我國石油天然氣開發技術的現狀及難點分析

趙軒，周志祥

西安石油大學，陜西西安，710065

0 引言

由于我國油氣資源分布在山區和緯度較高的區域，油氣資源的開發難度較大。為此，應加強油氣開發技術，以達到降低開發困難、節約人力物力的耗費、實現資源化和循環再用的目的。同時，要健全法制，強化行政管理，規范發展；簡化開采技術，防范油氣開采中的非法行為。2022年全球供應鏈和產業鏈都受到了沖擊，石油與化工行業也在這種形勢下積極推進復工復產，使行業經濟下滑情況得到了控制。油氣資源是國家的主要資源，是國家發展的主要支柱。但目前我國石油資源開發利用效果并不理想，且石油的對外依賴性依然很大。在這樣的大背景下，必須不斷地提高國內的油氣資源產出，并不斷地改善對環境的影響，從而提高油氣資源開發的經濟效益，促進國民經濟的快速發展[1]。

1 石油天然氣概況

在人類社會的發展中，天然氣和石油工業的興起使人類的生存環境得到了極大的改善。尤其是最近十多年來，天然氣和石油工業發展迅速。但目前油氣資源的開采過程中仍有不少難題，例如如何有效地改善油氣資源的開采過程，提高油氣資源的利用效率。

原油是一種具有燃燒性質的、以含烴為基本成分的可燃性的油類礦物。這是一種由油脂組成的混合液，其形成工藝既繁瑣又漫長。石油焦、蠟、石油化工產品、溶劑和石油中的石油類產品也可以作為石油產品和潤滑油使用[2]。

天然氣是一種含有多種氣體的碳氫化合物，它經常出現于地層中，具有可燃性、無味、無色等特點，包括甲烷、丁烷、乙烷、乙烷、丙烷、異烷烴類、二氧化碳、惰性氣體、硫化氫和蒸汽。在實際使用中，要結合油田的實際情況和油氣開發的特點，對其進行有效評價，并采用科學、合理的方式來提高我國油氣的開發利用效率。

2 我國石油天然氣開發技術的現狀

2.1 我國油氣資源探勘技術的現狀

常規的油氣資源勘探技術只能有效地尋找淺層資源，對于深層資源和海洋資源的勘探效果卻不明顯。隨著我國對油氣勘探技術的投入逐漸增大，學者們研發出了尋找深層資源和海洋資源更為有效的方式。在全球范圍內，各國對淺層油氣資源的開發已經趨于飽和，研究的重點逐漸轉移到了深層資源和海洋資源上。而我國技術的領先，卻多數是在淺層油氣資源上。盡管我國在勘探技術上的進步明顯，但是對于海洋資源中深海地區的油氣勘探技術的相關研發卻沒有取得明顯突破。

2.2 我國油氣資源勘探開發裝備的現狀

技術的進步是油氣資源開發的基礎，但是勘探開發裝備的發展對于油氣資源的開發同樣重要。裝備的進步能夠保障技術的實施，促進油氣資源產量的提高。隨著我國科技的不斷發展進步，油氣開發裝備也取得了較為明顯的改變。例如，12000米鉆、X100級管線鋼等一系列裝備的出現，在很大程度上提高了石油的開采量[3]。許多裝備較為先進，走在了國際前列。正是這些裝備的出現為我國石油天然氣開發技術的實施提供了可能性。

3 石油天然氣開發工藝難點

3.1 稠油開采難點

由于稠油具有較高的黏性，其流動性較低，給其加工、運輸和開采造成困難。此外，由于原油中含有大量的瀝青、顆粒和膠質化合物，因此易于形成網絡，從而導致黏度較低的原油凝固。重質原油的上述特性，使其在采出時存在吸氣力差、回鍋不適等問題[4]。

針對稠油的上述特性，國內目前普遍采取冷采、熱采、鉆探等方法進行開發。熱開采技術就是為了提高原油的流動性，通過加熱來制造出高溫度的水蒸汽，通過熱分解和重整稠油，最后將其重新引入蒸汽，增加采油波及體，使其與油層中的油重新凝結、與油藏中的油充分結合，以實現對重油的稀化。但是，這樣的加熱器很可能會造成套管的損傷和破裂。低溫開采技術采用了不加防沙、不加熱的方法，利用推進器進行開采，其優勢在于生成的泡沫油較為平穩，可以增加石油產量。雙中空同軸棒熱采技術是目前油田開發中的一項新技術，其工作原理是在中空棒內部設置一個獨立的中空槽，在中空棒的末端各安裝一個接線柱。

