采油工程技術與采油智能化發展探究

張嘯嘯 謝永藝

中海石油（中國）有限公司深圳分公司 廣東 深圳 518000

采油工程一直是石油行業的核心領域之一，隨著技術的不斷發展和油田資源的高效率應用，采油工程也面臨著日益復雜的挑戰。新興技術如熱力采油、復合驅油、微生物采油以及納米膜驅動的應用，正逐漸改變著傳統的采油方式?；诖?，對采油工程新技術和發展趨勢，以及它們對提高生產效率、降低成本和實現可持續開采的影響進行了探討。

1 采油工程技術中存在的問題

1.1 外圍油田低效采油

外圍油田，通常位于邊緣地帶，具有特低滲透的特點，這意味著油藏的儲油能力較差，石油儲量難以輕易釋放。然而外圍油田的采油效率卻常常低下，這個問題的根源可以追溯到兩個關鍵因素：不足的地質勘探和不合適的采油技術選擇。

地質勘探在外圍油田往往不夠詳盡，因為這些油田通常地理邊緣位置偏遠，地質條件復雜，勘探成本較高，投入相對較少。這導致了對油藏的地質特性了解不足，包括儲層的厚度、滲透性、孔隙度等重要參數。沒有準確的地質數據，采油工程難以精確規劃，從而難以實現高效采油。其次，采油技術的選擇也是問題的關鍵。外圍油田的特點需要特別的采油策略，但往往使用的是傳統技術，這些技術未必能夠有效地適應特低滲透的儲油層。由于對地質特性的不充分理解，采油技術的匹配性不足，可能無法最大程度地釋放油藏中的石油。例如，特低滲透油藏可能需要更加精細的水驅或其他增產措施，而傳統技術可能無法滿足這些要求。

1.2 三次采油工程效果欠佳

三次采油工程一直被視為解決石油性質改變問題的有效手段，然而，其效果卻往往欠佳，主要因為存在嚴重的厚油垢問題。這一問題引發了額外的人力物力投入，不僅增加了采油成本，還減緩了采油工程的進展。問題的根本在于需要尋找更加有效的方法來解決石油性質變化的挑戰。

三次采油工程的關鍵目標是應對油井中石油性質的變化，尤其是在采油過程中出現的石油垢問題。然而在實際操作中，三次采油工程卻常常導致更加嚴重的厚油垢積聚。這種情況通常要求額外的人力物力來清除或處理厚油垢，這不僅增加了采油成本，還延長了采油工程的時間。采油企業不得不面對不斷增加的維護和清潔成本，同時也承擔了采油進度放緩的風險。此外，現有的采油工程技術并沒有有效地解決石油性質改變的挑戰。雖然三次采油工程被廣泛應用，但它并沒有提供足夠的創新，以應對厚油垢問題。因此需要更加智能和創新的方法，來應對油井中石油性質的變化。

2 采油工程中的新技術

2.1 熱力采油技術

熱力采油技術是采油工程領域的一項重要創新，它的引入為油田開采帶來了新的希望。這項技術的核心思想是通過控制油井溫度來改變原油的黏度，從而提高采油效率。特別是在特低滲透油田等難采油藏中，熱力采油技術有望發揮關鍵作用。

第一，熱力采油技術的關鍵優勢之一是它的針對性。在特低滲透油田中，儲油層通常較薄，儲油效果相對較差，因此傳統的采油方法常常難以實現預期的采油效率。而熱力采油技術可以通過增加油井溫度，使原油更容易流動，從而克服了特低滲透油藏的難采特點，提高了采油效率。

第二，熱力采油技術的創新性在于其對能源利用的高效性。通過控制油井溫度，熱力采油技術可以避免傳統采油方法中常見的能源浪費問題。在過去，許多采油工程通常需要大量能源來維持高壓力和高溫度條件，以確保原油的流動。而熱力采油技術通過精確控制溫度，實現了更高效的能源利用，減少了能源浪費。

第三，熱力采油技術有望降低采油成本。雖然熱力采油技術的初始投資可能較高，但它可以通過提高采油效率和降低能源消耗來降低長期采油成本。這對石油企業來說是一個吸引人的優勢，尤其是在當前石油市場競爭激烈的情況下，尋求降低生產成本以提高競爭力。

