简论石油天然气开发工艺的难点

李耀全

摘要：随着我国经济的快速发展和社会的不断进步，石油天然气行业在人们生活中的运用让生活变得更加方便快捷。特别是近十几年来，石油和天然气行业的迅猛发展使相应开发工艺和科技化程度越来越高。但在快速进步的同时，开发工艺依然存在一些难点，解决这些困难可以有效改善石油、天然气开采中所产生的环境问题，同时对促进开发和提升产量具有重要的推动作用。

关键词：石油天然气;开发工艺;煤层气;原油处理;难点

引言

石油天然气在我国能源结构中占有重要比重，为我国国民经济发展提供了重要支持。在这一背景下，必然对我国石油天然气开发提出了更高的要求。提高石油天然气开发的工艺水平，促进我国石油天然气开发产量迅速提升的同时又能够减小开采过程中带来的环境污染问题，是未来石油天然气开发工艺改良的趋势。

1开采煤层气工艺难点

煤层气的开采方式与常规储层开采有本质不同。通常，天然气在煤层中有三种存在状态：溶解、吸附和游离。一部分游离天然气吸附在煤表层，当煤层的压力值增大到一定程度后，甲烷会从煤的孔隙分离，然后在基岩和微孔隙中扩散，进入裂缝网格后，最终流入井筒。支撑剂、液压液和煤粉等因素都会影响煤层气的压裂效果。支撑剂能够使高导流效果得到保证，但在施工开采实际过程中，支撑剂极易嵌入地层，缩小了破坏幅度，降低了导流能力。煤层的吸附力很强，基质不容易恢复膨胀，化学液流体与煤层的接触会损害煤层孔隙和渗透率。作为低压低温储层，煤层会加大反排液压流体的难度，使煤层气的开采受到阻碍。物理特性导致了煤层在破碎过程中会产生大量粉末，清洗压裂液或压裂煤层时经常会出现大量煤粉，形成破裂堵塞。常用的煤层气压裂技术主要有液态二氧化碳、高能气体以及水力喷射等。液态二氧化碳技术是将原油与破碎后迅速气化的液体二氧化碳相混合，使原油的粘度得以降低，溶解能力大幅提升。在这一过程中，煤层材料与二氧化碳几乎不发生化学反应，因此这种技术不会使煤层气开发受到影响。高能气体技术在压裂过程中利用了因促进剂或火药燃烧产生的高压高温气体。通过脉冲的方式加载压裂井底目标层，在井眼周围压出放射状裂缝，继而改善煤层储气层的渗透性，最终达到提高天然气开采效率的目的。水力喷射技术是煤层气开采的一项新技术，它结合了液压密封、水压破碎、油压喷射等新工艺手段。在实际应用中，高速喷出的水力会在煤层内形成多个孔隙，纵横交错的孔隙形成网络通道后，极大提升了煤层气开发的效率。这项技术有助于储层裂缝的产生与延伸，同时不会对地表造成明显的破坏压力，施工操作过程便捷简单，建设时间短，安全系数相对较高。

2石油天然气开发过程中的污水处理工艺

石油天然气开发过程中会产生工业污水。尤其在原油脱水的过程中，需要一套成熟的污水处理工艺对产生的大量污水进行处理。在传统处理过程中，利用重力将污水中的油渍进行沉淀，然后加以过滤去除，最后进行回注处理。首先，将原油开采过程中产生的污水或油水分离器分离出来的污水置于储存罐中，利用重力使其沉淀产生二次分离，这一过程的主要目的是实现分散油的清除。随后将完成分散油清除的污水置于反应缓冲罐中，并向缓冲罐内添加一定剂量的净化聚凝剂，在污水中的乳化油和油渍污渍充分与净化聚凝剂发生反应后，小颗粒油滴与污渍会聚集成大颗粒形态的油滴污泥，将这部分油滴和污泥排出后，污水已得到较大程度的净化。最后再经过过滤器将污水中残留的悬浮物加以过滤处理后，通过注水泵回注入地层中。

3稠油开采难点及其采油工艺

稠油，即具有很高粘稠度的油，流动性低是稠油的重要特性之一。因此稠油的开采、运输、保存以及加工都有相当高的难度。同时稠油里含有的大量胶质、颗粒、沥青等化合物会形成一种网状结构，使其流动性进一步降低，最终导致回锅不适、吸收蒸汽能力差等一系列问题。开发人员根据稠油的特性和开采难点创造出了一些新型开采技术，如钻井技术、热采及冷采技术。热采技术的工作原理是通过加热的方法将热蒸汽注入到稠油中，从而增加其流动性，使油更容易采出。但如果温度控制不当，热采技术可能导致管道炸裂，存在安全隐患。冷采技术就是不往稠油里注入热量，同时不过滤砂石等杂质，用螺旋桨将油和砂石一起采出来，最终形成稳定的带有泡沫的原油，此方法简单易操作，安全风险低，具有很大的实用性。

4原油处理工艺难点

新开采的原油内部含有大量水分和杂质，甚至有一定浓度的盐分。如长期在管线和设备中流动会对管线及容器内壁产生严重腐蚀、磨损，造成设备使用年限的缩短，增加了运输与开发的成本。所以脱水在原油开采中是一项十分必要的工艺。当前应用较为广泛的原油脱水方法有三种，一是根据石油和水的密度差异，利用重力采取沉降分离，二是使用化学破乳剂，将破乳剂注入到原油中，再進行加热，当温度上升到一定程度后，原油的粘度就会降低，水中的乳化物相应减少，使油相和水相易于分离。三是使用电脱盐的方法进行破乳，通过制造直流电或交流电场使水滴聚集在一起，水受到重力的作用，会下沉到原油的底部，达到油水分离效果。脱水设备在原油脱水工艺中有着举足轻重的作用，只有先进的设备才能最大程度地保证脱水效果。当前，根据原油与水的沉降工艺，市场上出现了很多种新型油水分离设备，电脱水设备是其中处理力最强、效率最高的一种。国内使用最广的是电机横挂的卧式电脱水器，其工作机理是使用喷油管将原油射入电脱水器后，受到电场中电离子的作用，促使油、水离子分离，水与原油各自相互聚集后沉降，最终实现分离目的。

结语

石油天然气开发是一项较为复杂的工程，涉及到很多繁琐且高难度的工艺程序。在初步开采、原油脱水、污水处理等关键且核心的步骤中，提升目前工艺技术，降低开采成本，提高原油开采品质与产量是未来石油天然气开发工艺的发展趋势。只有不断发展开采技术，才能为我国的能源产业带来更大效益。与此同时，必须要有效降低开采过程中可能造成的环境污染，提升整体开采效果。多面兼顾，让能源开发工艺形成一个稳定、成熟的结构形态。使我国的石油工程处于一个稳定、可持续的发展状态，对于推动国家整体社会经济效益具有重要的意义。

参考文献

[1]张阳春，杨志康，郭东.国内外石油钻采设备技术水平分析[M].北京：石油工业出版社，2017.

[2]徐学军，郭志勤，赵晓英.国内外钻井与采油设备新技术[M].北京：中国石化出版社，2017.

[3]牛俊郑，巩春伟，朱淑英.新型逆变式原油电脱水仪的研制[J].油气田地面工程，2018（02）：36-37