吳懷志 吳 昊

（1.中海油研究總院； 2.澳大利亞西奧大學(xué)）

關(guān)于海上采油工藝發(fā)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(xué)）

為提高海上油氣田的采收率，滿足企業(yè)高速高效發(fā)展的需要，采油工藝必須解決好層間矛盾、層內(nèi)矛盾及井筒自身矛盾，解決好油水分離、含油污水處理等問(wèn)題，與油藏研究、鉆完井設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)及油田生產(chǎn)等實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接，注重新技術(shù)的研究。

海上 采油工藝 發(fā)展思考 提高采收率

石油上游企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和基石是能夠發(fā)現(xiàn)更多的油氣儲(chǔ)量，而發(fā)展的質(zhì)量和快慢程度則取決于油氣產(chǎn)量的多少。假如在一定時(shí)期內(nèi)石油企業(yè)發(fā)現(xiàn)的油氣儲(chǔ)量是一定的，那么誰(shuí)的采油技術(shù)先進(jìn)，誰(shuí)能夠把采收率提高上去，誰(shuí)的發(fā)展速度和發(fā)展質(zhì)量也一定會(huì)取得更好更快的效果。因此，著力研究采油工藝技術(shù)，推動(dòng)提高采收率就有著特別重要的意義。

在石油生產(chǎn)過(guò)程中，采油工藝發(fā)揮著將油氣儲(chǔ)量轉(zhuǎn)變?yōu)橛蜌猱a(chǎn)量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為商品的橋梁和紐帶作用，是石油企業(yè)成長(zhǎng)壯大的推手。為發(fā)揮好這樣的橋梁和紐帶作用，采油工藝應(yīng)擔(dān)負(fù)起以下三大任務(wù)：第一，與其他專業(yè)密切配合，深入開(kāi)展前期研究，保證向油公司提交高質(zhì)量的油氣田開(kāi)發(fā)方案；第二，與油田生產(chǎn)密切聯(lián)系，及時(shí)協(xié)助解決生產(chǎn)過(guò)程中遇到的重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，保證油氣田開(kāi)發(fā)的高質(zhì)量和高效益；第三，適時(shí)開(kāi)展創(chuàng)新性、實(shí)用性工藝技術(shù)研究，以滿足發(fā)展的需要。為此，關(guān)于海上采油工藝的發(fā)展有如下思考。

1 作為油氣儲(chǔ)量與油氣產(chǎn)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(chǎn)之時(shí)，為了高效開(kāi)發(fā)油氣田的需要，往往選擇若干個(gè)油氣層同時(shí)射開(kāi)，同時(shí)投入生產(chǎn)。但是，由于地層的非均質(zhì)性、地層之間的壓力供給系統(tǒng)存在差異、各個(gè)地層與其中流體性質(zhì)的不同等因素[1－3]，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的生產(chǎn)以后，地層能量的衰竭程度就會(huì)產(chǎn)生差異。于是，地層向井筒內(nèi)輸送液體的能力開(kāi)始發(fā)生變化：有的地層厚度大、展布廣、地層的均質(zhì)性相對(duì)較好，壓力供給系統(tǒng)穩(wěn)定，可以繼續(xù)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(xù)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(duì)部分出水的地層有選擇地進(jìn)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(kāi)的地層打開(kāi)，使井筒在生產(chǎn)期間發(fā)揮產(chǎn)出油氣的最佳效果。

（2）解決層內(nèi)矛盾

解決層內(nèi)矛盾，就是要根據(jù)油氣井產(chǎn)量的變化，廣泛利用各種資料，對(duì)油氣層進(jìn)行合乎客觀規(guī)律性的分析。綜合使用各種技術(shù)以及實(shí)驗(yàn)[4－5]，定期或不定期地跟蹤地層內(nèi)剩余油所在的位置，弄清楚剩余油之所以存在于該區(qū)域的原因。然后，有針對(duì)性地制定措施，最大限度地把地層內(nèi)的剩余油開(kāi)采出來(lái)。