前面提到的兩條路中，空鋼管的內側導管由兩種不同材質的材料組成，外側導管由優質的合金材料制成，中間用的是一種不超過2%的中空材料，構成了一個完整的循環體系。通過對雙中空同軸連桿中的軟化水進行加熱，從而改善了井下原油的溫度，從而減小了原油的黏性[5]。雙中空同軸連桿技術維修簡單，熱效率高，綜合使用費用低，值得大力推廣。

3.2 開采煤層氣工藝難點

與傳統的天然氣儲藏方式相比，煤炭采掘具有明顯的差異。一般來說，煤中的氣體主要有溶解狀態、吸附狀態和游離狀態。其中一部分自由氣體在煤體表面上附著，隨著煤體壓強的增加，從孔隙分移出來，并在煤體中向下擴展，最后通過裂紋柵格到達了井下。

煤層瓦斯壓裂的支撐劑、液壓液、煤粉等都會對煤層氣體的壓裂產生一定的作用。采用支撐物可以確保高的滲透性，但在實際的采掘作業中，支架很可能會埋藏于基層，減少了損傷的范圍、逆向的容量。煤中的底板具有較大的吸附性，不易回復擴張，而與煤的化學液體相接觸，則會對煤體的孔隙度和滲透性能產生不利影響。由于是低氣壓、低溫度的油藏，因此，煤層的反排會增加水力流動的困難，妨礙了煤層氣的開發。煤體與CO2的反應很小，所以該技術不會對瓦斯開采造成任何不利的后果。采用脈沖法對壓裂井筒和周邊徑向裂縫進行加載，以提高儲氣區滲透性能，進而提高采收率。

水壓噴射技術是一種新型的煤層氣開采技術，將液壓密封技術、水壓破碎技術和油壓噴射技術相融合，使其在煤層中產生大量的空洞，從而使煤層的開發工作更加高效。該技術既不會對地面產生較大的破壞，還能促進裂縫的擴展和生成，施工簡便、工期短，安全系數要高得多。

3.3 原油處理工藝難點

3.3.1 原油的脫水處理

目前，國內外對石油的脫水技術研究較多，但最常見的是采用沉淀法將石油從特殊設備中提取出來。該法采用水重油輕的原則，逐步將水沉淀，將油與水分離，從而實現原油的脫水。第二個辦法是熱的化學破乳，把破乳加入油里，一起加熱，使油的黏性下降，增加油與水稠度的差異。該法降低了含在水中的乳化劑的影響，可以更好地將油和水分開。第三種方法為電除鹽破乳技術，通過高電壓的電場，使得小顆粒相互粘連，形成更大的液珠，在引力的影響下，加快沉降速度。或者通過直流電場力，將水凝聚到電極上，在引力的影響下，共同流下。此種方法被更多地采用。

3.3.2 原油電脫水器的使用和應用

為了達到真正的脫水作用，還必須有相應的原油脫水裝置。由于石油的脫水法是通過石油和水的沉淀來實現的，因此開發出了許多具有高度抗壓性的高科技設備。在此基礎上，電干法是目前國內使用效率最高、處理能力最強的一種原油脫水裝置。采用石油電解脫水機對輸油的含水率有很大的影響。目前國內石油電解脫水機應用最多的是水平型和橫向電動機。原油進入管道后，再通過噴射管道進入電脫水機，在脫水機內形成乳化液。其通過自重沉降后，通過靜電干燥機的內電場，使乳化液發生凝聚，使其體積增大，從而達到了沉淀的目的，達到了脫水目的。

