采油工程技術(shù)與采油智能化發(fā)展探究

張嘯嘯 謝永藝

中海石油（中國）有限公司深圳分公司 廣東 深圳 518000

采油工程一直是石油行業(yè)的核心領(lǐng)域之一，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和油田資源的高效率應(yīng)用，采油工程也面臨著日益復(fù)雜的挑戰(zhàn)。新興技術(shù)如熱力采油、復(fù)合驅(qū)油、微生物采油以及納米膜驅(qū)動的應(yīng)用，正逐漸改變著傳統(tǒng)的采油方式?；诖?，對采油工程新技術(shù)和發(fā)展趨勢，以及它們對提高生產(chǎn)效率、降低成本和實現(xiàn)可持續(xù)開采的影響進行了探討。

1 采油工程技術(shù)中存在的問題

1.1 外圍油田低效采油

外圍油田，通常位于邊緣地帶，具有特低滲透的特點，這意味著油藏的儲油能力較差，石油儲量難以輕易釋放。然而外圍油田的采油效率卻常常低下，這個問題的根源可以追溯到兩個關(guān)鍵因素：不足的地質(zhì)勘探和不合適的采油技術(shù)選擇。

地質(zhì)勘探在外圍油田往往不夠詳盡，因為這些油田通常地理邊緣位置偏遠，地質(zhì)條件復(fù)雜，勘探成本較高，投入相對較少。這導致了對油藏的地質(zhì)特性了解不足，包括儲層的厚度、滲透性、孔隙度等重要參數(shù)。沒有準確的地質(zhì)數(shù)據(jù)，采油工程難以精確規(guī)劃，從而難以實現(xiàn)高效采油。其次，采油技術(shù)的選擇也是問題的關(guān)鍵。外圍油田的特點需要特別的采油策略，但往往使用的是傳統(tǒng)技術(shù)，這些技術(shù)未必能夠有效地適應(yīng)特低滲透的儲油層。由于對地質(zhì)特性的不充分理解，采油技術(shù)的匹配性不足，可能無法最大程度地釋放油藏中的石油。例如，特低滲透油藏可能需要更加精細的水驅(qū)或其他增產(chǎn)措施，而傳統(tǒng)技術(shù)可能無法滿足這些要求。

1.2 三次采油工程效果欠佳

三次采油工程一直被視為解決石油性質(zhì)改變問題的有效手段，然而，其效果卻往往欠佳，主要因為存在嚴重的厚油垢問題。這一問題引發(fā)了額外的人力物力投入，不僅增加了采油成本，還減緩了采油工程的進展。問題的根本在于需要尋找更加有效的方法來解決石油性質(zhì)變化的挑戰(zhàn)。

三次采油工程的關(guān)鍵目標是應(yīng)對油井中石油性質(zhì)的變化，尤其是在采油過程中出現(xiàn)的石油垢問題。然而在實際操作中，三次采油工程卻常常導致更加嚴重的厚油垢積聚。這種情況通常要求額外的人力物力來清除或處理厚油垢，這不僅增加了采油成本，還延長了采油工程的時間。采油企業(yè)不得不面對不斷增加的維護和清潔成本，同時也承擔了采油進度放緩的風險。此外，現(xiàn)有的采油工程技術(shù)并沒有有效地解決石油性質(zhì)改變的挑戰(zhàn)。雖然三次采油工程被廣泛應(yīng)用，但它并沒有提供足夠的創(chuàng)新，以應(yīng)對厚油垢問題。因此需要更加智能和創(chuàng)新的方法，來應(yīng)對油井中石油性質(zhì)的變化。

2 采油工程中的新技術(shù)

2.1 熱力采油技術(shù)

熱力采油技術(shù)是采油工程領(lǐng)域的一項重要創(chuàng)新，它的引入為油田開采帶來了新的希望。這項技術(shù)的核心思想是通過控制油井溫度來改變原油的黏度，從而提高采油效率。特別是在特低滲透油田等難采油藏中，熱力采油技術(shù)有望發(fā)揮關(guān)鍵作用。

