吳曉東，潘 振

（延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西延安 717600）

1 石油開采技術(shù)介紹

1.1 水平井鉆進(jìn)

水平井鉆進(jìn)屬于石油開采階段利用的重要技術(shù)之一，利用定向井讓井身能夠沿著設(shè)計(jì)方向進(jìn)行鉆進(jìn)，并且跟隨設(shè)計(jì)井眼或者軌道鉆進(jìn)。水平井傾角最高能夠達(dá)到90°，水平井是為立足定向鉆進(jìn)而發(fā)展的技術(shù)，鉆進(jìn)階段，可通過相關(guān)技術(shù)控制鉆頭軌跡，讓鉆進(jìn)方向和油層相同，將采收效率提升。該技術(shù)的運(yùn)用適合老井產(chǎn)能恢復(fù)，還能低地滲透油田、重油稠油等油藏進(jìn)行開發(fā)，適合具有垂直裂縫油藏開發(fā)，能夠穿過多層陡峭油層，效果等同于多個直井的共同應(yīng)用。在水平井的應(yīng)用之下，能夠?qū)δ康膶拥刭|(zhì)信息資料進(jìn)行收集，控制鉆進(jìn)階段對于環(huán)境產(chǎn)生污染[1]。

1.2 GIS技術(shù)

GIS技術(shù)稱為地理信息化系統(tǒng)，借助計(jì)算機(jī)軟硬件對于地表信息、地理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過分析和處理，輔助石油開采工作進(jìn)行。應(yīng)用該技術(shù)可以對油田地質(zhì)信息進(jìn)行準(zhǔn)確勘探，因?yàn)橄到y(tǒng)能夠儲存大量數(shù)據(jù)，便于信息查詢，管理功能強(qiáng)大，所以應(yīng)用可行性相對較高。

1.3 三次采油

1.3.1 化學(xué)驅(qū)油

化學(xué)驅(qū)油即指將化學(xué)劑加入在油藏注水之中，使得驅(qū)替物質(zhì)的流體性能發(fā)生改變，進(jìn)而使流體、原油界面性質(zhì)發(fā)生改變，優(yōu)化二者流速比，對于界面張力進(jìn)行控制，屬于采收率提升的重要需要技術(shù)。化學(xué)驅(qū)油有4種方法：①聚合物驅(qū)油；②表面活性劑驅(qū)油，③堿驅(qū)油；④三元復(fù)合驅(qū)油。

1.3.2 氣驅(qū)油

氣驅(qū)有主要是利用混合相、非混合相氣體進(jìn)行驅(qū)油。其中混合相驅(qū)利用驅(qū)動介質(zhì)、被驅(qū)動介質(zhì)之間溶解產(chǎn)生混合相，提高洗油效率。非混合相驅(qū)是利用驅(qū)油劑進(jìn)行驅(qū)油，將混合相向原油當(dāng)中注入，使其膨脹，降低油黏度，提高采收率。

1.3.3 熱力采油

對于稠油開采，可以采取熱力采油技術(shù)，主要是通過熱能對于油藏進(jìn)行加熱，以實(shí)現(xiàn)原油黏度降低，將原油地下采收率不斷提高。熱力采油包括如下四種方法：蒸汽吞吐法、蒸汽驅(qū)油法、火燒油層法、SAGD法。

1.3.4 微生物采油

微生物采油技術(shù)（簡稱MEOR）屬于當(dāng)前石油開采過程技術(shù)含量較高的綠色環(huán)保技術(shù)類型之一。MEOR技術(shù)應(yīng)用階段是將微生物、營養(yǎng)源共同向地下油層注入，通過微生物新陳代謝而產(chǎn)生聚合物、活性物質(zhì)和有機(jī)酸，將原油的采收效率不斷提升。因?yàn)槲⑸锬軌驅(qū)⑺鳛樯L介質(zhì)，糖類作為營養(yǎng)物質(zhì)，技術(shù)應(yīng)用流程簡便，能夠利用注水管將其向地層注入，還能跟隨油藏自由流動，作用范圍大，微生物向井下注入以后，不必采取加壓這一措施，對于油層也不會產(chǎn)生損傷，還能解決油井在生產(chǎn)過程出現(xiàn)的各類問題，采油成本低、效益高。

