探析采油工艺技术及应用

赵洪坤　郑观辉　张志良

摘 要：近年来，我国石油消费量持续攀升，2005—2013年，原油表观消费量从2.9×108 t攀升到了4.8×108 t。但是，2013年，我国原油产量仅为2.08×108 t，对外依存度高达57.39%.原油对外依存率过高严重威胁着我国的国家能源安全。要想降低我国原油的对外依存率，必须加大石油勘探力度，不断研发新技术，使我国经济取得更快更好的发展。

关键词：采油工艺；机械采油；二氧化碳；抽油泵

中图分类号：TE355.5 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.23.141

1 概述

在我国，绝大多数油田储层沉积比较深，原油的黏度很高，含水上升速度很快，而且很多油田已经进入了开发中后期，开采难度很大。目前，面对这种情况，通常采用的应对方法是注水、注蒸汽等，但是，原油的采取率还是比较低。为了满足我国对石油能源的巨大需求，技术人员提出了一些开采效率高、经济效益好的采油技术。例如，机械采油技术、二氧化碳采油技术等，这些新兴的采油工艺要比传统采油方式的工作效率高，具有开采成本低等优点，它们已逐步成为了主要的采油工艺。

2 石油开采常用方法的工艺分析

2.1 石油开采适用性分析

在采油工作中，管式泵不仅结构简单、操作方便，还能适应于不同类型、不同供液能力的油井中，因此，它被广泛应用于采油工作中。但是，将其应用于含有汽油的油井中，抽吸效果比较差，经常出现出砂等情况。鉴于此，在实际工作中，还需要有工作经验丰富的工作人员采取相应的技术来配合设备工作。在一些低黏度的油井中，管式泵能够充分发挥其作用，它的液力反馈效果和适应性能都很好。在一些较深的油井中，由于地面黏度比较差，还需要解决下入深度和气蚀等问题。这时，不太适合使用管式泵，需要采用小排量的变频抽稠电潜泵。总的来说，管式泵能够发挥电潜泵扬程的最大效率，能适用于多种复杂的工作环境中。

2.2 石油开采抽油泵泵效分析

从技术上来看，电泵井泵效的最佳状态为80%～120%，如果泵效低于30%，就被认为泵效偏低。而泵效偏低的原因有很多，例如油井的供液不足、抽油泵的工作参数选择不正确等。由实际案例可知，大部分泵效偏低都是因为抽油泵的工作参数选择不当造成的，因此，在以后的采油工作中，工作人员要高度重视这个问题，尽量避免人为原因造成的不必要损失。

2.3 石油开采中沉没度分析

工作人员需要对油田抽油机井作沉没度设计。在此之前，首先应进行沉没度分析。由之前的案例可知，我国有95口油井的沉没度大于600 m，而这95口油井的平均沉没度在1 400 m左右。值得注意的是，在作沉没度设计时，要考虑气体对泵效的影响，从而排除可能产生的误差。另外，还可以通过增加沉没度的方式来增加压差。由于无法准确预测碳酸盐岩油藏超深井的产能，所以，在前期设计时，可以适当增大沉没度，以减少后期的维修费用。但是，也不能随意增加沉没度，要经过科学的计算后才能适当增加。

3 石油开采新工艺的研究应用

3.1 机械采油工艺

机械采油工艺可以细分为防砂式稠油泵开采和螺杆泵采油工艺。防砂式稠油泵的开采结构很简单，它主要是由泵筒、抽稠结构和环空沉砂结构组成。它的开采原理也很简单，在开采过程中，抽稠泵上行时下闸门关闭，油井内的压力增大，液体从抽油阀被抽到油管中，然后抽油泵下行，下柱塞进入进油阀，液体进入储存室中。防砂式稠油泵是石油开采技术发展中的一大进步——在泵筒上部装有一个上柱塞挡，如果机器出现停抽的情况或者正在工作，它可以防止砂子进入泵筒，避免沉砂时出现停抽或者砂卡等问题。由于螺杆泵采油工艺的技术原理比较特别，所以，在实际采油工作中它不会被经常使用。但是，在全面、系统地研究采油技术时，还是无法避免这类问题。研究螺杆泵采油技术可以使整个采油工业技术得到全面的发展和进步。螺杆泵采油技术主要包括地面驱动系统和井下螺杆泵，在采油过程中，定子和转子通过皮带的带动形成了一个密闭腔提取液体。在采油过程中，使用螺杆泵采油技术必须注意控制油井的温度，避免引发安全事故。螺杆泵采油技术与其他传统采油技术相比，具有节能、易操作等优点，但是，它的缺点是螺杆泵中的橡胶内垫容易老化、损坏。因此，在实际工作中，应该定期检查、维修螺旋泵，确保采油工作能够顺利进行。

3.2 二氧化碳采油技术

3.2.1 二氧化碳采油技术的工作原理

二氧化碳可以使原油体积膨胀，原油在溶解了二氧化碳之后体积会增大，有利于原油的流动。此时，油层中的残余物质会随着二氧化碳的溶解而膨胀并被压出孔道，使得残余物质的浓度变小。原油在溶解了二氧化碳之后黏度会下降，有利于流动。由此可见，注入二氧化碳可以明显提高驱油效率，而原本黏度很高、极难开采的原油的开采难度也大大降低了。将二氧化碳注入原油之后，其可以发挥蒸发剂的作用，萃取出大量烃类，增强原油的流动性，而一般的油井在开采了比较长的时间后，地层的压力会降低，所以，之前溶解在原油中的二氧化碳就会被释放出来，以带动生产井的回采水率。

3.2.2 二氧化碳采油技术的优势

大量实验结果和实践结果证明，二氧化碳采油技术比注水开采技术的原油采收率高。与其他传统采油技术相比，二氧化碳采油技术有很多优势：①它适用于多种油层。二氧化碳采油技术既适用于地下埋藏很深、储油能力差的油层，也可用于黏度很高、渗透率很低的油层。如果这些油层采用传统技术开采，难度会很大。另外，二氧化碳开采技术也可以用来开发新油田。②鉴于二氧化碳的气体性质，在开采过程中，它几乎不会损坏油层。③施工难度小。④二氧化碳采油技术不仅开采效果好、经济性好，而且工作效率比较高。这种方式与水驱方法相比，可以将原油开采率提升15%左右。

4 结束语

随着我国科技的不断进步，石油开采技术也在不断发展。工程师、企业技术人员应该继续努力，开发出更多的先进技术，提高采油效率，为我国工业化发展提供有力的支持。

参考文献

[1]王立军.沈阳油田机械采油系统的分析与优化[D].大连：大连理工大学，2007.

[2]张楠.国内外新技术在机械采油领域的应用研究[J].化学工程与装备，2009（7）.

〔编辑：白洁〕

Abstract： In recent years， Chinas oil consumption continued to raise， from 2005 to 2013， the apparent consumption of crude oil from 2.9×108 tons to 4.8×108 tons. However， in 2013， Chinas crude oil production is only 2.08×108 tons， external dependence as high as 57.39%. The high dependence on foreign oil is a serious threat to Chinas national energy security. In order to reduce the dependence on foreign oil， we must increase the intensity of oil exploration， and continue to develop new technologies， so that China's economy has achieved faster and better development.

Key words： production process； mechanical oil recovery； carbon dioxide； defueling pump