采油技术在油田开发生产中的运用分析

发表时间:2021/3/26   来源:《科学与技术》2021年1月   作者:高玮 牛世德 于倩倩 刘庆龙 陈秋 王娟 胡叶萍
[导读] 石油作为一种不可再生的稀缺能源,是国际贸易中重要的资源
        高 玮  牛世德  于倩倩  刘庆龙  陈 秋  王 娟  胡叶萍
        采油五厂营盘山作业区,陕西 西安 710000
        摘要:石油作为一种不可再生的稀缺能源,是国际贸易中重要的资源,其价格波动对全球经济产生影响。石油开采工作是能源开发中的重要环节,开采技术的应用直接影响到石油工程的采油效率,我国在加强石油工程建设的基础上,不断优化并调整采油技术。而石油的开采会受到多种因素的影响,因此我国的采油技术仍然存在一定问题,降低了石油的利用率。相关人员应深入的研究采油技术,在保护资源数量的前提下充分开采石油资源,从而促进我国石油行业的健康可持续发展。文中对采油技术在油田开发生产中的运用进行了分析。
        关键词:采油技术;油田开发生产;运用
        1 导言
        近几年来,国际上不断发生石油开采方面的战争,各国的石油资源都较为短缺。所以在这样的形势下,我国要不断地完善石油采油技术,提高石油开采的效率,提升石油企业的国际竞争力,让石油企业在激烈的竞争中获得一定的发展。
        2 采油技术的重要性分析
        2.1 关系到原油产量与质量
        石油工程采油技术主要包括注水采油技术、水力压裂技术、酸化处理技术以及稠油开采技术等多种技术类型。新中国成立后,我国的原油年产量仅为120kt,而2019年的原油总产量达到1.9亿t,这惊人的数字也说明了我国的石油工程采油技术实现了跨越式发展。因此,采油技术与石油产量的高低密小可分。另一方面,原油通过提炼可以制取石油燃料、润滑油脂、沥青材料以及多种石油化工产品,如果采油技术落后,将自接影响这些终端产品的质量。在科技研发以及技术人员的共同努力下,近年来,我国的采油技术已经日渐成熟,并逐步在国际市场竞争当中站稳了脚跟。
        2.2 在保护生态环境中的重要作用
        石油开采过程中极易破坏地表环境或者污染海洋水体,尤其在海上开采时,一旦发生井喷事故,将给海洋生物的生存环境造成恶劣影响。因此,近年来,在石油工程采油技术领域小断研制出环保型石油开采设备以及新型开采技术,为保护自然生态环境做出了积极贡献。
        2.3 助推国民经济持续增长
        石油开采技术的先进性与国民经济发展密切相关,因为社会各行各业的生产、运作、经营都需要动力设备的支持,而这些设备运转时所需要的能源都来自石油,如果开采技术落后,石油的开采量就会大幅下降,虽然依靠于国外进日能够暂时满足生产需求,但是,投入的成本却水涨船高。所以,要想促进社会各领域持续稳步发展,推动国民经济持续增长,必须提高石油工程采油技术水平,以开采出更多的石油能源。
        3 采油技术在油田开发生产中的运用
        3.1 有杆泵采油技术
        有杆泵采油系统由地面和地下两部分组成,其中地面设备主要为抽油机,地下设备为抽油杆和抽油泵。其工作原理是抽油泵中活塞上下运动,活塞上行时,排出阀关闭,抽油泵排出液体,泵内部压力下降,油管和套管环形空间内的地层流体在压差作用下,打开吸入阀,液体进入到抽油泵筒内。当抽油泵中的活塞下行时,抽油泵内部压力升高,达到井筒内压力时,吸入阀关闭,活塞继续下行导致抽油泵内部压力继续增大,此时,排出阀在压力作用下被打开,抽油泵筒内流体进入油管内,如此反复运动,使得油管内液面持续升高,直到到达地面。有杆泵采油技术可分为抽油机采油和地面驱动螺杆泵采油两种技术类型。
        3.1.1抽油机采油
        抽油机根据结构不同可分为游梁式抽油机和非游梁式抽油机。游梁式抽油机通过地面电动机驱动,通过皮带、减速箱将旋转传递给曲柄连杆结构,带动游梁实现上下运动,游梁上下运动通过抽油杆带动井底抽油泵中的活塞实现上下往复运动,达到抽油效果。

