石油采油工程技术中存在的问题与对策

万向阳 张铭心 边璐 郭奎 党亮 张鹏

延长油田股份有限公司靖边采油厂 陕西 榆林 718500

石油采油工程技术是石油开采、加工、储运的一项重要内容。但是，在石油资源日趋匮乏、环保需求不断增加的今天，对油田开采技术提出了新的挑战。上述问题的存在，不但严重影响了油田开发的效果与效率，而且还对生态环境与人体健康造成了极大的危害。研究油田开采过程中出现的问题，并提出相应的解决措施，是保证油田可持续发展的关键。通过对油田开采工程工艺研究中出现的一些问题进行了探讨，并提出了解决这些问题的措施。

1 油田概况

以国内某油田为例开展采油技术研究，这一地区属于一东翼宽缓的盆地地区，其边界断层较为发育，但其内部构造较为简单，且岩层倾角较小。该盆地主要为鼻形褶皱，有利的背斜构造是其圈闭的主要特征。从区域构造来看，该地区处于北西缘，晚白垩世开始发育，倾向西倾。研究区发育了一系列大小不等的、自东向西倾斜的鼻状凸起，这些鼻状凸起与三角洲砂体的有机组合有利于油气的聚集。

2 区块油田采油现现状和问题

2.1 开采现状

我国的采油技术起步于上世纪五十年代。当时，苏联在这项技术的开发上也扮演着重要的角色，由于中苏关系的持续恶化，我国石油生产的发展一度陷入停滞状态，各项技术都较为滞后，施工环节也不够完善，实际生产效率得不到很好的保证。我国的石油开采技术发展相对较慢，再加上国外发达国家对开采的相关技术进行了封锁，导致我国的石油开采技术落后于国外先进国家。在能源危机日趋严重的今天，石油开采本身所具有的高能耗问题也日益突出。在石油开采技术开发过程中，需要实现持续的节能减排，但是由于国内缺乏相应的技术研究，使得采油技术中的能耗问题无法得到及时、有效地解决。在开采石油时，难免会有一些污染问题，比如很多企业在进行污水处理环节，由于处理方式不当，对周边环境产生较大的影响。

在该区块的全部开发过程中，油水井开发总计 249口，每口井的单井平均日产产液2.00t，日产油量平均为1.27t，累计注入量16.90m3，总含水37.56%；该期末的累计产量为48.37×104t，总体储量为2.1%，可开采储备为7.01%，如表1所示。

表1 油田开采数据

2.2 石油开发工程技术问题

（1）低压力、低产液量、低产油量的开采模式。从石油开发历程可以发现，该区块在采油初期出现较高的产量，但后期递减速度较快。油井在投入生产早期，大多数单井每天的产液量都在5m3/d，日产油量在0.5～1m3/d，但是，日产油量却降到了3m3/d，每天的产量则降到了0.3t/d，形成低压和低产情况，是储藏量耗尽的表现[1]。

（2）油田注水开发严重落后。为达到良好的注水开发效果，应坚持“早期注水，同步注水”的原则，尤其是特低渗透储层。油田开发理论认为，延迟注水对油藏物性的影响较大，而且，随着时间的推移，很难将地层压力维持至原始水平。随着注水开发不足，油田的稳产和增产效果越来越差。

（3）井距不等、井网不规则。该区块注水起步晚，经过两年多的注水开发，目前井网尚不完善，布井不够充分。由于注水开采具有一定的规律性，且地质密度不均匀，使得注采井组的部署变得十分困难。注水井与采油井间距不同，且岩储层在平面内物理性质差异很大，较大的非均质性使得注水在各个层面表现出不同的特点，这对油田注水开发的效果产生一定的影响。

