采油工程新技術探索

由立春 劉兆俞 周吉星

（吉林油田公司新民采油廠作業科，吉林 松原 138000）

導言

在石油開采過程中為了進一步保持石油開采速度或提高采收率、特別是針對砂、蠟、水、稠、低滲等復雜條件下的油藏開發，近年來出現了大量的油、氣、水井增產增注的井底處理新技術。現就提高原油采收率的熱處理油層采油法、微生物采油、震動采油技術等幾項采油新技術進行簡要介紹。

1 熱處理油層采油法

熱處理油層采油法是指利用熱能加熱油藏，降低原油粘度，將原油從地下采出的一種方法。它的基本原理是通過加熱使原油粘度大大降低，改善流度比，提高波及系數，熱能還會使原油膨脹，增加原油從油藏排出的動力。此外，熱能對原油有蒸發甚至蒸餾的作用，蒸餾出的輕質餾分和前面較冷的地層接觸時會凝析下來，在前沿形成一混相帶，從而具有某種混相作用。熱處理油層采油包括蒸汽吞吐、蒸汽驅和火燒油層三種常規方法。

1.1 蒸汽吞吐采油

蒸汽吞吐就是將一定量的高溫高飽和蒸汽注入油井(吞)，關井數天（燜井），加熱油層及其原油，然后開井回采（吐）的循環采油方法。蒸汽吞吐方法是稠油開采中最常用的方法，也是工業化應用最好的熱采方法。蒸汽吞吐又稱蒸汽激勵或循環注蒸汽。蒸汽吞吐方法的優點是一次投資少、工藝技術簡單、增產快、經濟效益好，對于普通稠油及特稠油油藏，蒸汽吞吐幾乎沒有任何技術、經濟上的風險，因此這種方法已廣泛應用于稠油開采。對于稠油油藏及特稠油油藏一般都是先進行蒸汽吞吐，然后再轉向蒸汽驅。

1.2 蒸汽驅采油

在蒸汽吞吐開采稠油方法中，吞吐只能采出油井井筒附近地層中的原油，而井間仍有大量的稠油未能采出，其采收率僅為10%-20%。蒸汽吞吐后進行蒸汽驅開采，可以使一部分井間地層中的原油采出地面，稠油的采收率可進一步提高20%-30%。因此，蒸汽驅是接替蒸汽吞吐的一種稠油開采方法。與蒸汽吞吐相比，盡管蒸汽驅可以大幅度提高稠油油藏的采收率，但該方法消耗的熱能多、投資大、技術復雜程度高、風險大。因此，目前蒸汽驅的產量要比蒸汽吞吐的產量小。

蒸汽驅是指蒸汽從注入井進入油層，蒸汽穿過整個抽層。加熱油層及原油，使原油粘度降低，把原油推向生產井而采出地面。

1.3 火燒油層采油

火燒油層是向油層注人空氣(或氧氣)，通過原油的自燃或人工點火，使地層部分原油就地燃燒，利用燃燒前緣推動原油的熱采方法。

2 微生物采油技術機理

在油田開發中，利用微生物提高原油產量，即提高原油采收率。其原理是使細菌在油層中發酵，把油層作為巨大的生物反應器，將選擇的微生物注人其中，由于細菌活動及代謝產物的作用，使油層中的殘余油采出，從而提高采收率。

3 震動采油技術機理

3.1 人工地震法采油機理

人工地震法采油，是在不影響油水井正常生產的前提下，利用地面人工震源所建立起來的波動場，以頻率很低的機械波的形式傳到地層，進而對油層大面積(多口井)振動處理以達到多口井增產、增注目的的一種物理采油方法。

3.2 水力振動采油原理

水力振動采油技術，是利用由油管下入的井下振動器建立起高頻 (或低頻〕的水力脈沖波，通過脈沖波在地層中傳遞來處理油層的技術。水力脈沖波主要用子清除近井地帶的機械雜質、鉆井液和瀝青膠質沉積，破壞鹽類沉積，形成不閉合的裂縫等。在油層部位產生的振動波傳遞到地層，在強烈的膨脹一壓縮波作用下，地層會產生裂縫網。在周期性壓力下，隨著波動的深人，逐漸撐開地層深處的裂縫。與此同時，振動波也會對地層中的原油產生影響，在變應力的作用下，可以改變原油結構、降低原油的鉆度、減少表面張力、加快原油向井底的流動速度。此外，振動波還可提高儲層的驅油效率、縮短驅油時問，從而提高原油的采收率，具體表現在以下3個方面。