2 石油開采技術(shù)的運(yùn)用

2.1 水平井鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用

2.1.1 控制井身軌跡

在采油工程當(dāng)中，運(yùn)用水平井鉆進(jìn)技術(shù)，核心內(nèi)容即為井身軌跡的控制，該技術(shù)可貫穿于鉆井整個過程，無論是鉆具選擇，又或者測量技術(shù)使用，還是井底預(yù)測，和井身軌跡的控制均相關(guān)。整體來講，直井段需控制井身狀態(tài)直順，以防軌跡漂移現(xiàn)象出現(xiàn)，增加定向鉆進(jìn)的困難。鉆進(jìn)階段，應(yīng)高度關(guān)注巖屑堆積的預(yù)防，使鉆具可以較大的幅度鉆進(jìn)，且井眼狀態(tài)暢通。對于造斜段與水平段之間的軌跡控制，還需借助水鉆測量儀、導(dǎo)向軌控制、跟蹤與監(jiān)測以及水平井軟件各類技術(shù)綜合控制。

利用導(dǎo)向鉆進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)完成水平井施工十分關(guān)鍵，其在軌跡控制方面可按照剖面要求、實(shí)際情況，借助轉(zhuǎn)盤鉆交替、定向造斜多種技術(shù)對于井身軌跡展開調(diào)整，這樣軌跡能夠按照預(yù)測方向發(fā)展，達(dá)到對應(yīng)目標(biāo)，保持井眼光滑，將巖屑消除，確保鉆井安全。

利用軌跡監(jiān)測與控制技術(shù)，需要借助測量儀器，選擇科學(xué)的測量方法，作為控制井眼軌跡的重要依據(jù)，利用MWD測量儀展開測量，對于數(shù)據(jù)信息采取處理，通過跟蹤描述，預(yù)測鉆井信息，并結(jié)合剖面發(fā)展對于鉆井參數(shù)及時調(diào)整。

按照水平井軟件、軌跡追蹤等技術(shù)預(yù)測結(jié)果，合理選擇組合鉆具，完成井眼造斜，井底井斜，如果方位預(yù)測等結(jié)果存在誤差，那么上述技術(shù)的運(yùn)用對于井眼軌跡的控制可以產(chǎn)生重要影響。

為了對于穩(wěn)斜段、水平段等軌跡展開控制，考慮到水平井施工階段，鉆具處于造斜強(qiáng)度方面具有唯一性，因而受到造斜段的累積誤差影響，使得鉆井軌跡、軸線二者之間相偏離。此時，可以調(diào)整穩(wěn)斜段長度，這樣可確保后續(xù)造斜段和設(shè)計(jì)曲線能夠更吻合。需要注意，若偏差過大，應(yīng)該重新設(shè)計(jì)井眼軸線。在穩(wěn)斜段技術(shù)應(yīng)用應(yīng)該保證鉆具穩(wěn)定，不可出現(xiàn)降斜、方位漂移等問題，鉆進(jìn)參數(shù)的控制應(yīng)該合理。如果斜井較長，鉆頭可能受到斜側(cè)向力影響，控制水平井鉆孔頂角超過86°，保持方位穩(wěn)定、鉆具穩(wěn)定。除此之外，水平井施工階段，需要借助重加壓鉆頭，使用加壓鉆具工藝，配合側(cè)斜定向與井內(nèi)排粉相關(guān)技術(shù)。此外，還可選擇泵入保壓技術(shù)輔助測斜定向，這樣可靈活控制泥漿參數(shù)[2]。

