石油采油工程技術(shù)中存在的問題與對策

萬向陽 張銘心 邊璐 郭奎 黨亮 張鵬

延長油田股份有限公司靖邊采油廠 陜西 榆林 718500

石油采油工程技術(shù)是石油開采、加工、儲運(yùn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。但是，在石油資源日趨匱乏、環(huán)保需求不斷增加的今天，對油田開采技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。上述問題的存在，不但嚴(yán)重影響了油田開發(fā)的效果與效率，而且還對生態(tài)環(huán)境與人體健康造成了極大的危害。研究油田開采過程中出現(xiàn)的問題，并提出相應(yīng)的解決措施，是保證油田可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。通過對油田開采工程工藝研究中出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行了探討，并提出了解決這些問題的措施。

1 油田概況

以國內(nèi)某油田為例開展采油技術(shù)研究，這一地區(qū)屬于一東翼寬緩的盆地地區(qū)，其邊界斷層較為發(fā)育，但其內(nèi)部構(gòu)造較為簡單，且?guī)r層傾角較小。該盆地主要為鼻形褶皺，有利的背斜構(gòu)造是其圈閉的主要特征。從區(qū)域構(gòu)造來看，該地區(qū)處于北西緣，晚白堊世開始發(fā)育，傾向西傾。研究區(qū)發(fā)育了一系列大小不等的、自東向西傾斜的鼻狀凸起，這些鼻狀凸起與三角洲砂體的有機(jī)組合有利于油氣的聚集。

2 區(qū)塊油田采油現(xiàn)現(xiàn)狀和問題

2.1 開采現(xiàn)狀

我國的采油技術(shù)起步于上世紀(jì)五十年代。當(dāng)時，蘇聯(lián)在這項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)上也扮演著重要的角色，由于中蘇關(guān)系的持續(xù)惡化，我國石油生產(chǎn)的發(fā)展一度陷入停滯狀態(tài)，各項(xiàng)技術(shù)都較為滯后，施工環(huán)節(jié)也不夠完善，實(shí)際生產(chǎn)效率得不到很好的保證。我國的石油開采技術(shù)發(fā)展相對較慢，再加上國外發(fā)達(dá)國家對開采的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了封鎖，導(dǎo)致我國的石油開采技術(shù)落后于國外先進(jìn)國家。在能源危機(jī)日趨嚴(yán)重的今天，石油開采本身所具有的高能耗問題也日益突出。在石油開采技術(shù)開發(fā)過程中，需要實(shí)現(xiàn)持續(xù)的節(jié)能減排，但是由于國內(nèi)缺乏相應(yīng)的技術(shù)研究，使得采油技術(shù)中的能耗問題無法得到及時、有效地解決。在開采石油時，難免會有一些污染問題，比如很多企業(yè)在進(jìn)行污水處理環(huán)節(jié)，由于處理方式不當(dāng)，對周邊環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。

在該區(qū)塊的全部開發(fā)過程中，油水井開發(fā)總計 249口，每口井的單井平均日產(chǎn)產(chǎn)液2.00t，日產(chǎn)油量平均為1.27t，累計注入量16.90m3，總含水37.56%；該期末的累計產(chǎn)量為48.37×104t，總體儲量為2.1%，可開采儲備為7.01%，如表1所示。

表1 油田開采數(shù)據(jù)

2.2 石油開發(fā)工程技術(shù)問題

（1）低壓力、低產(chǎn)液量、低產(chǎn)油量的開采模式。從石油開發(fā)歷程可以發(fā)現(xiàn)，該區(qū)塊在采油初期出現(xiàn)較高的產(chǎn)量，但后期遞減速度較快。油井在投入生產(chǎn)早期，大多數(shù)單井每天的產(chǎn)液量都在5m3/d，日產(chǎn)油量在0.5～1m3/d，但是，日產(chǎn)油量卻降到了3m3/d，每天的產(chǎn)量則降到了0.3t/d，形成低壓和低產(chǎn)情況，是儲藏量耗盡的表現(xiàn)[1]。