（4）天然裂缝、压裂裂缝不利于油田注水开发。经研究确认，该盆地的主地震方向为东北-西南方向，钻井生产的人工裂隙与主应力方向相吻合，现有的注采井网配置是在原有的油井网络上进行的。将原有油井改为注水井，因初始压裂规模较大，人工裂缝较多，这极大地影响了后期的注水开采效应。

（5）资金投入问题。在开采石油的时候，企业往往会通过降低成本来提高经济效益，但是在实际生产中却很难实现这样的目的。通常情况下，石油企业在开发过程中经常会投资大量的资金，但最终产出的原油往往与预期相差甚远，这是企业所不愿意看到的。究其原因，是由于采油工艺水平不高，许多采油操作还存在着不规范的情况。此外，在对周边油田的开发过程中，由于技术的不够成熟，没有明确的查明油田的实际储量，也没作出核定原油的储量，这就给实际的开发带来了很大的难度。

（6）技术效率问题。在石油开采领域，仍然存在着较多方面的不足，比如许多理论和技术上的认识还不够完善等[2]。虽然该区域的油田生产技术已经有了很大的进步，但是很多关键技术还是依靠国外，在自主研发能力上还存在着较大的差距，在创新能力上也远远不如石油工业发达的国家。而且，由于目前许多油田都处于高含水阶段，在实际的开采过程中，技术上依然存在着巨大的困难，目前的技术和设备水平还无法充分支持高含水油田的开发，因此，这就要求有关区域研发人员继续改进与创新，从技术层面、人才层面和设备层面上，解决油田采油工程实际建设中可能遇到的问题。

3 工程最优工艺方法

3.1 注水问题的解决措施

目前油田开发中存在的问题主要有注水、水驱等两个方面。在油田开发建设中，限制流完井技术和低效率的注水过程极易受生产环境的影响。与此同时，还会加重石油开采环境的恶化，如果这些问题在很长一段时间内不能得到很好的解决，将严重影响油田的开发利用。

要解决这两个问题，需要采取一些针对性强的改进措施。首先，在新油田的开发过程中，可采用当前较先进的分段压裂工艺，并与实际情况紧密结合，通过不同方式，可以有效地提高小油层的压开率，切实提升生产工艺。其次，在实际生产过程中，可以尝试采用油水井分层注水的方式，确保所获得的开采参数更加精确，从而有效地解决了注水效率低的问题。最后，为解决遥感测调技术滞后的问题，必须主动利用现有的、先进、有效的技术手段[3]，尽可能地减少测调误差，最大限度地消除人为因素的影响，从而确保所获得的测调数据的精度。

3.2 三次采油问题的应对方法

三次采油工艺中产生的污染问题，会导致地层的物理特性发生变化，从而影响到设备本身的生产效率，对这些问题必须逐一加以解决。例如对于可能发生的结垢问题，也需要采取有效的防治措施，螺旋泵防垢技术是一种物理防垢手段，此外，还可以使用高效的化学除垢剂。对于某些地层较薄、物性改变较大的地层，可采用分层注水井的方式。同时，也可以根据油层的具体情况，对三元复合驱的分层注入方式进行创新，从而全面提高实际运行效率。

3.3 周边油田高效率和低成本开发的对策

要想实现周边油田的高效、低能耗开发，就需要在进行勘探时，首先对油田的地质结构、岩石性质以及储量的大小等方面进行调查和勘测，然后根据具体的情况，制定相应的采矿工艺。在对生产工艺进行选择时，可结合实际情况，采取分段控制压裂工艺，能够有效地提高生产效率，从而进一步提高储油层的利用率和小油层的渗透率。在有了充足的经济支持之后，企业可以使用兼具技术性和环境效益的采油工艺，将其应用于油田开发利用的过程中，进一步提高采油效率。