第一，熱力采油技術(shù)的關(guān)鍵優(yōu)勢之一是它的針對性。在特低滲透油田中，儲油層通常較薄，儲油效果相對較差，因此傳統(tǒng)的采油方法常常難以實現(xiàn)預(yù)期的采油效率。而熱力采油技術(shù)可以通過增加油井溫度，使原油更容易流動，從而克服了特低滲透油藏的難采特點，提高了采油效率。

第二，熱力采油技術(shù)的創(chuàng)新性在于其對能源利用的高效性。通過控制油井溫度，熱力采油技術(shù)可以避免傳統(tǒng)采油方法中常見的能源浪費問題。在過去，許多采油工程通常需要大量能源來維持高壓力和高溫度條件，以確保原油的流動。而熱力采油技術(shù)通過精確控制溫度，實現(xiàn)了更高效的能源利用，減少了能源浪費。

第三，熱力采油技術(shù)有望降低采油成本。雖然熱力采油技術(shù)的初始投資可能較高，但它可以通過提高采油效率和降低能源消耗來降低長期采油成本。這對石油企業(yè)來說是一個吸引人的優(yōu)勢，尤其是在當前石油市場競爭激烈的情況下，尋求降低生產(chǎn)成本以提高競爭力。

2.2 復(fù)合驅(qū)油開采技術(shù)

復(fù)合驅(qū)油開采技術(shù)是采油工程領(lǐng)域的一項重要創(chuàng)新，它為復(fù)雜油田和難采油藏提供了高效的解決方案，顯著提高了采油量。這項技術(shù)的核心思想是將聚合物、堿和表面活性劑混合在一起，形成混合水溶液，然后用這一溶液進行驅(qū)油開采。

第一，復(fù)合驅(qū)油技術(shù)充分利用油水界面的性質(zhì)。在傳統(tǒng)的采油工程中，油和水之間的張力會導致原油難以流動，從而限制了采油量。而復(fù)合驅(qū)油技術(shù)的應(yīng)用可以有效減小油水界面的張力，使油更容易被抽取，從而提高了采油量。這對于復(fù)雜油田和難采油藏尤為重要，因為它們通常伴隨著高黏度原油和復(fù)雜的地質(zhì)條件。

第二，復(fù)合驅(qū)油技術(shù)具有廣泛的適用性。復(fù)合驅(qū)油技術(shù)可以根據(jù)不同油藏的特性進行調(diào)整和定制，以滿足特定條件下的采油需求。這種靈活性使其適用于各種類型的油藏，包括高黏度油藏、高滲透油藏和含雜質(zhì)的油藏。無論是陸地油田還是海上油田，復(fù)合驅(qū)油技術(shù)都可以發(fā)揮作用。

第三，復(fù)合驅(qū)油技術(shù)提高采油效率。通過混合聚合物、堿和表面活性劑，可以改善原油的流動性，減少油藏內(nèi)的殘留原油量。這意味著更多的原油可以被開采出來，而不會被束縛在儲層中。這不僅提高了采油效率，還降低了采油成本。

第四，復(fù)合驅(qū)油技術(shù)延長油田的產(chǎn)量壽命。在采油工程的中期階段，采油量通常會下降，油田的產(chǎn)量逐漸減小。但是通過實施復(fù)合驅(qū)油技術(shù)，可以改善油藏的采油性能，延長油田的產(chǎn)量壽命。這對于石油企業(yè)來說是一項有吸引力的優(yōu)勢，因為它可以延長油田的盈利期限。

2.3 微生物采油技術(shù)

微生物采油技術(shù)，又稱細菌采油技術(shù)，代表著采油工程領(lǐng)域的一項革命性進展。這項創(chuàng)新技術(shù)通過微生物的活動，實現(xiàn)了多方面的經(jīng)濟效益，降低了采油成本，并提高了整體的經(jīng)濟效益。

第一，微生物采油技術(shù)通過降低原油黏度來提高采油效率。原油的高黏度通常導致了采油工程的困難和低效。但是通過引入特定類型的微生物，這些微生物可以分解原油中的高分子有機物質(zhì)，使原油的黏度顯著降低。這使得原油更容易被抽取和輸送，提高了采油效率，減少了能源和設(shè)備的消耗。

