采油工程新技术探索

时间：2024-05-17

由立春刘兆俞周吉星

（吉林油田公司新民采油厂作业科，吉林松原 138000）

导言

在石油开采过程中为了进一步保持石油开采速度或提高采收率、特别是针对砂、蜡、水、稠、低渗等复杂条件下的油藏开发，近年来出现了大量的油、气、水井增产增注的井底处理新技术。现就提高原油采收率的热处理油层采油法、微生物采油、震动采油技术等几项采油新技术进行简要介绍。

1 热处理油层采油法

热处理油层采油法是指利用热能加热油藏，降低原油粘度，将原油从地下采出的一种方法。它的基本原理是通过加热使原油粘度大大降低，改善流度比，提高波及系数，热能还会使原油膨胀，增加原油从油藏排出的动力。此外，热能对原油有蒸发甚至蒸馏的作用，蒸馏出的轻质馏分和前面较冷的地层接触时会凝析下来，在前沿形成一混相带，从而具有某种混相作用。热处理油层采油包括蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层三种常规方法。

1.1 蒸汽吞吐采油

蒸汽吞吐就是将一定量的高温高饱和蒸汽注入油井(吞)，关井数天（焖井），加热油层及其原油，然后开井回采（吐）的循环采油方法。蒸汽吞吐方法是稠油开采中最常用的方法，也是工业化应用最好的热采方法。蒸汽吞吐又称蒸汽激励或循环注蒸汽。蒸汽吞吐方法的优点是一次投资少、工艺技术简单、增产快、经济效益好，对于普通稠油及特稠油油藏，蒸汽吞吐几乎没有任何技术、经济上的风险，因此这种方法已广泛应用于稠油开采。对于稠油油藏及特稠油油藏一般都是先进行蒸汽吞吐，然后再转向蒸汽驱。

1.2 蒸汽驱采油

在蒸汽吞吐开采稠油方法中，吞吐只能采出油井井筒附近地层中的原油，而井间仍有大量的稠油未能采出，其采收率仅为10%-20%。蒸汽吞吐后进行蒸汽驱开采，可以使一部分井间地层中的原油采出地面，稠油的采收率可进一步提高20%-30%。因此，蒸汽驱是接替蒸汽吞吐的一种稠油开采方法。与蒸汽吞吐相比，尽管蒸汽驱可以大幅度提高稠油油藏的采收率，但该方法消耗的热能多、投资大、技术复杂程度高、风险大。因此，目前蒸汽驱的产量要比蒸汽吞吐的产量小。

蒸汽驱是指蒸汽从注入井进入油层，蒸汽穿过整个抽层。加热油层及原油，使原油粘度降低，把原油推向生产井而采出地面。

1.3 火烧油层采油

火烧油层是向油层注人空气(或氧气)，通过原油的自燃或人工点火，使地层部分原油就地燃烧，利用燃烧前缘推动原油的热采方法。

2 微生物采油技术机理

在油田开发中，利用微生物提高原油产量，即提高原油采收率。其原理是使细菌在油层中发酵，把油层作为巨大的生物反应器，将选择的微生物注人其中，由于细菌活动及代谢产物的作用，使油层中的残余油采出，从而提高采收率。

3 震动采油技术机理

3.1 人工地震法采油机理

人工地震法采油，是在不影响油水井正常生产的前提下，利用地面人工震源所建立起来的波动场，以频率很低的机械波的形式传到地层，进而对油层大面积(多口井)振动处理以达到多口井增产、增注目的的一种物理采油方法。