2.2 復合驅油開采技術

復合驅油開采技術是采油工程領域的一項重要創新，它為復雜油田和難采油藏提供了高效的解決方案，顯著提高了采油量。這項技術的核心思想是將聚合物、堿和表面活性劑混合在一起，形成混合水溶液，然后用這一溶液進行驅油開采。

第一，復合驅油技術充分利用油水界面的性質。在傳統的采油工程中，油和水之間的張力會導致原油難以流動，從而限制了采油量。而復合驅油技術的應用可以有效減小油水界面的張力，使油更容易被抽取，從而提高了采油量。這對于復雜油田和難采油藏尤為重要，因為它們通常伴隨著高黏度原油和復雜的地質條件。

第二，復合驅油技術具有廣泛的適用性。復合驅油技術可以根據不同油藏的特性進行調整和定制，以滿足特定條件下的采油需求。這種靈活性使其適用于各種類型的油藏，包括高黏度油藏、高滲透油藏和含雜質的油藏。無論是陸地油田還是海上油田，復合驅油技術都可以發揮作用。

第三，復合驅油技術提高采油效率。通過混合聚合物、堿和表面活性劑，可以改善原油的流動性，減少油藏內的殘留原油量。這意味著更多的原油可以被開采出來，而不會被束縛在儲層中。這不僅提高了采油效率，還降低了采油成本。

第四，復合驅油技術延長油田的產量壽命。在采油工程的中期階段，采油量通常會下降，油田的產量逐漸減小。但是通過實施復合驅油技術，可以改善油藏的采油性能，延長油田的產量壽命。這對于石油企業來說是一項有吸引力的優勢，因為它可以延長油田的盈利期限。

2.3 微生物采油技術

微生物采油技術，又稱細菌采油技術，代表著采油工程領域的一項革命性進展。這項創新技術通過微生物的活動，實現了多方面的經濟效益，降低了采油成本，并提高了整體的經濟效益。

第一，微生物采油技術通過降低原油黏度來提高采油效率。原油的高黏度通常導致了采油工程的困難和低效。但是通過引入特定類型的微生物，這些微生物可以分解原油中的高分子有機物質，使原油的黏度顯著降低。這使得原油更容易被抽取和輸送，提高了采油效率，減少了能源和設備的消耗。

第二，微生物采油顯著改善了油藏滲透性。在采油過程中，油井管柱和儲層中的硫物質和沉淀物質會導致滲透性下降，降低了采油量。通過微生物的作用，這些有害物質可以被分解和清除，恢復了儲層的滲透性。這不僅提高了采油效率，還減少了對于設備維護和清洗的需求，從而降低了采油成本。

第三，微生物采油技術還可以降低原油中的硫物質含量。高硫原油不僅對設備造成損害，還會增加生產過程中的環境污染風險。微生物可以在采油過程中去除硫物質，使原油更加純凈，降低了設備維護成本，減輕了環境負擔。

2.4 納米膜驅動采油技術

納米膜驅動采油技術代表了采油工程領域的一項創新，其潛在影響和作用不容忽視。這項技術的關鍵原理是通過納米膜的應用，吸附烴類物質，并顯著減少原油與巖石之間的附著力，從而提高了采收率。

第一，納米膜驅動采油技術提高了采收率。在傳統的采油過程中，原油與儲層巖石之間的黏附力會導致原油難以被完全抽取，造成許多油仍滯留在儲層中。通過引入納米膜，這些薄而高效的膜層可以吸附原油中的烴類物質，降低其與巖石的粘附，使原油更容易被釋放和采收。這不僅提高了采收率，還增加了油田的整體產量。

第二，納米膜驅動采油技術有望在難采油藏中發揮重要作用。特別是對于特低滲透或重質油藏等難以開采的油田，傳統的采油方法效果有限。不過納米膜技術的應用改變了這一格局。由于其高度選擇性和滲透性，納米膜可以在各種油藏條件下提高采油效率，使得本來被認為難以開采的油田變得更具潛力。

第三，這項技術有望提高采油工程的經濟效益。隨著全球能源需求的不斷增長，提高采油效率成為關鍵。納米膜驅動采油技術的引入，減少了原油損失，降低了能源和設備的消耗，減少了采油工程的成本。這將為石油企業帶來更高的盈利能力，并有助于提高工業可持續性。

