工都有相當(dāng)高的難度。同時(shí)稠油里含有的大量膠質(zhì)、顆粒、瀝青等化合物會(huì)形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其流動(dòng)性進(jìn)一步降低，最終導(dǎo)致回鍋不適、吸收蒸汽能力差等一系列問題。開發(fā)人員根據(jù)稠油的特性和開采難點(diǎn)創(chuàng)造出了一些新型開采技術(shù)，如鉆井技術(shù)、熱采及冷采技術(shù)。熱采技術(shù)的工作原理是通過加熱的方法將熱蒸汽注入到稠油中，從而增加其流動(dòng)性，使油更容易采出。但如果溫度控制不當(dāng)，熱采技術(shù)可能導(dǎo)致管道炸裂，存在安全隱患。冷采技術(shù)就是不往稠油里注入熱量，同時(shí)不過濾砂石等雜質(zhì)，用螺旋槳將油和砂石一起采出來，最終形成穩(wěn)定的帶有泡沫的原油，此方法簡單易操作，安全風(fēng)險(xiǎn)低，具有很大的實(shí)用性。

4原油處理工藝難點(diǎn)

新開采的原油內(nèi)部含有大量水分和雜質(zhì)，甚至有一定濃度的鹽分。如長期在管線和設(shè)備中流動(dòng)會(huì)對管線及容器內(nèi)壁產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕、磨損，造成設(shè)備使用年限的縮短，增加了運(yùn)輸與開發(fā)的成本。所以脫水在原油開采中是一項(xiàng)十分必要的工藝。當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的原油脫水方法有三種，一是根據(jù)石油和水的密度差異，利用重力采取沉降分離，二是使用化學(xué)破乳劑，將破乳劑注入到原油中，再進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度上升到一定程度后，原油的粘度就會(huì)降低，水中的乳化物相應(yīng)減少，使油相和水相易于分離。三是使用電脫鹽的方法進(jìn)行破乳，通過制造直流電或交流電場使水滴聚集在一起，水受到重力的作用，會(huì)下沉到原油的底部，達(dá)到油水分離效果。脫水設(shè)備在原油脫水工藝中有著舉足輕重的作用，只有先進(jìn)的設(shè)備才能最大程度地保證脫水效果。當(dāng)前，根據(jù)原油與水的沉降工藝，市場上出現(xiàn)了很多種新型油水分離設(shè)備，電脫水設(shè)備是其中處理力最強(qiáng)、效率最高的一種。國內(nèi)使用最廣的是電機(jī)橫掛的臥式電脫水器，其工作機(jī)理是使用噴油管將原油射入電脫水器后，受到電場中電離子的作用，促使油、水離子分離，水與原油各自相互聚集后沉降，最終實(shí)現(xiàn)分離目的。

結(jié)語

石油天然氣開發(fā)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程，涉及到很多繁瑣且高難度的工藝程序。在初步開采、原油脫水、污水處理等關(guān)鍵且核心的步驟中，提升目前工藝技術(shù)，降低開采成本，提高原油開采品質(zhì)與產(chǎn)量是未來石油天然氣開發(fā)工藝的發(fā)展趨勢。只有不斷發(fā)展開采技術(shù)，才能為我國的能源產(chǎn)業(yè)帶來更大效益。與此同時(shí)，必須要有效降低開采過程中可能造成的環(huán)境污染，提升整體開采效果。多面兼顧，讓能源開發(fā)工藝形成一個(gè)穩(wěn)定、成熟的結(jié)構(gòu)形態(tài)。使我國的石油工程處于一個(gè)穩(wěn)定、可持續(xù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，對于推動(dòng)國家整體社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。

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