3.2.1 改善地層的滲透性

水力脈沖波對地層的振動作用使地層孔隙中的固態堵塞物松動，并在水壓的作用下脫落排除，達到疏松孔道的作用，當振動足夠大時，能在地層中產生裂縫網，從而提高地層的滲透性。

3.2.2 降低原油含水率

3.2.2.1 由于產層存在非均質性，因此地層微孔道中存在毛管力平衡及賈敏效應。在穩定的注采制度下，該區域的原油很難采出來，而通過振動，毛管力平衡遭到破壞，降低毛管中油水界面張力，從而清除賈敏效應，使束縛在孔道中的原油得到解放。

3.2.2.2 振動處理能解除出油孔道的堵塞物，使油產量上升，含水率下降。

3.2.2.3 降低原油的粘度

在脈沖波及聲場作用下，原油分子周期性進行排列組合。導致原油粘度降低。同時降低原油在地層孔隙中的表面張力，加快原油向井筒的流動速度。

3.2.3 聲波采油機理

聲波技術在采油過程中的應用范圍很廣，主要包括聲波防垢、聲波驅油、聲波降翰、聲波破乳脫水、聲波處理油層等方面。

采油過程中要處理地層的油、氣、水的流動間題，當然是要想到采用波的形式來進行處理的可能性。比如聲波(包括超聲)和電磁波，但聲波具有比電磁波穿透性強的特點，可以使聲波容易進入電磁波無法穿透的物質，如地層、油和水，而電磁波進人地層，很快就被吸收;所以想要通過波的形式傳遞能量去影響地層內油、水的流動，聲波是最合適的。

聲波處理油井增產的機理如下:

（1）當聲波作用于飽和的油水層時，液流在近井地層的孔隙結構內做周期性的相對運動，這種運動愈靠近井眼聲源處愈強烈，可導致滲透率的提高。

（2）在聲場中，原油分子周期性地進行結構組合排列，導致原油黏度降低。

（3）無論是強聲場還是弱聲場，都可以促使液體加速流向聲源，向井眼聚集。

（4）當井底壓力接近飽和壓力時，聲場可以脫去孔隙內液體中的氣體，分解出的氣泡脈動地穿過地層巖石的孔隙，疏通了通道。

超聲波降黏的機理為:超聲波能使石油在未凝成固相前就被分散為極細的顆粒而懸浮在油液中。由于超聲波的機械、熱化學等效應的作用，原油中一些物質的分子自旋量子及排列發生變化，使介質的電導率和表面張力下降，從而有利于減弱分子間、分子與輸油管道間的親和力，降低黏度，增加流動性。

超聲波脫蠟的機理是:超聲波在原油內振蕩產生摩擦熱，使與管壁接觸的邊界層原油軟化并增大軟化邊界層的厚度。超聲波可使原油中脫出的氣體按螺旋線向前推進，并向管壁附集而形成一層氣套，從而阻礙了石蠟在管壁上聚結;超聲波使石蠟在未凝成固相前就被分散為極細的顆粒而懸浮于油液中，在超聲波作用下，長鏈石蠟烴分子斷裂，從而降低了固化溫度。

超聲波的防垢機理是:超聲波沿管子金屬表面傳播時，引起鹽垢微粒與金屬表面之間發生剪切錯位，這種錯位是由于超聲波在金屬和流體中傳播的相速度差引起的，從而阻礙了鹽垢的形成。

由于超聲波會使原油分散成極細的顆粒而懸浮在液休中，用超聲波還可以制取穩定度好、顆粒細的乳狀液，以用于乳狀液驅油。

結束語

油田開發的中心任務是要既快又省地把石油從地下開采出來。一個油田的開發需要幾十年的時間，不僅需要一個正確的開發方案，更需要有科學的采油技術。因此，我們在實際工作中一定要注意避免墨守成規，而是要大膽的采用新方法、新技術，使我國的石油工業更上一層樓，為我國的經濟發展添磚加瓦。

[1]李穎川.采油工程[M].北京：石油工程出版社，2009.

[2]于云琦.采油工程[M].北京：石油工程出版社.2006.

[3]宋成立.采油工實用讀本[M].北京：石油工程出版社.2009.