（2）油田注水開發(fā)嚴(yán)重落后。為達(dá)到良好的注水開發(fā)效果，應(yīng)堅持“早期注水，同步注水”的原則，尤其是特低滲透儲層。油田開發(fā)理論認(rèn)為，延遲注水對油藏物性的影響較大，而且，隨著時間的推移，很難將地層壓力維持至原始水平。隨著注水開發(fā)不足，油田的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)效果越來越差。

（3）井距不等、井網(wǎng)不規(guī)則。該區(qū)塊注水起步晚，經(jīng)過兩年多的注水開發(fā)，目前井網(wǎng)尚不完善，布井不夠充分。由于注水開采具有一定的規(guī)律性，且地質(zhì)密度不均勻，使得注采井組的部署變得十分困難。注水井與采油井間距不同，且?guī)r儲層在平面內(nèi)物理性質(zhì)差異很大，較大的非均質(zhì)性使得注水在各個層面表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，這對油田注水開發(fā)的效果產(chǎn)生一定的影響。

（4）天然裂縫、壓裂裂縫不利于油田注水開發(fā)。經(jīng)研究確認(rèn)，該盆地的主地震方向?yàn)闁|北-西南方向，鉆井生產(chǎn)的人工裂隙與主應(yīng)力方向相吻合，現(xiàn)有的注采井網(wǎng)配置是在原有的油井網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行的。將原有油井改為注水井，因初始壓裂規(guī)模較大，人工裂縫較多，這極大地影響了后期的注水開采效應(yīng)。

（5）資金投入問題。在開采石油的時候，企業(yè)往往會通過降低成本來提高經(jīng)濟(jì)效益，但是在實(shí)際生產(chǎn)中卻很難實(shí)現(xiàn)這樣的目的。通常情況下，石油企業(yè)在開發(fā)過程中經(jīng)常會投資大量的資金，但最終產(chǎn)出的原油往往與預(yù)期相差甚遠(yuǎn)，這是企業(yè)所不愿意看到的。究其原因，是由于采油工藝水平不高，許多采油操作還存在著不規(guī)范的情況。此外，在對周邊油田的開發(fā)過程中，由于技術(shù)的不夠成熟，沒有明確的查明油田的實(shí)際儲量，也沒作出核定原油的儲量，這就給實(shí)際的開發(fā)帶來了很大的難度。

（6）技術(shù)效率問題。在石油開采領(lǐng)域，仍然存在著較多方面的不足，比如許多理論和技術(shù)上的認(rèn)識還不夠完善等[2]。雖然該區(qū)域的油田生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，但是很多關(guān)鍵技術(shù)還是依靠國外，在自主研發(fā)能力上還存在著較大的差距，在創(chuàng)新能力上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如石油工業(yè)發(fā)達(dá)的國家。而且，由于目前許多油田都處于高含水階段，在實(shí)際的開采過程中，技術(shù)上依然存在著巨大的困難，目前的技術(shù)和設(shè)備水平還無法充分支持高含水油田的開發(fā)，因此，這就要求有關(guān)區(qū)域研發(fā)人員繼續(xù)改進(jìn)與創(chuàng)新，從技術(shù)層面、人才層面和設(shè)備層面上，解決油田采油工程實(shí)際建設(shè)中可能遇到的問題。

3 工程最優(yōu)工藝方法

3.1 注水問題的解決措施

目前油田開發(fā)中存在的問題主要有注水、水驅(qū)等兩個方面。在油田開發(fā)建設(shè)中，限制流完井技術(shù)和低效率的注水過程極易受生產(chǎn)環(huán)境的影響。與此同時，還會加重石油開采環(huán)境的惡化，如果這些問題在很長一段時間內(nèi)不能得到很好的解決，將嚴(yán)重影響油田的開發(fā)利用。