第二，微生物采油顯著改善了油藏滲透性。在采油過程中，油井管柱和儲層中的硫物質(zhì)和沉淀物質(zhì)會導致滲透性下降，降低了采油量。通過微生物的作用，這些有害物質(zhì)可以被分解和清除，恢復(fù)了儲層的滲透性。這不僅提高了采油效率，還減少了對于設(shè)備維護和清洗的需求，從而降低了采油成本。

第三，微生物采油技術(shù)還可以降低原油中的硫物質(zhì)含量。高硫原油不僅對設(shè)備造成損害，還會增加生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染風險。微生物可以在采油過程中去除硫物質(zhì)，使原油更加純凈，降低了設(shè)備維護成本，減輕了環(huán)境負擔。

2.4 納米膜驅(qū)動采油技術(shù)

納米膜驅(qū)動采油技術(shù)代表了采油工程領(lǐng)域的一項創(chuàng)新，其潛在影響和作用不容忽視。這項技術(shù)的關(guān)鍵原理是通過納米膜的應(yīng)用，吸附烴類物質(zhì)，并顯著減少原油與巖石之間的附著力，從而提高了采收率。

第一，納米膜驅(qū)動采油技術(shù)提高了采收率。在傳統(tǒng)的采油過程中，原油與儲層巖石之間的黏附力會導致原油難以被完全抽取，造成許多油仍滯留在儲層中。通過引入納米膜，這些薄而高效的膜層可以吸附原油中的烴類物質(zhì)，降低其與巖石的粘附，使原油更容易被釋放和采收。這不僅提高了采收率，還增加了油田的整體產(chǎn)量。

第二，納米膜驅(qū)動采油技術(shù)有望在難采油藏中發(fā)揮重要作用。特別是對于特低滲透或重質(zhì)油藏等難以開采的油田，傳統(tǒng)的采油方法效果有限。不過納米膜技術(shù)的應(yīng)用改變了這一格局。由于其高度選擇性和滲透性，納米膜可以在各種油藏條件下提高采油效率，使得本來被認為難以開采的油田變得更具潛力。

第三，這項技術(shù)有望提高采油工程的經(jīng)濟效益。隨著全球能源需求的不斷增長，提高采油效率成為關(guān)鍵。納米膜驅(qū)動采油技術(shù)的引入，減少了原油損失，降低了能源和設(shè)備的消耗，減少了采油工程的成本。這將為石油企業(yè)帶來更高的盈利能力，并有助于提高工業(yè)可持續(xù)性。

3 采油智能化發(fā)展趨勢

3.1 區(qū)塊鏈技術(shù)

采油工程是高度數(shù)據(jù)密集型的領(lǐng)域，其中包含了大量的敏感信息，如地質(zhì)勘探、生產(chǎn)監(jiān)測、油井操作等。這些數(shù)據(jù)的安全性和可信度至關(guān)重要，因為數(shù)據(jù)的失誤或被篡改可能導致生產(chǎn)事故、損失以及環(huán)境風險。區(qū)塊鏈技術(shù)的引入為采油工程數(shù)據(jù)的安全管理帶來了全新的解決方案。

區(qū)塊鏈是一個去中心化的分布式賬本系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲在網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點上，而不是集中在單一服務(wù)器上。這意味著數(shù)據(jù)不易被篡改或破壞，因為攻擊者需要同時修改網(wǎng)絡(luò)中的多個節(jié)點才能成功篡改數(shù)據(jù)。對于采油工程而言，這種去中心化的特性可以確保地質(zhì)信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等不受惡意干預(yù)。二是區(qū)塊鏈的不可篡改性保證了數(shù)據(jù)的完整性。一旦數(shù)據(jù)被寫入?yún)^(qū)塊鏈，就無法再被修改，只能添加新的數(shù)據(jù)塊。這意味著任何人都可以驗證數(shù)據(jù)的來源和歷史，確保數(shù)據(jù)沒有被篡改。在采油工程中，這一特性可以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的可信度，防止?jié)撛诘臄?shù)據(jù)偽造。最后，區(qū)塊鏈可以提供可追溯性。每個數(shù)據(jù)塊都包含了前一塊數(shù)據(jù)的引用，因此可以追溯數(shù)據(jù)的歷史。