2.1.2 中井和完井

完井階段，關(guān)鍵工序?yàn)橥ň⑾绿坠?，如若套管的剛度大，可能在彎曲井段出現(xiàn)變形困難，因此，可以按照控制軌來分配造斜率，掌握井眼軌跡調(diào)整與控制方法，輔助通井工作實(shí)施，為套管順利向其中放入提供支持，保證固井工作順利進(jìn)行。

2.1.3 合理使用鉆井液

要將鉆井過程產(chǎn)生的鉆斜帶出地面，確保井眼的清潔程度，讓井壁狀態(tài)保持穩(wěn)定，使用階段，鉆井液功能應(yīng)滿足下列要求：①密度合理，可使地層壓力保持平衡，規(guī)避地層失穩(wěn)問題發(fā)生；②流動性優(yōu)良，可將懸浮物攜帶走。運(yùn)用綜合技術(shù)來清除鉆屑。在整井段可使用中空導(dǎo)向鉆，運(yùn)用大排量循環(huán)，清除巖屑；在大斜度段或者水平段，應(yīng)該使用攜帶能力超強(qiáng)的鉆井液；③鉆井液、完井液擁有良好的潤滑能力；④鉆井液的性能和清潔度穩(wěn)定；⑤對于轉(zhuǎn)速靈活控制，降低鉆屑量產(chǎn)生。

2.2 GIS技術(shù)的應(yīng)用

石油開采環(huán)節(jié)，GIS技術(shù)的應(yīng)用能夠輔助勘探信息的獲取，對于勘探數(shù)據(jù)庫進(jìn)行建立，數(shù)據(jù)信息的集成和可視化管理都能起到重要支持作用。利用GIS系統(tǒng)，整合油田地質(zhì)相關(guān)信息，無論是二維數(shù)據(jù)還是三維數(shù)據(jù)，都能集中獲取，便于信息查詢，合理應(yīng)用該系統(tǒng)能夠?qū)⑾噜弲^(qū)域圖例拼接差、圖符號差異問題解決，對于空間展開可視化分析，為復(fù)雜油田地質(zhì)信息的深入研究提供支持。在石油開發(fā)方面，GIS應(yīng)用能夠輔助數(shù)據(jù)分析。然而，該技術(shù)運(yùn)用也存在局限性問題，即適合石油開采的相關(guān)模型庫少，借助信息化系統(tǒng)可對GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，但是因?yàn)樘幚砟K的缺少，對于技術(shù)普及產(chǎn)生影響。未來，應(yīng)該加大力度開發(fā)模型庫，才能發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，對于相關(guān)數(shù)據(jù)深度分析[3]。

2.3 三次采油技術(shù)的應(yīng)用

2.3.1 化學(xué)驅(qū)油的應(yīng)用

化學(xué)驅(qū)油技術(shù)應(yīng)用，適合應(yīng)用在稀油的驅(qū)動方面，原油密度不超過0.968g/cm3，黏度在150mPa·s；對于水質(zhì)的要求也相對較高，內(nèi)部不可含有三價的金屬離子，鈣鎂離子濃度在500ml/L左右，礦化度不超過4 000mg/L；對于油藏要求為，溫度在70℃左右，不超過90℃，深度在2 740m之內(nèi)，油層厚度大，油水井的對應(yīng)關(guān)系相對較好，增產(chǎn)潛力較大?；瘜W(xué)驅(qū)油的應(yīng)用可能受到聚合物、環(huán)境條件、污水處理、接替技術(shù)、參與聚合物等方面內(nèi)容限制。

利用表面活性劑進(jìn)行驅(qū)油，能夠減小油水界面的張力，將親油巖石濕潤程度改變，讓原油乳化，提高滲透層流動阻力，降低原油黏度。該技術(shù)的運(yùn)用存在的不足之處是成本過高。