要解決這兩個問題，需要采取一些針對性強(qiáng)的改進(jìn)措施。首先，在新油田的開發(fā)過程中，可采用當(dāng)前較先進(jìn)的分段壓裂工藝，并與實(shí)際情況緊密結(jié)合，通過不同方式，可以有效地提高小油層的壓開率，切實(shí)提升生產(chǎn)工藝。其次，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可以嘗試采用油水井分層注水的方式，確保所獲得的開采參數(shù)更加精確，從而有效地解決了注水效率低的問題。最后，為解決遙感測調(diào)技術(shù)滯后的問題，必須主動利用現(xiàn)有的、先進(jìn)、有效的技術(shù)手段[3]，盡可能地減少測調(diào)誤差，最大限度地消除人為因素的影響，從而確保所獲得的測調(diào)數(shù)據(jù)的精度。

3.2 三次采油問題的應(yīng)對方法

三次采油工藝中產(chǎn)生的污染問題，會導(dǎo)致地層的物理特性發(fā)生變化，從而影響到設(shè)備本身的生產(chǎn)效率，對這些問題必須逐一加以解決。例如對于可能發(fā)生的結(jié)垢問題，也需要采取有效的防治措施，螺旋泵防垢技術(shù)是一種物理防垢手段，此外，還可以使用高效的化學(xué)除垢劑。對于某些地層較薄、物性改變較大的地層，可采用分層注水井的方式。同時，也可以根據(jù)油層的具體情況，對三元復(fù)合驅(qū)的分層注入方式進(jìn)行創(chuàng)新，從而全面提高實(shí)際運(yùn)行效率。

3.3 周邊油田高效率和低成本開發(fā)的對策

要想實(shí)現(xiàn)周邊油田的高效、低能耗開發(fā)，就需要在進(jìn)行勘探時，首先對油田的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石性質(zhì)以及儲量的大小等方面進(jìn)行調(diào)查和勘測，然后根據(jù)具體的情況，制定相應(yīng)的采礦工藝。在對生產(chǎn)工藝進(jìn)行選擇時，可結(jié)合實(shí)際情況，采取分段控制壓裂工藝，能夠有效地提高生產(chǎn)效率，從而進(jìn)一步提高儲油層的利用率和小油層的滲透率。在有了充足的經(jīng)濟(jì)支持之后，企業(yè)可以使用兼具技術(shù)性和環(huán)境效益的采油工藝，將其應(yīng)用于油田開發(fā)利用的過程中，進(jìn)一步提高采油效率。

3.4 在實(shí)際生產(chǎn)中大力推廣節(jié)能和環(huán)保技術(shù)

選擇何種石油采油工程技術(shù)往往是由不同油田企業(yè)以及油井的差異決定的。各油田企業(yè)在資金、技術(shù)、人才等方面也存在著較大的差別，因此相關(guān)企業(yè)必須根據(jù)自己的具體情況，有針對性地確定技術(shù)發(fā)展的方向。但是，在決定發(fā)展方向之前，還需要要對自己的實(shí)際情況有一個全面的了解，找出自己的實(shí)際需求和技術(shù)層面上的不足，尋求科技創(chuàng)新與革新的切入點(diǎn)，這樣才能確保采油工作的更好發(fā)展。從目前的形勢來看，由于油田企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過程中，能源消耗量一般較大，因此，企業(yè)需要找出技術(shù)上的差距，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新是應(yīng)具有針對性，確保自己的技術(shù)水平與未來發(fā)展的實(shí)際需要相適應(yīng)。例如，在油井原油實(shí)地勘探的過程中，由于涉及到了大量的電子設(shè)備，因此，為了提高電子設(shè)備的管理水平，我們可以將這些電子設(shè)備管理方式升級為網(wǎng)絡(luò)化方式來進(jìn)行管理，并利用計算機(jī)信息技術(shù)加強(qiáng)對其運(yùn)行狀況的監(jiān)測，從而更好地達(dá)到數(shù)據(jù)聯(lián)動的目標(biāo)[4]。這對于提高油氣勘探的效率也有很大的幫助。在實(shí)際的采油工作中，要加強(qiáng)對井內(nèi)環(huán)境的保護(hù)，盡量減少對地層造成的污染。要做到這一點(diǎn)，就必須在實(shí)際的生產(chǎn)中大力運(yùn)用生物工程技術(shù)，這樣才能有效地提高開采的效果。此外，為了更好地加強(qiáng)采油技術(shù)的發(fā)展，我們要在實(shí)際開采過程中，多使用新的工藝材料，這既可以讓設(shè)備得到更好的保護(hù)，也可以提高開采效率?？傊o密地聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐需求，充分關(guān)注采油工程技術(shù)的發(fā)展，只有這樣，才能保證油田的健康穩(wěn)定發(fā)展。