（3）解決井筒自身矛盾

由于井筒是油氣生產(chǎn)的唯一通道，所以維護(hù)好井筒，保證井筒不串、不漏，是全部獲得地層產(chǎn)出油氣的唯一保障[6－7]。為了使油氣井投入生產(chǎn)，不僅下入生產(chǎn)管柱，而且按照鉆完井設(shè)計(jì)，在完成每段鉆井作業(yè)以后，還在井筒內(nèi)下入套管。在套管與地層之間注入水泥漿，希望通過(guò)水泥漿的固化形成水泥石，不僅把套管與地層之間進(jìn)行封固，而且把地層與油氣層之間進(jìn)行封堵，以防止地層之間出現(xiàn)串槽或者漏失。但是，油氣井投產(chǎn)之后，油管和套管會(huì)因腐蝕而遭受損壞；隨著生產(chǎn)制度的變化，溫度會(huì)隨之而不斷變化，油套管與水泥石隨溫度變化而產(chǎn)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(huì)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(dǎo)致漏失或串槽。另外，由于鉆井打破了地層的應(yīng)力平衡關(guān)系，在這種被破壞的地層應(yīng)力作用下，地層會(huì)產(chǎn)生搓動(dòng)，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(huì)減少油氣商品的數(shù)量，成為企業(yè)財(cái)富的漏洞，而且可能污染某個(gè)地層，對(duì)該地層造成永久性的損害。因此，對(duì)油套管和水泥環(huán)及其2個(gè)界面的任何損壞，必須隨時(shí)探測(cè)清楚并及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，以保證油氣生產(chǎn)通道完好暢通。

2 作為油氣產(chǎn)量與商品之間的橋梁，采油工藝需要解決兩方面問(wèn)題

一般說(shuō)來(lái)，作為油氣產(chǎn)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(wèn)題：一是將產(chǎn)出的流體進(jìn)行分離，把油氣中所含的水分和雜質(zhì)脫去，以輸出符合質(zhì)量要求的商品原油；二是將分離出的含油污水進(jìn)一步處理，以達(dá)到環(huán)境保護(hù)的要求。

由于海上環(huán)境保護(hù)的要求日益嚴(yán)格，經(jīng)處理后符合標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)過(guò)處理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)以后的含油污水回注到正在生產(chǎn)油氣的地層當(dāng)中去，既能夠滿足環(huán)境保護(hù)的要求，又能夠達(dá)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(wèn)題。首先是如何長(zhǎng)期保持注水水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的問(wèn)題；其次是如何長(zhǎng)期保持注水量相對(duì)恒定的問(wèn)題；三是如何解決注入壓力隨著注入時(shí)間的延長(zhǎng)而逐步升高的問(wèn)題；四是注入流程防腐防垢的問(wèn)題。所有這些問(wèn)題都需要結(jié)合每個(gè)油氣田的具體情況，進(jìn)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(dòng)做到4個(gè)無(wú)縫銜接

（1）與油藏研究之間的無(wú)縫銜接

就采油采氣來(lái)說(shuō)，油氣藏實(shí)際上是一個(gè)流體場(chǎng)，當(dāng)在油氣藏中鉆了井，開(kāi)始生產(chǎn)的時(shí)候，這個(gè)流體場(chǎng)內(nèi)的壓力平衡就被打破了，原來(lái)儲(chǔ)存在這個(gè)流體場(chǎng)內(nèi)的壓力就逐步的由勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，通過(guò)擠壓而驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)存在這個(gè)流體場(chǎng)內(nèi)的流體從四面八方向井筒流動(dòng)，從而生產(chǎn)出油氣。研究和解決如何布井才能更為有效地利用這個(gè)流體場(chǎng)內(nèi)的能量，最大限度地把這個(gè)流體場(chǎng)內(nèi)的油氣開(kāi)采出來(lái)。對(duì)于一個(gè)封閉性的油氣藏而言，當(dāng)生產(chǎn)進(jìn)行到一定的階段以后，這個(gè)能量場(chǎng)的能量一定會(huì)出現(xiàn)衰竭。當(dāng)能量衰竭到一定程度的時(shí)候，要不要補(bǔ)充能量？如果要補(bǔ)充能量的話，如何布置注水井更合理？對(duì)于一個(gè)非封閉性的油氣藏而言，伴隨著油氣藏的開(kāi)發(fā)，近井地帶的能量會(huì)逐漸衰竭，其補(bǔ)充能量不論是邊水還是底水，都會(huì)以擠壓推進(jìn)的方式，沿著滲透率高的方向形成泄流的優(yōu)勢(shì)通道。原本作為能量補(bǔ)充的水，就會(huì)沿著這種優(yōu)勢(shì)通道，很快地推進(jìn)到生產(chǎn)井中。這種優(yōu)勢(shì)通道一旦形成，就會(huì)造成能量阻隔，而這種能量阻隔會(huì)極大地阻遏油氣向井筒輸送泄漏。因此，延緩這種優(yōu)勢(shì)通道的形成，在更廣闊的范圍內(nèi)進(jìn)一步利用這個(gè)能量場(chǎng)內(nèi)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(shè)計(jì)之間的無(wú)縫銜接