3.4 在实际生产中大力推广节能和环保技术

选择何种石油采油工程技术往往是由不同油田企业以及油井的差异决定的。各油田企业在资金、技术、人才等方面也存在着较大的差别，因此相关企业必须根据自己的具体情况，有针对性地确定技术发展的方向。但是，在决定发展方向之前，还需要要对自己的实际情况有一个全面的了解，找出自己的实际需求和技术层面上的不足，寻求科技创新与革新的切入点，这样才能确保采油工作的更好发展。从目前的形势来看，由于油田企业的实际生产过程中，能源消耗量一般较大，因此，企业需要找出技术上的差距，进行技术创新是应具有针对性，确保自己的技术水平与未来发展的实际需要相适应。例如，在油井原油实地勘探的过程中，由于涉及到了大量的电子设备，因此，为了提高电子设备的管理水平，我们可以将这些电子设备管理方式升级为网络化方式来进行管理，并利用计算机信息技术加强对其运行状况的监测，从而更好地达到数据联动的目标[4]。这对于提高油气勘探的效率也有很大的帮助。在实际的采油工作中，要加强对井内环境的保护，尽量减少对地层造成的污染。要做到这一点，就必须在实际的生产中大力运用生物工程技术，这样才能有效地提高开采的效果。此外，为了更好地加强采油技术的发展，我们要在实际开采过程中，多使用新的工艺材料，这既可以让设备得到更好的保护，也可以提高开采效率。总之，要紧密地联系生产实践需求，充分关注采油工程技术的发展，只有这样，才能保证油田的健康稳定发展。

3.5 新工艺在油田开发中的应用

（1）信息化应用。在信息技术的普及下，包括石油企业在内的各个行业都逐步实现了信息化管理。在信息化技术发展初期，计算机就已经被运用到了石油开发中，对石油开采数据进行综合控制和处理，这也促进了石油企业的发展。随着科技的不断发展，计各项信息技术得到了纵深发展，现今，石油工业的发展更加具备信息特征，特别是在信息统计、地形渲染、生产仿真等领域，石油采油工程与信息化技术得到深度融合。因此，将信息化技术运用到石油采油工程技术中是一种必然的发展趋势。

（2）生物工程。生物技术是近年来兴起的一种新技术，在油田开发中得到了广泛的应用，主要包括以下方面。①无污染的探测技术，通过微生物来了解油井的开采状况，大幅度提高原油产量，利用微生物开展工程勘测，不但成本低廉、操作简便，而且所投入的微生物能够回收再利用，因此，这种技术在我国石油开采中的应用越来越广泛[5]。②微生物开采，也叫细菌开采，是一项新的现代石油开采新工艺，特别适合高含水率的旧油田开采。现在，细菌的培养已经从自然筛选过渡到基因工程培养阶段，因为微生物的种类很多，所以在使用这种技术的时候，必须要针对具体的情况选用适合的菌株，这样才能更好地提高油田的生产效率，从而达到预期目的。

（3）新材料的应用。随着石油开发程度的加深，社会生产生活中需要更多的原油，从整体来看，石油生产所需的原油需求如下：①选择合适的耐磨材质；②抗菌物质的选用；③提高了管线钢的韧性；④增强抗腐蚀性能，延长设备寿命；减少能源消耗，降低对环境的污染；适应了日益增加的能源需要。⑤新材料在管线连接及采油方面的应用，因其缺乏足够的经验和已有研究成果的支持，使得新材料在应用上的创新性不强，因此，有关科研工作者应加强对新型材料的研究，推动这一技术的应用和创新。

4 结束语

石油采油工程是石油领域的一个重要组成部分，但在石油资源日趋匮乏、环保需求不断增加的当下，对油田开采工艺提出了更高的要求。由于一些采油过程中的不足影响了油田开发的效果，同时对生态环境与人类健康造成了极大的危害。因此，我们要认真对待采油技术的更新和发展，并寻找下一步解决办法。总体上看，油田采油工程技术面临着严峻的问题，但是，只要我们不断地进行科学技术的创新，坚持环境保护的观念，就可以为油田的可持续发展寻找一条行之有效的途径。