3.4 污水處理

當前對已開發的石油進行了脫水處理，并對其進行了特殊的處理。在處理工藝上，傳統的做法是將原油排出，并將廢水置于貯存箱內，以排除沉渣的影響。在除去了這些乳化油脂以后，廢水再次被注射到一個緩沖器里，然后利用聚合物來發生化學反應。大量的微粒和污油就會產生，這些淤渣會被混入水中，從而將淤泥排除，然后用來進行過濾。把這些懸浮物除去，然后利用抽水機把經過過濾的水再次灌進管道進行循環，最后獲得無雜質、無油的廢水，從而實現廢水的回收。這不僅可以節省能量，還可以利用油氣資源。在油氣生產中，要通過抽提、脫油、廢水等工序，實現油氣資源的開采和使用。在此流程中，各個環節都是重中之重，各個環節都需要不斷完善，以使油田的整體發展達到最佳狀態。通過對油田的脫水和廢水的優化改造，可以有效地減少油田的開采費用，增加油田的產量，增加企業的經濟效益。而減少廢水對生態的影響，對經濟效益、社會效益和環保都有重大意義。

4 我國石油天然氣開發技術取得的進展

油氣管線的安全運行是我國油氣管線安全的重要保證。這一技術在西氣東輸中起到了很好的效果，它可以通過調整管道的直徑來達到遠距離運輸的目的，節約了人力物力，并產生了巨大的經濟利益，為國家作出了巨大的貢獻。它對改善我國居民的生存環境、促進社會的協調發展具有重要意義。

目前，國內已著手制定較為完備的油氣資源開采法律和技術標準。我們必須建立一個符合時代演進規律的新法規，對油氣開采技術進行規范，以保證油氣的高效使用。在此基礎上，更好地利用油氣資源，從而推動我國油氣資源的發展，改變當前油氣資源開發狀況，促進可持續發展。

5 未來發展趨勢

虛擬技術在油氣勘探中的應用包括虛擬顯示技術、儲層建模與解析、鉆探曲線的設計等。這些系統以虛擬技術和可視化技術為基礎，為油氣數字開發、集成、網絡虛擬化以及協作開發等方面的應用奠定了基礎。其可在一定程度上降低油氣資源開采的不利影響，加速我國油氣資源的開采與發展，緩解世界范圍內的能源緊缺。航天遙感技術利用新的地震源、探測器和相關軟件來實現遠距離測量。該天線陣構成一個傳送網路，可為資料及管制信號傳送多條通路，結合無線電通信，方便偵查。航測技術對油氣勘探技術的發展起到了很好的推動作用，與陸地勘探相比，有著特殊的優越性，可以克服地表障礙的干擾，從而大大地改善了勘探工作的質量和工作效率。在不同的操作系統上，利用SEG-Y的資料，將地震檢測的軟件導入一個服務器上，以生成二維和三維可視化的圖形。

根據石油和天然氣的特性，開展了較為系統的油氣勘探地質技術的研究和建設。利用地下地層的反射性資料，對油氣資源的分布及儲量進行評價，為油氣開發利用提供充分的資料支持，提高國內油氣開發利用的效益。通過物探技術可以有效地開展油氣資源的開發，并在今后大規模推廣，從而推動我國油氣資源的發展。

在國內，可以采用GPS技術將有關油氣數據錄入系統中，可以根據GPS的基本原則來判斷出油井的具體方位，從而節約了很多人工。同時，這項技術的推廣，大大提高了油田的開發利用效果，可以對油氣的位置、形態、儲量等進行精確的判斷，使國內的油氣資源開發技術得到了大幅度的提高，從而達到了保護油氣資源的目標。

同時，海洋油氣資源的利用也有很大的發展空間。我國大多數的能源都集中于海洋。海洋鉆探技術可以有效地克服國內高頻地震波的反射，從而探測到油層的位置。利用海上開采技術，使我國油氣資源變得豐富，為國民經濟的可持續發展做出了貢獻。

6 結語

由于高質量傳統油氣資源的儲備減少，油氣勘探開發逐步向頁巖、超深水油氣、煤層氣、深水油氣等方向轉化，這些資源因成本高、工藝技術難度大，因而需對相關技術與流程進行創新改造，實現油氣勘探開發力度的穩定增長。本文針對上述問題提出了一些有效的對策，并在以后的工作中不斷地進行探討，以期找到更多的切實可行的途徑，促進我國的石油開采事業的穩定發展。近年來，油氣勘探工作獲得了較好的效果。同時，我國將制定較為完備的法律法規，適應和規范我國油氣開發技術，維護我國的生態安全。