關于海上采油工藝發展的思考

吳懷志 吳 昊

（1.中海油研究總院； 2.澳大利亞西奧大學）

關于海上采油工藝發展的思考

吳懷志1吳 昊2

（1.中海油研究總院； 2.澳大利亞西奧大學）

為提高海上油氣田的采收率，滿足企業高速高效發展的需要，采油工藝必須解決好層間矛盾、層內矛盾及井筒自身矛盾，解決好油水分離、含油污水處理等問題，與油藏研究、鉆完井設計、工程設計及油田生產等實現無縫銜接，注重新技術的研究。

海上 采油工藝 發展思考 提高采收率

石油上游企業發展的基礎和基石是能夠發現更多的油氣儲量，而發展的質量和快慢程度則取決于油氣產量的多少。假如在一定時期內石油企業發現的油氣儲量是一定的，那么誰的采油技術先進，誰能夠把采收率提高上去，誰的發展速度和發展質量也一定會取得更好更快的效果。因此，著力研究采油工藝技術，推動提高采收率就有著特別重要的意義。

在石油生產過程中，采油工藝發揮著將油氣儲量轉變為油氣產量，進而轉化為商品的橋梁和紐帶作用，是石油企業成長壯大的推手。為發揮好這樣的橋梁和紐帶作用，采油工藝應擔負起以下三大任務：第一，與其他專業密切配合，深入開展前期研究，保證向油公司提交高質量的油氣田開發方案；第二，與油田生產密切聯系，及時協助解決生產過程中遇到的重點難點問題，保證油氣田開發的高質量和高效益；第三，適時開展創新性、實用性工藝技術研究，以滿足發展的需要。為此，關于海上采油工藝的發展有如下思考。

1 作為油氣儲量與油氣產量的橋梁，采油工藝需要解決三類矛盾

（1）解決層間矛盾

在油氣井投產之時，為了高效開發油氣田的需要，往往選擇若干個油氣層同時射開，同時投入生產。但是，由于地層的非均質性、地層之間的壓力供給系統存在差異、各個地層與其中流體性質的不同等因素[1－3]，經過一段時間的生產以后，地層能量的衰竭程度就會產生差異。于是，地層向井筒內輸送液體的能力開始發生變化：有的地層厚度大、展布廣、地層的均質性相對較好，壓力供給系統穩定，可以繼續向井筒供給油氣；有的地層則由于種種原因停止了向井筒供給油氣；有的地層雖然繼續向井筒供給液體，但是油氣的成分在減少，而水的成分在增加；而有的地層不但停止了向井筒供給液體，反而從井筒向地層吸入液體。注重層間矛盾，就是要把這種從井筒吸入液體的地層和停止向井筒供液的地層堵住。對部分出水的地層有選擇地進行控制，使流出油氣的比例提高。解決層間矛盾，就是把該堵的地層堵住，把該開的地層打開，使井筒在生產期間發揮產出油氣的最佳效果。

（2）解決層內矛盾

解決層內矛盾，就是要根據油氣井產量的變化，廣泛利用各種資料，對油氣層進行合乎客觀規律性的分析。綜合使用各種技術以及實驗[4－5]，定期或不定期地跟蹤地層內剩余油所在的位置，弄清楚剩余油之所以存在于該區域的原因。然后，有針對性地制定措施，最大限度地把地層內的剩余油開采出來。

（3）解決井筒自身矛盾

由于井筒是油氣生產的唯一通道，所以維護好井筒，保證井筒不串、不漏，是全部獲得地層產出油氣的唯一保障[6－7]。為了使油氣井投入生產，不僅下入生產管柱，而且按照鉆完井設計，在完成每段鉆井作業以后，還在井筒內下入套管。在套管與地層之間注入水泥漿，希望通過水泥漿的固化形成水泥石，不僅把套管與地層之間進行封固，而且把地層與油氣層之間進行封堵，以防止地層之間出現串槽或者漏失。但是，油氣井投產之后，油管和套管會因腐蝕而遭受損壞；隨著生產制度的變化，溫度會隨之而不斷變化，油套管與水泥石隨溫度變化而產生熱脹冷縮的幅度存在著很大差異。這種變化幅度上的差異會破壞水泥石與套管之間形成的第一界面，甚至破壞水泥石與地層之間形成的第二界面，從而導致漏失或串槽。另外，由于鉆井打破了地層的應力平衡關系，在這種被破壞的地層應力作用下，地層會產生搓動，從而擠壞水泥石，甚至使套管變形或者斷裂。上述所有原因造成的漏失和串槽，不僅會減少油氣商品的數量，成為企業財富的漏洞，而且可能污染某個地層，對該地層造成永久性的損害。因此，對油套管和水泥環及其2個界面的任何損壞，必須隨時探測清楚并及時進行修復，以保證油氣生產通道完好暢通。

