我国石油天然气开发技术的现状及难点分析

赵轩，周志祥

西安石油大学，陕西西安，710065

0 引言

由于我国油气资源分布在山区和纬度较高的区域，油气资源的开发难度较大。为此，应加强油气开发技术，以达到降低开发困难、节约人力物力的耗费、实现资源化和循环再用的目的。同时，要健全法制，强化行政管理，规范发展；简化开采技术，防范油气开采中的非法行为。2022年全球供应链和产业链都受到了冲击，石油与化工行业也在这种形势下积极推进复工复产，使行业经济下滑情况得到了控制。油气资源是国家的主要资源，是国家发展的主要支柱。但目前我国石油资源开发利用效果并不理想，且石油的对外依赖性依然很大。在这样的大背景下，必须不断地提高国内的油气资源产出，并不断地改善对环境的影响，从而提高油气资源开发的经济效益，促进国民经济的快速发展[1]。

1 石油天然气概况

在人类社会的发展中，天然气和石油工业的兴起使人类的生存环境得到了极大的改善。尤其是最近十多年来，天然气和石油工业发展迅速。但目前油气资源的开采过程中仍有不少难题，例如如何有效地改善油气资源的开采过程，提高油气资源的利用效率。

原油是一种具有燃烧性质的、以含烃为基本成分的可燃性的油类矿物。这是一种由油脂组成的混合液，其形成工艺既繁琐又漫长。石油焦、蜡、石油化工产品、溶剂和石油中的石油类产品也可以作为石油产品和润滑油使用[2]。

天然气是一种含有多种气体的碳氢化合物，它经常出现于地层中，具有可燃性、无味、无色等特点，包括甲烷、丁烷、乙烷、乙烷、丙烷、异烷烃类、二氧化碳、惰性气体、硫化氢和蒸汽。在实际使用中，要结合油田的实际情况和油气开发的特点，对其进行有效评价，并采用科学、合理的方式来提高我国油气的开发利用效率。

2 我国石油天然气开发技术的现状

2.1 我国油气资源探勘技术的现状

常规的油气资源勘探技术只能有效地寻找浅层资源，对于深层资源和海洋资源的勘探效果却不明显。随着我国对油气勘探技术的投入逐渐增大，学者们研发出了寻找深层资源和海洋资源更为有效的方式。在全球范围内，各国对浅层油气资源的开发已经趋于饱和，研究的重点逐渐转移到了深层资源和海洋资源上。而我国技术的领先，却多数是在浅层油气资源上。尽管我国在勘探技术上的进步明显，但是对于海洋资源中深海地区的油气勘探技术的相关研发却没有取得明显突破。

2.2 我国油气资源勘探开发装备的现状

技术的进步是油气资源开发的基础，但是勘探开发装备的发展对于油气资源的开发同样重要。装备的进步能够保障技术的实施，促进油气资源产量的提高。随着我国科技的不断发展进步，油气开发装备也取得了较为明显的改变。例如，12000米钻、X100级管线钢等一系列装备的出现，在很大程度上提高了石油的开采量[3]。许多装备较为先进，走在了国际前列。正是这些装备的出现为我国石油天然气开发技术的实施提供了可能性。

3 石油天然气开发工艺难点

3.1 稠油开采难点

由于稠油具有较高的黏性，其流动性较低，给其加工、运输和开采造成困难。此外，由于原油中含有大量的沥青、颗粒和胶质化合物，因此易于形成网络，从而导致黏度较低的原油凝固。重质原油的上述特性，使其在采出时存在吸气力差、回锅不适等问题[4]。

针对稠油的上述特性，国内目前普遍采取冷采、热采、钻探等方法进行开发。热开采技术就是为了提高原油的流动性，通过加热来制造出高温度的水蒸汽，通过热分解和重整稠油，最后将其重新引入蒸汽，增加采油波及体，使其与油层中的油重新凝结、与油藏中的油充分结合，以实现对重油的稀化。但是，这样的加热器很可能会造成套管的损伤和破裂。低温开采技术采用了不加防沙、不加热的方法，利用推进器进行开采，其优势在于生成的泡沫油较为平稳，可以增加石油产量。双中空同轴棒热采技术是目前油田开发中的一项新技术，其工作原理是在中空棒内部设置一个独立的中空槽，在中空棒的末端各安装一个接线柱。