因?yàn)榫彩谦@得油氣產(chǎn)量的唯一通道，井筒在油氣藏相關(guān)位置的合理與否，對(duì)于有效利用油氣藏內(nèi)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(shè)計(jì)不僅是井眼軌跡和鉆完井程序的設(shè)計(jì)，更是若干條井眼軌跡在油氣藏整體布局的設(shè)計(jì)，是每一條井眼軌跡對(duì)油氣藏能量控制力的設(shè)計(jì)。因此，設(shè)計(jì)合理與否，對(duì)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(shí)的最終剩余油而言，都是至關(guān)重要的。同時(shí)，在鉆井過(guò)程中，當(dāng)鉆頭打開(kāi)油氣藏的時(shí)候，不僅可以獲得地層最原始的資料，而且在鉆井活動(dòng)中保護(hù)好油氣藏，對(duì)于油田投產(chǎn)后以適當(dāng)?shù)牟捎退俣?、提高采收率也是十分重要的?/p>

以完井為標(biāo)志的井筒建成以后，根據(jù)完井設(shè)計(jì)而下入井筒內(nèi)的管柱成為獲得油氣產(chǎn)量的唯一通道。隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，前述三類矛盾會(huì)逐漸產(chǎn)生，也就會(huì)逐漸地影響到油氣產(chǎn)量。完井管柱是解決這三類矛盾的依據(jù)和基礎(chǔ)，因此，要改變觀念，完井不僅僅是鉆完井工程的結(jié)束，更是采油工程的開(kāi)始。這樣，從完井設(shè)計(jì)開(kāi)始，打好后期解決三類矛盾的基礎(chǔ)，是提高采油速度和提高采收率的根本環(huán)節(jié)。

（3）與工程設(shè)計(jì)之間的無(wú)縫銜接

與工程設(shè)計(jì)之間的無(wú)縫銜接就是要充分發(fā)揮油氣產(chǎn)量與商品之間的橋梁作用，輸出合格的商品，為公司創(chuàng)造不斷增加的價(jià)值。具體說(shuō)來(lái)，有三方面的原因需要考慮：第一，根據(jù)工程設(shè)計(jì)建造的海上設(shè)施，是將油氣產(chǎn)量轉(zhuǎn)換為商品的場(chǎng)所，其生產(chǎn)流程的合理性及其可改進(jìn)性，能夠有效地展現(xiàn)企業(yè)的技術(shù)水平；第二，隨著生產(chǎn)過(guò)程的推進(jìn)，隨著對(duì)油氣藏認(rèn)識(shí)的深入，需要依據(jù)可采儲(chǔ)量的變化對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行調(diào)整并對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行改造，工程設(shè)計(jì)為這些改造提供了基礎(chǔ)；第三，隨著油氣田的老化，產(chǎn)出物中的含水越來(lái)越高，水處理的壓力越來(lái)越大，還需要留有余地，以適應(yīng)因后期變化而進(jìn)行改造的需要。