2 作為油氣產量與商品之間的橋梁，采油工藝需要解決兩方面問題

一般說來，作為油氣產量與商品之間的橋梁，采油工藝需要解決好以下兩方面的問題：一是將產出的流體進行分離，把油氣中所含的水分和雜質脫去，以輸出符合質量要求的商品原油；二是將分離出的含油污水進一步處理，以達到環境保護的要求。

由于海上環境保護的要求日益嚴格，經處理后符合標準的污水，將不再允許向海中排放。因此，將處理合格后的含油污水回注到地層里面將成為唯一的選擇。雖然把經過處理達到標準以后的含油污水回注到正在生產油氣的地層當中去，既能夠滿足環境保護的要求，又能夠達到保持地層能量、提高采收率的目的，但是這并不是一件輕而易舉的事情，還存在著很多不容易克服的困難和需要解決的問題。首先是如何長期保持注水水質相對穩定的問題；其次是如何長期保持注水量相對恒定的問題；三是如何解決注入壓力隨著注入時間的延長而逐步升高的問題；四是注入流程防腐防垢的問題。所有這些問題都需要結合每個油氣田的具體情況，進行深入研究，不斷探索解決的辦法和途徑。

3 在前期研究階段，采油工藝要主動做到4個無縫銜接

（1）與油藏研究之間的無縫銜接

就采油采氣來說，油氣藏實際上是一個流體場，當在油氣藏中鉆了井，開始生產的時候，這個流體場內的壓力平衡就被打破了，原來儲存在這個流體場內的壓力就逐步的由勢能轉化為動能，通過擠壓而驅動儲存在這個流體場內的流體從四面八方向井筒流動，從而生產出油氣。研究和解決如何布井才能更為有效地利用這個流體場內的能量，最大限度地把這個流體場內的油氣開采出來。對于一個封閉性的油氣藏而言，當生產進行到一定的階段以后，這個能量場的能量一定會出現衰竭。當能量衰竭到一定程度的時候，要不要補充能量？如果要補充能量的話，如何布置注水井更合理？對于一個非封閉性的油氣藏而言，伴隨著油氣藏的開發，近井地帶的能量會逐漸衰竭，其補充能量不論是邊水還是底水，都會以擠壓推進的方式，沿著滲透率高的方向形成泄流的優勢通道。原本作為能量補充的水，就會沿著這種優勢通道，很快地推進到生產井中。這種優勢通道一旦形成，就會造成能量阻隔，而這種能量阻隔會極大地阻遏油氣向井筒輸送泄漏。因此，延緩這種優勢通道的形成，在更廣闊的范圍內進一步利用這個能量場內的能量，提高油氣采收率，就成為研究課題之一。

（2）與鉆完井設計之間的無縫銜接

因為井筒是獲得油氣產量的唯一通道，井筒在油氣藏相關位置的合理與否，對于有效利用油氣藏內的能量（包括人工注入能量），提高油氣藏的泄油效果和采收率都具有十分重要的意義。因此，鉆完井設計不僅是井眼軌跡和鉆完井程序的設計，更是若干條井眼軌跡在油氣藏整體布局的設計，是每一條井眼軌跡對油氣藏能量控制力的設計。因此，設計合理與否，對于充分利用油氣藏的能量、提高采收率、以至減少油氣藏廢棄時的最終剩余油而言，都是至關重要的。同時，在鉆井過程中，當鉆頭打開油氣藏的時候，不僅可以獲得地層最原始的資料，而且在鉆井活動中保護好油氣藏，對于油田投產后以適當的采油速度、提高采收率也是十分重要的。

以完井為標志的井筒建成以后，根據完井設計而下入井筒內的管柱成為獲得油氣產量的唯一通道。隨著生產時間的延長，前述三類矛盾會逐漸產生，也就會逐漸地影響到油氣產量。完井管柱是解決這三類矛盾的依據和基礎，因此，要改變觀念，完井不僅僅是鉆完井工程的結束，更是采油工程的開始。這樣，從完井設計開始，打好后期解決三類矛盾的基礎，是提高采油速度和提高采收率的根本環節。