3.5 新工藝在油田開發(fā)中的應(yīng)用

（1）信息化應(yīng)用。在信息技術(shù)的普及下，包括石油企業(yè)在內(nèi)的各個行業(yè)都逐步實(shí)現(xiàn)了信息化管理。在信息化技術(shù)發(fā)展初期，計算機(jī)就已經(jīng)被運(yùn)用到了石油開發(fā)中，對石油開采數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合控制和處理，這也促進(jìn)了石油企業(yè)的發(fā)展。隨著科技的不斷發(fā)展，計各項(xiàng)信息技術(shù)得到了縱深發(fā)展，現(xiàn)今，石油工業(yè)的發(fā)展更加具備信息特征，特別是在信息統(tǒng)計、地形渲染、生產(chǎn)仿真等領(lǐng)域，石油采油工程與信息化技術(shù)得到深度融合。因此，將信息化技術(shù)運(yùn)用到石油采油工程技術(shù)中是一種必然的發(fā)展趨勢。

（2）生物工程。生物技術(shù)是近年來興起的一種新技術(shù)，在油田開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用，主要包括以下方面。①無污染的探測技術(shù)，通過微生物來了解油井的開采狀況，大幅度提高原油產(chǎn)量，利用微生物開展工程勘測，不但成本低廉、操作簡便，而且所投入的微生物能夠回收再利用，因此，這種技術(shù)在我國石油開采中的應(yīng)用越來越廣泛[5]。②微生物開采，也叫細(xì)菌開采，是一項(xiàng)新的現(xiàn)代石油開采新工藝，特別適合高含水率的舊油田開采?，F(xiàn)在，細(xì)菌的培養(yǎng)已經(jīng)從自然篩選過渡到基因工程培養(yǎng)階段，因?yàn)槲⑸锏姆N類很多，所以在使用這種技術(shù)的時候，必須要針對具體的情況選用適合的菌株，這樣才能更好地提高油田的生產(chǎn)效率，從而達(dá)到預(yù)期目的。

（3）新材料的應(yīng)用。隨著石油開發(fā)程度的加深，社會生產(chǎn)生活中需要更多的原油，從整體來看，石油生產(chǎn)所需的原油需求如下：①選擇合適的耐磨材質(zhì)；②抗菌物質(zhì)的選用；③提高了管線鋼的韌性；④增強(qiáng)抗腐蝕性能，延長設(shè)備壽命；減少能源消耗，降低對環(huán)境的污染；適應(yīng)了日益增加的能源需要。⑤新材料在管線連接及采油方面的應(yīng)用，因其缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)和已有研究成果的支持，使得新材料在應(yīng)用上的創(chuàng)新性不強(qiáng)，因此，有關(guān)科研工作者應(yīng)加強(qiáng)對新型材料的研究，推動這一技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新。

4 結(jié)束語

石油采油工程是石油領(lǐng)域的一個重要組成部分，但在石油資源日趨匱乏、環(huán)保需求不斷增加的當(dāng)下，對油田開采工藝提出了更高的要求。由于一些采油過程中的不足影響了油田開發(fā)的效果，同時對生態(tài)環(huán)境與人類健康造成了極大的危害。因此，我們要認(rèn)真對待采油技術(shù)的更新和發(fā)展，并尋找下一步解決辦法?？傮w上看，油田采油工程技術(shù)面臨著嚴(yán)峻的問題，但是，只要我們不斷地進(jìn)行科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新，堅持環(huán)境保護(hù)的觀念，就可以為油田的可持續(xù)發(fā)展尋找一條行之有效的途徑。