3.2 井聯(lián)網(wǎng)智能開采

井聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用正在帶來采油工程的巨大變革。這一趨勢旨在使油田開采更加智能化，通過井下傳感器、自動控制系統(tǒng)和實時數(shù)據(jù)監(jiān)測，實現(xiàn)對井下油氣產(chǎn)量的智能調(diào)控，以提高采收率、降低能耗，并實現(xiàn)更高效的生產(chǎn)管理。

井下傳感器的使用使得油井可以實時監(jiān)測各種關(guān)鍵參數(shù)，如油壓、溫度、產(chǎn)量等。這些數(shù)據(jù)將與井聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)相連，通過數(shù)據(jù)采集和傳輸，迅速傳送到數(shù)據(jù)中心進行分析。這意味著任何異常或潛在問題都可以迅速被檢測到，從而能夠采取及時的措施，減少可能的停產(chǎn)和損失[4]。二是自動控制系統(tǒng)的運用使得油田開采更加精確和高效。井下設(shè)備可以根據(jù)實時監(jiān)測到的數(shù)據(jù)自動調(diào)整，以滿足不同產(chǎn)層的需求，最大程度地提高油井的產(chǎn)量和采收率。這種自動化系統(tǒng)還能夠降低運營成本，減少人工干預(yù)，提高生產(chǎn)效率。需要注意的是，實時數(shù)據(jù)監(jiān)測是井聯(lián)網(wǎng)智能開采的核心。這一技術(shù)通過將數(shù)據(jù)上傳至云端，使生產(chǎn)監(jiān)測不再受限于時間和地點。生產(chǎn)管理人員可以隨時隨地訪問和分析數(shù)據(jù)，進行實時決策。

3.3 動液面智能開采

動液面智能開采技術(shù)代表了采油工程領(lǐng)域的一項重要進展，它通過實時監(jiān)測地下油水界面的位置，為油田的地層管理和油井的生產(chǎn)調(diào)控帶來了新的可能性。這一技術(shù)的發(fā)展具有多重益處，將有望改善油井的產(chǎn)能、采收率，降低浪費，并降低整體開采成本。

動液面智能開采技術(shù)實現(xiàn)了對地下油水界面位置的高精度監(jiān)測。傳感器系統(tǒng)能夠連續(xù)監(jiān)測地下油水界面的變化，迅速響應(yīng)任何變化。這有助于優(yōu)化油井的抽油泵工作狀態(tài)，以保持油井壓力和產(chǎn)量的平衡。通過智能調(diào)整，油井能更有效地采出原油，提高了采收率。動液面智能開采技術(shù)可以減少浪費和資源消耗。傳統(tǒng)上，油井運營常常面臨過度采收、過度抽水等問題，導致原油和水資源的浪費。動液面智能開采技術(shù)可以精確控制采油和注水的比例，以避免這些浪費，提高資源利用效率。最重要的是，動液面智能開采技術(shù)有望降低油田的開采成本。通過更加智能和精確的地層管理，不僅能夠提高生產(chǎn)效率，還能夠減少不必要的維護和操作成本。這意味著油田可以更高效地運營，降低了總體生產(chǎn)成本。

4 結(jié)束語

采油工程正邁向數(shù)字化和智能化的時代，擁抱新技術(shù)將帶來巨大的機遇和挑戰(zhàn)。熱力采油技術(shù)、復(fù)合驅(qū)油開采技術(shù)、微生物采油技術(shù)、納米膜驅(qū)動采油技術(shù)等創(chuàng)新將提高油田生產(chǎn)效率，降低成本，增強可持續(xù)性。但也需要克服外圍油田低效采油、三次采油工程效果欠佳等問題。而區(qū)塊鏈和井聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將進一步增強數(shù)據(jù)安全和智能化開采，預(yù)示著更多的發(fā)展。相信采油工程行業(yè)正在積極適應(yīng)這一變革，為更有效、可持續(xù)的油田開采迎來充滿希望的未來。