（3）與工程設計之間的無縫銜接

與工程設計之間的無縫銜接就是要充分發揮油氣產量與商品之間的橋梁作用，輸出合格的商品，為公司創造不斷增加的價值。具體說來，有三方面的原因需要考慮：第一，根據工程設計建造的海上設施，是將油氣產量轉換為商品的場所，其生產流程的合理性及其可改進性，能夠有效地展現企業的技術水平；第二，隨著生產過程的推進，隨著對油氣藏認識的深入，需要依據可采儲量的變化對產量進行調整并對生產流程進行改造，工程設計為這些改造提供了基礎；第三，隨著油氣田的老化，產出物中的含水越來越高，水處理的壓力越來越大，還需要留有余地，以適應因后期變化而進行改造的需要。

（4）與油田生產之間的無縫銜接

采油工藝技術還必須與油田生產之間做到無縫銜接，跟蹤各個油氣田、甚至某些重點井的生產動態，及時發現問題并幫助他們解決問題。由于現階段人力資源緊缺，還沒有力量做到動態跟蹤。針對這個問題，目前可以對油田進行定期或不定期的訪問，了解生產過程中遇到的重點難點問題，集中力量，協助解決，并在這個過程中抓緊發現和培養人才，以適應今后發展的需要。所有這些，都應在前期研究過程中給以充分考慮，以保證在油氣田壽命期間，用最小的調整、最少的投入獲得最佳的產出，保證公司效益最大化。

4 為滿足企業高速高效發展的需要，采油工藝要注重新技術研究

為了滿足今后公司發展的需要，不僅要集中精力對海上稠油油田開采技術、三低油藏開采技術、老油田穩油控水技術等方面開展研究，發揮作用，更要放眼全球，廣泛關注石油行業內新技術和新工藝的最新成果和發展動向。同時，還要充分注意到其他行業的科技成果。只要能夠為提高和改善采油技術所用，就要通過自主研發、合作研發、或者直接引進的形式，來滿足企業高速高效發展的需要。

目前，采油工藝要注重以下7個方面的技術研究：①以提高采收率為目標的井筒檢測和維護技術；②不起管柱、不壓井的穩油控水技術；③高效分離技術；④高效水處理技術；⑤穩恒注水技術；⑥深層調剖技術；⑦根據石油工業的的需要，移植并完善其他行業可以用以提高采收率的技術。

5 結束語

提高采收率是油田開發長期關注的問題。本文就采油工藝在提高采收率方面的發展作了初步探討。隨著海洋石油開發的不斷發展，對新技術的需求越來越高，要不斷地超越自我，不斷地創新思維，創新技術，為企業實現又好又快的發展目標做出更大的貢獻。

[1] 韓大匡，萬仁溥等.中國油藏開發模式叢：多層砂巖油藏開發模式[M].北京：石油工業出版社，1999.

[2] 周守為.海上油田高效開發新模式探索與實踐[M].北京：石油工業出版社，2007.

[3] 鄒信波，羅東紅，劉永杰，等.海陸過渡相塊狀砂巖油藏“內嵌”夾層對開發效果的影響及開發技術對策[J].中國海上油氣，2010，22（5）：309－313.

[4] 袁士義.中國石油“十五”科技進展叢書：油氣藏工程技術進展[M].北京：石油工業出版社，2006.

[5] 袁士義.化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究[M].北京：石油工業出版社，2010.

[6] 吳懷志.關于油田服務企業成長的思考[J].中國石油和化工經濟分析，2007（15）：46－47.

[7] 丘宗杰.海上采油工藝新技術與實踐[M].北京：石油工業出版社，2009.

Thinking about development of offshore petroleum engineering

Wu Huaizhi1Wu Hao2
（1.CNOOC Research Institute，Beijing，China，100027；2.The University of Western Australia，Crawley Perth，Australia，6009）

To enhance oil recovery of offshore oil and gas fields and meet the needs of rapid and efficient enterprise development，the petroleum engineering must resolve the interlayer contradiction，Intra formation contradiction and bore hole contradiction；solve the problems in oil and water separation and oily water treatment；integrate the reservoir research，drilling and completion design and engineering design seamlessly；as well as focus on the new technology researches.

offshore；petroleum engineering；thinking about development；EOR

吳懷志，男，高級工程師，1982年畢業于原華東石油學院采油專業，現任中海油研究總院采油總師，目前主要從事海上采油工藝研究。地址：北京市東城區東直門外小街6號海油大廈（郵編：100027）。

2011－10－19

（編輯：崔護社 孫豐成）