3 采油智能化發展趨勢

3.1 區塊鏈技術

采油工程是高度數據密集型的領域，其中包含了大量的敏感信息，如地質勘探、生產監測、油井操作等。這些數據的安全性和可信度至關重要，因為數據的失誤或被篡改可能導致生產事故、損失以及環境風險。區塊鏈技術的引入為采油工程數據的安全管理帶來了全新的解決方案。

區塊鏈是一個去中心化的分布式賬本系統，數據存儲在網絡的每個節點上，而不是集中在單一服務器上。這意味著數據不易被篡改或破壞，因為攻擊者需要同時修改網絡中的多個節點才能成功篡改數據。對于采油工程而言，這種去中心化的特性可以確保地質信息、生產數據等不受惡意干預。二是區塊鏈的不可篡改性保證了數據的完整性。一旦數據被寫入區塊鏈，就無法再被修改，只能添加新的數據塊。這意味著任何人都可以驗證數據的來源和歷史，確保數據沒有被篡改。在采油工程中，這一特性可以確保監測數據的可信度，防止潛在的數據偽造。最后，區塊鏈可以提供可追溯性。每個數據塊都包含了前一塊數據的引用，因此可以追溯數據的歷史。

3.2 井聯網智能開采

井聯網技術的廣泛應用正在帶來采油工程的巨大變革。這一趨勢旨在使油田開采更加智能化，通過井下傳感器、自動控制系統和實時數據監測，實現對井下油氣產量的智能調控，以提高采收率、降低能耗，并實現更高效的生產管理。

井下傳感器的使用使得油井可以實時監測各種關鍵參數，如油壓、溫度、產量等。這些數據將與井聯網系統相連，通過數據采集和傳輸，迅速傳送到數據中心進行分析。這意味著任何異?；驖撛趩栴}都可以迅速被檢測到，從而能夠采取及時的措施，減少可能的停產和損失[4]。二是自動控制系統的運用使得油田開采更加精確和高效。井下設備可以根據實時監測到的數據自動調整，以滿足不同產層的需求，最大程度地提高油井的產量和采收率。這種自動化系統還能夠降低運營成本，減少人工干預，提高生產效率。需要注意的是，實時數據監測是井聯網智能開采的核心。這一技術通過將數據上傳至云端，使生產監測不再受限于時間和地點。生產管理人員可以隨時隨地訪問和分析數據，進行實時決策。

3.3 動液面智能開采

動液面智能開采技術代表了采油工程領域的一項重要進展，它通過實時監測地下油水界面的位置，為油田的地層管理和油井的生產調控帶來了新的可能性。這一技術的發展具有多重益處，將有望改善油井的產能、采收率，降低浪費，并降低整體開采成本。

動液面智能開采技術實現了對地下油水界面位置的高精度監測。傳感器系統能夠連續監測地下油水界面的變化，迅速響應任何變化。這有助于優化油井的抽油泵工作狀態，以保持油井壓力和產量的平衡。通過智能調整，油井能更有效地采出原油，提高了采收率。動液面智能開采技術可以減少浪費和資源消耗。傳統上，油井運營常常面臨過度采收、過度抽水等問題，導致原油和水資源的浪費。動液面智能開采技術可以精確控制采油和注水的比例，以避免這些浪費，提高資源利用效率。最重要的是，動液面智能開采技術有望降低油田的開采成本。通過更加智能和精確的地層管理，不僅能夠提高生產效率，還能夠減少不必要的維護和操作成本。這意味著油田可以更高效地運營，降低了總體生產成本。

4 結束語

采油工程正邁向數字化和智能化的時代，擁抱新技術將帶來巨大的機遇和挑戰。熱力采油技術、復合驅油開采技術、微生物采油技術、納米膜驅動采油技術等創新將提高油田生產效率，降低成本，增強可持續性。但也需要克服外圍油田低效采油、三次采油工程效果欠佳等問題。而區塊鏈和井聯網技術將進一步增強數據安全和智能化開采，預示著更多的發展。相信采油工程行業正在積極適應這一變革，為更有效、可持續的油田開采迎來充滿希望的未來。