前面提到的两条路中，空钢管的内侧导管由两种不同材质的材料组成，外侧导管由优质的合金材料制成，中间用的是一种不超过2%的中空材料，构成了一个完整的循环体系。通过对双中空同轴连杆中的软化水进行加热，从而改善了井下原油的温度，从而减小了原油的黏性[5]。双中空同轴连杆技术维修简单，热效率高，综合使用费用低，值得大力推广。

3.2 开采煤层气工艺难点

与传统的天然气储藏方式相比，煤炭采掘具有明显的差异。一般来说，煤中的气体主要有溶解状态、吸附状态和游离状态。其中一部分自由气体在煤体表面上附着，随着煤体压强的增加，从孔隙分移出来，并在煤体中向下扩展，最后通过裂纹栅格到达了井下。

煤层瓦斯压裂的支撑剂、液压液、煤粉等都会对煤层气体的压裂产生一定的作用。采用支撑物可以确保高的渗透性，但在实际的采掘作业中，支架很可能会埋藏于基层，减少了损伤的范围、逆向的容量。煤中的底板具有较大的吸附性，不易回复扩张，而与煤的化学液体相接触，则会对煤体的孔隙度和渗透性能产生不利影响。由于是低气压、低温度的油藏，因此，煤层的反排会增加水力流动的困难，妨碍了煤层气的开发。煤体与CO2的反应很小，所以该技术不会对瓦斯开采造成任何不利的后果。采用脉冲法对压裂井筒和周边径向裂缝进行加载，以提高储气区渗透性能，进而提高采收率。

水压喷射技术是一种新型的煤层气开采技术，将液压密封技术、水压破碎技术和油压喷射技术相融合，使其在煤层中产生大量的空洞，从而使煤层的开发工作更加高效。该技术既不会对地面产生较大的破坏，还能促进裂缝的扩展和生成，施工简便、工期短，安全系数要高得多。

3.3 原油处理工艺难点

3.3.1 原油的脱水处理

目前，国内外对石油的脱水技术研究较多，但最常见的是采用沉淀法将石油从特殊设备中提取出来。该法采用水重油轻的原则，逐步将水沉淀，将油与水分离，从而实现原油的脱水。第二个办法是热的化学破乳，把破乳加入油里，一起加热，使油的黏性下降，增加油与水稠度的差异。该法降低了含在水中的乳化剂的影响，可以更好地将油和水分开。第三种方法为电除盐破乳技术，通过高电压的电场，使得小颗粒相互粘连，形成更大的液珠，在引力的影响下，加快沉降速度。或者通过直流电场力，将水凝聚到电极上，在引力的影响下，共同流下。此种方法被更多地采用。

3.3.2 原油电脱水器的使用和应用

为了达到真正的脱水作用，还必须有相应的原油脱水装置。由于石油的脱水法是通过石油和水的沉淀来实现的，因此开发出了许多具有高度抗压性的高科技设备。在此基础上，电干法是目前国内使用效率最高、处理能力最强的一种原油脱水装置。采用石油电解脱水机对输油的含水率有很大的影响。目前国内石油电解脱水机应用最多的是水平型和横向电动机。原油进入管道后，再通过喷射管道进入电脱水机，在脱水机内形成乳化液。其通过自重沉降后，通过静电干燥机的内电场，使乳化液发生凝聚，使其体积增大，从而达到了沉淀的目的，达到了脱水目的。