（4）與油田生產(chǎn)之間的無(wú)縫銜接

采油工藝技術(shù)還必須與油田生產(chǎn)之間做到無(wú)縫銜接，跟蹤各個(gè)油氣田、甚至某些重點(diǎn)井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并幫助他們解決問(wèn)題。由于現(xiàn)階段人力資源緊缺，還沒(méi)有力量做到動(dòng)態(tài)跟蹤。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，目前可以對(duì)油田進(jìn)行定期或不定期的訪問(wèn)，了解生產(chǎn)過(guò)程中遇到的重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，集中力量，協(xié)助解決，并在這個(gè)過(guò)程中抓緊發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)人才，以適應(yīng)今后發(fā)展的需要。所有這些，都應(yīng)在前期研究過(guò)程中給以充分考慮，以保證在油氣田壽命期間，用最小的調(diào)整、最少的投入獲得最佳的產(chǎn)出，保證公司效益最大化。

4 為滿足企業(yè)高速高效發(fā)展的需要，采油工藝要注重新技術(shù)研究

為了滿足今后公司發(fā)展的需要，不僅要集中精力對(duì)海上稠油油田開(kāi)采技術(shù)、三低油藏開(kāi)采技術(shù)、老油田穩(wěn)油控水技術(shù)等方面開(kāi)展研究，發(fā)揮作用，更要放眼全球，廣泛關(guān)注石油行業(yè)內(nèi)新技術(shù)和新工藝的最新成果和發(fā)展動(dòng)向。同時(shí)，還要充分注意到其他行業(yè)的科技成果。只要能夠?yàn)樘岣吆透纳撇捎图夹g(shù)所用，就要通過(guò)自主研發(fā)、合作研發(fā)、或者直接引進(jìn)的形式，來(lái)滿足企業(yè)高速高效發(fā)展的需要。

目前，采油工藝要注重以下7個(gè)方面的技術(shù)研究：①以提高采收率為目標(biāo)的井筒檢測(cè)和維護(hù)技術(shù)；②不起管柱、不壓井的穩(wěn)油控水技術(shù)；③高效分離技術(shù)；④高效水處理技術(shù)；⑤穩(wěn)恒注水技術(shù)；⑥深層調(diào)剖技術(shù)；⑦根據(jù)石油工業(yè)的的需要，移植并完善其他行業(yè)可以用以提高采收率的技術(shù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

提高采收率是油田開(kāi)發(fā)長(zhǎng)期關(guān)注的問(wèn)題。本文就采油工藝在提高采收率方面的發(fā)展作了初步探討。隨著海洋石油開(kāi)發(fā)的不斷發(fā)展，對(duì)新技術(shù)的需求越來(lái)越高，要不斷地超越自我，不斷地創(chuàng)新思維，創(chuàng)新技術(shù)，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)又好又快的發(fā)展目標(biāo)做出更大的貢獻(xiàn)。

[1] 韓大匡，萬(wàn)仁溥等.中國(guó)油藏開(kāi)發(fā)模式叢：多層砂巖油藏開(kāi)發(fā)模式[M].北京：石油工業(yè)出版社，1999.

[2] 周守為.海上油田高效開(kāi)發(fā)新模式探索與實(shí)踐[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007.

[3] 鄒信波，羅東紅，劉永杰，等.海陸過(guò)渡相塊狀砂巖油藏“內(nèi)嵌”夾層對(duì)開(kāi)發(fā)效果的影響及開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)策[J].中國(guó)海上油氣，2010，22（5）：309－313.

[4] 袁士義.中國(guó)石油“十五”科技進(jìn)展叢書(shū)：油氣藏工程技術(shù)進(jìn)展[M].北京：石油工業(yè)出版社，2006.

[5] 袁士義.化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)提高石油采收率的基礎(chǔ)研究[M].北京：石油工業(yè)出版社，2010.

[6] 吳懷志.關(guān)于油田服務(wù)企業(yè)成長(zhǎng)的思考[J].中國(guó)石油和化工經(jīng)濟(jì)分析，2007（15）：46－47.

[7] 丘宗杰.海上采油工藝新技術(shù)與實(shí)踐[M].北京：石油工業(yè)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(jí)工程師，1982年畢業(yè)于原華東石油學(xué)院采油專業(yè)，現(xiàn)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(qū)東直門外小街6號(hào)海油大廈（郵編：100027）。

2011－10－19

（編輯：崔護(hù)社 孫豐成）