3.2 水力振动采油原理

水力振动采油技术，是利用由油管下入的井下振动器建立起高频 (或低频〕的水力脉冲波，通过脉冲波在地层中传递来处理油层的技术。水力脉冲波主要用子清除近井地带的机械杂质、钻井液和沥青胶质沉积，破坏盐类沉积，形成不闭合的裂缝等。在油层部位产生的振动波传递到地层，在强烈的膨胀一压缩波作用下，地层会产生裂缝网。在周期性压力下，随着波动的深人，逐渐撑开地层深处的裂缝。与此同时，振动波也会对地层中的原油产生影响，在变应力的作用下，可以改变原油结构、降低原油的钻度、减少表面张力、加快原油向井底的流动速度。此外，振动波还可提高储层的驱油效率、缩短驱油时问，从而提高原油的采收率，具体表现在以下3个方面。

3.2.1 改善地层的渗透性

水力脉冲波对地层的振动作用使地层孔隙中的固态堵塞物松动，并在水压的作用下脱落排除，达到疏松孔道的作用，当振动足够大时，能在地层中产生裂缝网，从而提高地层的渗透性。

3.2.2 降低原油含水率

3.2.2.1 由于产层存在非均质性，因此地层微孔道中存在毛管力平衡及贾敏效应。在稳定的注采制度下，该区域的原油很难采出来，而通过振动，毛管力平衡遭到破坏，降低毛管中油水界面张力，从而清除贾敏效应，使束缚在孔道中的原油得到解放。

3.2.2.2 振动处理能解除出油孔道的堵塞物，使油产量上升，含水率下降。

3.2.2.3 降低原油的粘度

在脉冲波及声场作用下，原油分子周期性进行排列组合。导致原油粘度降低。同时降低原油在地层孔隙中的表面张力，加快原油向井筒的流动速度。

3.2.3 声波采油机理

声波技术在采油过程中的应用范围很广，主要包括声波防垢、声波驱油、声波降翰、声波破乳脱水、声波处理油层等方面。

采油过程中要处理地层的油、气、水的流动间题，当然是要想到采用波的形式来进行处理的可能性。比如声波(包括超声)和电磁波，但声波具有比电磁波穿透性强的特点，可以使声波容易进入电磁波无法穿透的物质，如地层、油和水，而电磁波进人地层，很快就被吸收;所以想要通过波的形式传递能量去影响地层内油、水的流动，声波是最合适的。

声波处理油井增产的机理如下:

（1）当声波作用于饱和的油水层时，液流在近井地层的孔隙结构内做周期性的相对运动，这种运动愈靠近井眼声源处愈强烈，可导致渗透率的提高。

（2）在声场中，原油分子周期性地进行结构组合排列，导致原油黏度降低。

（3）无论是强声场还是弱声场，都可以促使液体加速流向声源，向井眼聚集。

（4）当井底压力接近饱和压力时，声场可以脱去孔隙内液体中的气体，分解出的气泡脉动地穿过地层岩石的孔隙，疏通了通道。

超声波降黏的机理为:超声波能使石油在未凝成固相前就被分散为极细的颗粒而悬浮在油液中。由于超声波的机械、热化学等效应的作用，原油中一些物质的分子自旋量子及排列发生变化，使介质的电导率和表面张力下降，从而有利于减弱分子间、分子与输油管道间的亲和力，降低黏度，增加流动性。

超声波脱蜡的机理是:超声波在原油内振荡产生摩擦热，使与管壁接触的边界层原油软化并增大软化边界层的厚度。超声波可使原油中脱出的气体按螺旋线向前推进，并向管壁附集而形成一层气套，从而阻碍了石蜡在管壁上聚结;超声波使石蜡在未凝成固相前就被分散为极细的颗粒而悬浮于油液中，在超声波作用下，长链石蜡烃分子断裂，从而降低了固化温度。

超声波的防垢机理是:超声波沿管子金属表面传播时，引起盐垢微粒与金属表面之间发生剪切错位，这种错位是由于超声波在金属和流体中传播的相速度差引起的，从而阻碍了盐垢的形成。

由于超声波会使原油分散成极细的颗粒而悬浮在液休中，用超声波还可以制取稳定度好、颗粒细的乳状液，以用于乳状液驱油。