應(yīng)用堿性物質(zhì)驅(qū)油主要是在注入水內(nèi)添加堿性物質(zhì)，利用堿性物質(zhì)和原油內(nèi)部有機(jī)酸之間的反應(yīng)，生成表面活性劑，以降低水和油的界面張力，將波及系數(shù)、驅(qū)油效率不斷提高。該技術(shù)適用條件是原油內(nèi)部酸值相對較高，如果酸值不超過0.2mg·g·L那么不可使用此方法進(jìn)行驅(qū)油。在原油當(dāng)中，石油酸、堿等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)能夠生成表面活性劑?？衫玫膲A性物質(zhì)包括氫氧化鈉、原硅酸鈉和硅酸鈉等。

利用三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)，是按照特定比例調(diào)配堿性物質(zhì)、聚合物、表面活性劑，之后將其向地層內(nèi)注入，使三者之間產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，增加驅(qū)替液黏度，使原油采收率不斷提升。該技術(shù)應(yīng)用成本低廉，驅(qū)油能力較強(qiáng)，可將油層吸水界面改善，降低原油對于表面活性劑吸附量。此外，該技術(shù)運(yùn)用也存在不同程度缺點(diǎn)，如設(shè)備容易腐蝕，采出液處理不當(dāng)，可能腐蝕 管道[4]。

2.3.2 氣驅(qū)油的應(yīng)用

氣驅(qū)方法根據(jù)氣源進(jìn)行分類，可以分為二氧化碳驅(qū)、液化石油氣驅(qū)、氮?dú)怛?qū)和煙道氣驅(qū)。利用二氧化碳驅(qū)技術(shù)，是向油層當(dāng)中注入二氧化碳?xì)怏w，讓原油黏度降低，酸化巖石，受到壓力作用完成氣驅(qū)過程。利用液化石油氣驅(qū)技術(shù)，混合相界面張力等于0，吸油效率相對較高，混合以后原油黏度會降低，流速提高，對于驅(qū)油介質(zhì)、原油流速之比具有改善作用。利用氮?dú)怛?qū)技術(shù)是向油井中注入氮?dú)?，在油層環(huán)境之下，氮?dú)饪赡苄纬膳菽?，對于?qū)油效率的提升可產(chǎn)生影響，還可起到封堵竄流、調(diào)整液面等作用。煙道氣驅(qū)對于原油采收率提升效果在二氧化碳、氮?dú)獾闰?qū)動技術(shù)之間，因?yàn)闊煔庵畠?nèi)存在二氧化碳?xì)怏w，還具備氮?dú)怛?qū)油特性，可應(yīng)用在重質(zhì)油藏的開采。

2.3.3 熱力采油的應(yīng)用

利用蒸汽吞吐方法是周期性向油井注入蒸汽，之后關(guān)閉油井，經(jīng)過一段時間以后，蒸汽能夠向油層擴(kuò)散，之后重新開井，可將重油產(chǎn)量增加。原理是通過加熱降低原油黏度，或者在回采階段將油井內(nèi)余熱回收，借助蒸汽吞吐作用，改善油層的滲透率，產(chǎn)生解堵作用。

利用蒸汽驅(qū)油方法，主要是向油井內(nèi)注入干蒸汽，通過蒸汽加熱油層，減小原油黏度，蒸汽被注入地層以后，可變成熱流體，驅(qū)趕原油使其流入周圍生產(chǎn)井，開采到地面。

利用火燒油層這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行石油開采，是通過油層生熱方法進(jìn)行采油，從一口井內(nèi)連續(xù)注入含氧介質(zhì)，使其和地層內(nèi)部原油之間發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生氣體、熱量，對于地層原油進(jìn)行驅(qū)動，提高原油采出率。原理是高溫和低溫氧化，裂解熱蒸餾、氣體驅(qū)動和加熱降黏等[5]。