3.4 污水处理

当前对已开发的石油进行了脱水处理，并对其进行了特殊的处理。在处理工艺上，传统的做法是将原油排出，并将废水置于贮存箱内，以排除沉渣的影响。在除去了这些乳化油脂以后，废水再次被注射到一个缓冲器里，然后利用聚合物来发生化学反应。大量的微粒和污油就会产生，这些淤渣会被混入水中，从而将淤泥排除，然后用来进行过滤。把这些悬浮物除去，然后利用抽水机把经过过滤的水再次灌进管道进行循环，最后获得无杂质、无油的废水，从而实现废水的回收。这不仅可以节省能量，还可以利用油气资源。在油气生产中，要通过抽提、脱油、废水等工序，实现油气资源的开采和使用。在此流程中，各个环节都是重中之重，各个环节都需要不断完善，以使油田的整体发展达到最佳状态。通过对油田的脱水和废水的优化改造，可以有效地减少油田的开采费用，增加油田的产量，增加企业的经济效益。而减少废水对生态的影响，对经济效益、社会效益和环保都有重大意义。

4 我国石油天然气开发技术取得的进展

油气管线的安全运行是我国油气管线安全的重要保证。这一技术在西气东输中起到了很好的效果，它可以通过调整管道的直径来达到远距离运输的目的，节约了人力物力，并产生了巨大的经济利益，为国家作出了巨大的贡献。它对改善我国居民的生存环境、促进社会的协调发展具有重要意义。

目前，国内已着手制定较为完备的油气资源开采法律和技术标准。我们必须建立一个符合时代演进规律的新法规，对油气开采技术进行规范，以保证油气的高效使用。在此基础上，更好地利用油气资源，从而推动我国油气资源的发展，改变当前油气资源开发状况，促进可持续发展。

5 未来发展趋势

虚拟技术在油气勘探中的应用包括虚拟显示技术、储层建模与解析、钻探曲线的设计等。这些系统以虚拟技术和可视化技术为基础，为油气数字开发、集成、网络虚拟化以及协作开发等方面的应用奠定了基础。其可在一定程度上降低油气资源开采的不利影响，加速我国油气资源的开采与发展，缓解世界范围内的能源紧缺。航天遥感技术利用新的地震源、探测器和相关软件来实现远距离测量。该天线阵构成一个传送网路，可为资料及管制信号传送多条通路，结合无线电通信，方便侦查。航测技术对油气勘探技术的发展起到了很好的推动作用，与陆地勘探相比，有着特殊的优越性，可以克服地表障碍的干扰，从而大大地改善了勘探工作的质量和工作效率。在不同的操作系统上，利用SEG-Y的资料，将地震检测的软件导入一个服务器上，以生成二维和三维可视化的图形。

根据石油和天然气的特性，开展了较为系统的油气勘探地质技术的研究和建设。利用地下地层的反射性资料，对油气资源的分布及储量进行评价，为油气开发利用提供充分的资料支持，提高国内油气开发利用的效益。通过物探技术可以有效地开展油气资源的开发，并在今后大规模推广，从而推动我国油气资源的发展。

在国内，可以采用GPS技术将有关油气数据录入系统中，可以根据GPS的基本原则来判断出油井的具体方位，从而节约了很多人工。同时，这项技术的推广，大大提高了油田的开发利用效果，可以对油气的位置、形态、储量等进行精确的判断，使国内的油气资源开发技术得到了大幅度的提高，从而达到了保护油气资源的目标。

同时，海洋油气资源的利用也有很大的发展空间。我国大多数的能源都集中于海洋。海洋钻探技术可以有效地克服国内高频地震波的反射，从而探测到油层的位置。利用海上开采技术，使我国油气资源变得丰富，为国民经济的可持续发展做出了贡献。

6 结语

由于高质量传统油气资源的储备减少，油气勘探开发逐步向页岩、超深水油气、煤层气、深水油气等方向转化，这些资源因成本高、工艺技术难度大，因而需对相关技术与流程进行创新改造，实现油气勘探开发力度的稳定增长。本文针对上述问题提出了一些有效的对策，并在以后的工作中不断地进行探讨，以期找到更多的切实可行的途径，促进我国的石油开采事业的稳定发展。近年来，油气勘探工作获得了较好的效果。同时，我国将制定较为完备的法律法规，适应和规范我国油气开发技术，维护我国的生态安全。