采油工藝技術(shù)新進展及發(fā)展趨勢

王志堅(中石化中原油田分公司采油六廠)

一、前言

石油的價格趨勢一直會影響石油的價格。 油價若較高，那么會大大促進技術(shù)快速的發(fā)展，也會帶動石油理論的研究，若價格較低，則會嚴重制約石油技術(shù)的發(fā)展。 那么，為了能獲得更好的經(jīng)濟效益，我們必須研究開發(fā)石油實用技術(shù)，但是對于那些基礎(chǔ)理論技術(shù)研究會受到一定的影響[1]。20 世紀九十年以后，很少在發(fā)現(xiàn)大型的油田， 以前的老油田逐漸衰退， 有時石油價格又偏低，這嚴重限制了基礎(chǔ)理論的發(fā)展，例如高新技術(shù)和傳統(tǒng)基礎(chǔ)理論；反而促進了實用技術(shù)的發(fā)展，例如一些非常實用、價格低廉和成果容易轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的技術(shù)得到了迅速發(fā)展， 并進入了應(yīng)用，這些技術(shù)會大大促進油田開發(fā)，并提供技術(shù)支持和保證[2]。

二、人工舉升技術(shù)

開發(fā)油田時，地下巖層中的能量會降低，最后會出現(xiàn)由于能量低，石油不能出現(xiàn)自噴，有些油田還沒有開采，也會出現(xiàn)不會自噴，這主要是由于能量低或者石油比較稠。 如果油不能自噴，那么就必須采取機械措施來進行采油， 機械措施主要有桿泵抽油技術(shù)，這種技術(shù)也是普遍應(yīng)用的技術(shù)，即人工舉升技術(shù)。 我國現(xiàn)在75%以上的油井都采用桿抽油技術(shù)。 所以，這種技術(shù)對我國來說非常重要。 桿抽設(shè)備通常有三個部分組成：一是抽油機，現(xiàn)在一般使用游梁式抽油機；二是抽油泵；三是抽油桿柱。 除了這三部分外，還有一些其它設(shè)備，就是油管柱、油套管環(huán)形空間以及井口裝置等。

近二十年來， 有桿抽油設(shè)備與技術(shù)取得了長足的發(fā)展與進步。 在美國，采用超高強度組合抽油桿往的泵掛深度已達4420m（14500ft）； 采用玻璃鋼一鋼復(fù)合抽油桿柱的最大泵掛深度已達5120m（16800ft）。

三、水力壓裂技術(shù)

自從Stanolind 石油公司于1949 年首次采用水力壓裂技術(shù)以來，到今天全球范圍內(nèi)的壓裂施工作業(yè)量將近有250 萬次。 目前大約百分之六十新鉆的井都要經(jīng)過壓裂改造。 壓裂增產(chǎn)改造不但增加油井產(chǎn)量， 而且由于這項技術(shù)使得以前沒有經(jīng)濟開采價值的儲量被開采了出來 （僅美國自1949 年以來就約有90 億桶的石油和超過700 萬億立方英尺的天然氣因壓裂改造而額外被開采出來）。 另外，通過促進生產(chǎn)，油氣儲量的靜現(xiàn)值也提高了。

壓裂技術(shù)可以追溯到十八世紀六十年代， 當時在美國的賓夕法尼亞州、紐約、肯塔基州和西弗吉尼亞州，人們使用液態(tài)的硝化甘油壓淺層的、 堅硬地層的油井。 目的是使含油的地層破裂，增加初始產(chǎn)量和最終的采收率。 雖然使用具有爆炸性的硝化甘油進行壓裂是危險并且很多時候是違法的， 但操作后效果顯著。 因此這種操作原理很快就被應(yīng)用到了注水井和氣井。

在十九世紀三十年代， 人們開始嘗試向地層注入非爆炸性的流體（酸）用以壓裂改造。 在酸化井的過程中，出現(xiàn)了一種“壓力從逢中分離出來”現(xiàn)象。 這是由于酸的蝕刻會在地層生成不能完全閉合的裂縫，進而形成一條從地層到井的流動通道，從而大大提高了產(chǎn)量。 這種“壓力從逢中分離出來”的現(xiàn)象不但在酸化的施工現(xiàn)場，在注水和注水泥固井的作業(yè)中也有發(fā)生。

但人們就酸化、 注水和注水泥固井的作業(yè)中形成地層破裂這一問題一直沒有很好的理解， 直到Farris 石油公司 （后來的Amoco 石油） 針對觀察井產(chǎn)量與改造壓力關(guān)系進行了深入的研究。 通過此次研究，F(xiàn)arris 石油萌生出了通過水力壓裂地層從而實現(xiàn)油氣井增產(chǎn)的設(shè)想。

四、堵水調(diào)剖技術(shù)

油田開發(fā)到末期，需要對油井進行能量補充，一般使用注水補充能量，因為油層存在不均質(zhì)性，所以會出現(xiàn)“突進”和“竄流”現(xiàn)象，這大大影響了油田的開發(fā)。 目前為了改善注水效果和油田開采效率，我國通常采取堵水調(diào)剖技術(shù)措施。

（1）吸水剖面與調(diào)剖

注水井由于巖層的非均質(zhì)性，地層的吸水量會出現(xiàn)不平衡，每一層的每一部分的吸水量也大大不同，這主要反映在剖面上。

由于巖層的非均質(zhì)性， 為了能很好的提高注入水的波及系數(shù)，就要封堵住那些吸水能力很強的高滲透層，這個過程稱為調(diào)剖。

（2）產(chǎn)液剖面與堵水

油井的產(chǎn)油量與含水率一般差別也非常大。 那么對高產(chǎn)水層進行封堵，改善產(chǎn)液狀態(tài)，叫做堵水。 堵水一般可以提高注入水的波及系數(shù)。 目前可以用直接測定產(chǎn)液剖面外，也可以使用井溫測井等方法來確定出水層位。

五、水平井和分枝井開采技術(shù)

水平井和分枝井開采技術(shù)是國外八十年代就開始發(fā)展起來并進行了大量推廣應(yīng)用。 提高原油產(chǎn)量的高新技術(shù)和實用技術(shù)也得到了快速的發(fā)展， 這些技術(shù)的發(fā)展也改善了注水波及率的提高。 水平井和分支井技術(shù)的發(fā)展，使采油技術(shù)進入了另外一個發(fā)展時期。 現(xiàn)在國外很多領(lǐng)域都在發(fā)展水平井和分支井，并且這兩項技術(shù)得到了大量的推廣應(yīng)用。 目前， 正是因為油藏工程研究、油藏地質(zhì)研究、配套的工藝技術(shù)裝備、工藝優(yōu)化設(shè)計及工具方面都取得了很大的進展，逐漸形成了配套技術(shù)。

六、結(jié)論及建議

我國的采油技術(shù)與國外相比，在基礎(chǔ)研究、硬件和先進技術(shù)方面差別比較大， 在應(yīng)用研究、 軟件和常規(guī)技術(shù)方面差距比較小。 要縮小與國外的差距，一是要加強基礎(chǔ)理論的研究，以此帶動應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展， 二是要投入一定的資金在硬件上補充我們的實力，三是要加強對外技術(shù)交流與合作，縮小在軟件開發(fā)上的差距。 這樣才能迎頭趕上世界石油技術(shù)發(fā)展的步伐，提高我們的采油工藝技術(shù)水平。

[1] 張剛．世界石油科技發(fā)展展望，石油情報，1998，(59) ．

[2] 萬仁溥，羅英俊等．采油技術(shù)手冊．北京：石油工業(yè)出版社，1992．