利用SAGD技術(shù)進(jìn)行采油，主要是通過蒸汽來輔助重力泄油，將蒸汽自由#井底部區(qū)域附近水平生產(chǎn)井的上方向油藏內(nèi)注入，當(dāng)原油被加熱以后，蒸汽冷凝，能夠從油藏底部水平井產(chǎn)出。利用該采油技術(shù)，原理就是向井內(nèi)注入蒸汽，使地層中形成蒸汽腔覆蓋在上方，蒸汽逐漸向側(cè)面擴(kuò)展，和油層原油之間產(chǎn)生熱交換，加熱以后原油、蒸汽冷凝水可以受到重力作用，向水平生產(chǎn)井泄下，并且產(chǎn)出。

2.3.4 微生物采油技術(shù)的應(yīng)用

利用MEOR技術(shù)進(jìn)行采油，需要滿足微生物生存條件，對于油層溫度要求為不超過120℃，地下砷、鎳、汞等有毒物質(zhì)離子濃度在15mg/L之內(nèi)；地層內(nèi)部水中氯離子的含量不超過105mg/mol；原油的密度在0.9g/cm3之內(nèi)；油層滲透率超過5.0×10-4μm2；油藏的含水率超過5%。

利用MEOR技術(shù)進(jìn)行采油可通過單井處理方法完成，對于油井展開處理以后，提高其產(chǎn)量，利用套管將微生物、營養(yǎng)物向地層注入，經(jīng)過7d開始生產(chǎn)，間隔半年重復(fù)一次，讓微生物能夠進(jìn)入深地層。通過微生物對于單井進(jìn)行處理，處理對象和進(jìn)行地層相互接近，選擇厭氧微生物，保證其耐高溫，定期補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)，之后關(guān)井。

還可利用微生物驅(qū)法，對于油藏整體產(chǎn)生作用，提高其產(chǎn)量。具體而言，是將微生物添加到貯水罐中，在注水系統(tǒng)的輔助下，微生物能夠快速向地層流入，還不影響常規(guī)注水操作的進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)對于大面積地層的處理，對于油田采收率提高有重要影響。

上述技術(shù)應(yīng)用操作流程相對簡單，在溫度恒定環(huán)境當(dāng)中，在培養(yǎng)罐內(nèi)注入微生物，對于菌體濃度進(jìn)行培養(yǎng)，使其和無機(jī)鹽水、營養(yǎng)源液之間充分混合，借助注水泵將微生物向油層注入，能夠反復(fù)循環(huán)利用，屬于連續(xù)生產(chǎn)需要技術(shù)。為了保證微生物選擇合理，能夠適應(yīng)油層環(huán)境，需要掌握微生物繁殖特點(diǎn)，了解其在多孔介質(zhì)內(nèi)的移動情況，定期對注水井壓、產(chǎn)出液濃度（微生物濃度）、水相pH、生產(chǎn)井產(chǎn)量等數(shù)值進(jìn)行監(jiān)測，在掌握油層環(huán)境前提之下，監(jiān)控微生物 動態(tài)。

如果利用微生物對于井筒進(jìn)行處理，還需要分析油井電流、負(fù)荷等是否發(fā)生變化；如果是單井吞吐，那么油井含水量、含液量也會發(fā)生變化。微生物應(yīng)用在采油工程不但成本低廉，而且工藝簡單，采收率較高，未來還需要借助基因工程相關(guān)技術(shù)手段，生產(chǎn)出更多適合高溫油藏、稠油和高礦化度油開采的菌種，為石油開采提供技術(shù)支持[6]。

3 結(jié)束語

在石油工程開采階段，水平井鉆進(jìn)、GIS技術(shù)和三次采油等應(yīng)用十分重要。在采油實(shí)踐階段，需要從實(shí)際出發(fā)，合理運(yùn)用上述技術(shù)，輔助油田開采，提高石油開采效率，助力采油行業(yè)的發(fā)展。