无游梁式抽油机有多种类型,其中较为常见的有链条式抽油机、液压型抽油机、滚筒型抽油机、带传动抽油机等,尤以链条式抽油机和带传动抽油机应用最为广泛。
        3.1.2地面驱动螺杆泵
        地面驱动螺杆泵采油技术由地面动力驱动抽油杆,带动螺杆泵转子运动,螺杆泵底部吸入井筒内液体,从上部排出液体,使油管内液面不断升高,到达地面,实现采油目的。该采油方式结构简单,油管与套管间能够实现连通达到泄油的效果,还能极大方便测量动液面,极大的节约了采油成本,应用较为普遍。
        有杆泵采油技术经过多年的发展,形成了多种技术系列,由于其设备结构相对简单、使用成本低、便于油井生产管理,得到了广泛的应用,有杆泵采油井占到人工举升采油的90%,有杆泵采油技术的缺点是排量相对较小,不能满足大排量井使用要求。
        3.2 无杆泵采油技术
        3.2.1潜油电泵采油
        潜油电泵采油设备主要在井下,有电动机、离心泵、分离器等构成,通过井下电动机驱动实现采油。这种采油方式采液量大,采油效率高,节能效果好,自动化程度高,应用较为广泛。同时这种采油方式便于生产管理,噪音较低,方便在市区应用。潜油电泵采油的缺点是井下电动机的额定功率限制了下井深度,电机大小受到套管尺寸限制,井底温度过高也会影响潜油电泵的下入深度。此外,潜油电泵使用电力,下井电缆长期置于井下腐蚀性、高温液体中,容易出现破损,导致出现漏电现象,最后,高汽油比油井中容易发生气锁,使得电泵出现故障。
        3.2.2水力泵采油
        水力泵采油技术是通过液压传动,动力泵在地面将液体增压,通过专用管道或者油管将高压液力泵入井底,驱动井下液马达,液马达驱动抽油泵,将井筒内液体采至地面,达到采油目的。水泥活塞泵没有下入深度限制,简单易维护、调参数方便、使用灵活,在动力液中可以加入多种助剂优化采油效果,该采油方式适用性较广,在出砂严重、含蜡高、高汽油比、稠油、斜井、水平井、深井等都能够较好的应用,并且机采系统效率高。该技术缺点是对动力液要求较高,高压动力液系统易出现安全事故,不利于采油生产管理。
        3.3 气举举升采油技术
        气举举升采油技术是当地层能量不足,油井不能实现自喷时,人为地向井筒内注入高压气体,将井筒内原油采出地面。其举升原理与自喷井类似,通过使用高压压缩机,向油管和套管间的环形空间向井筒内注入高压气体,油管上有多组气举阀,随压力变化,不同深度、不同压力井段气举阀会打开,使气体能够顺利进入油管内,使得井筒内液体密度变小,在井底流压作用下,井筒内液体被驱动到井口。此外,井筒内高压气体在上述的过程中液柱压力变小,会发生体积膨胀,气体体积膨胀做功也能驱动液体向井口运移,最终实现采油的目的。气举举升根据进气的方式不同,可以分为间歇气举和连续气举。
        气举举升的优点是适用于其它人工举升方式不适应的油井,如深井、斜井、含气井、出砂井、具有腐蚀性井及海上采油等其它人工方式不适应的井,对于地层渗透率高、供液能力强的油井特别适用。该采油技术井下设备相对简单,能够在一定程度上降低井下作业次数。还能够在油井正常生产的情况下,不断增加气举深度,保持油井持续高产。该技术缺点是必须有稳定的气源,通常需要天然气管网供气或者单独的气层供气,对地面设备建设要求较高,投资较大,气体能量利用率不高。
        4 结束语
        总之,在石油开采的过程中,为了有效地降低开采成本,石油企业就要积极地利用各种先进的石油开采技术,虽然经过多年发展,人工举升技术形成了多种技术系列,取得了长足的进步,但机采系统投资成本相对较高、系统工作效率偏低等问题依然存在,只有不断进行技术攻关,优化采油生产技术,发展高效、安全、节能的人工举升举升,提高油井生产管理水平,持续提升机采系统效率、降低能耗,为油田可持续发展提供技术保障。
        参考文献:
        [1]贾福民.大庆油田人工举升技术及在特高含水期的发展趋势[J].油气因地面工程,2018,24(5):20-21.
        [2]李颖川.采油工程[M].石油工业出版社,2020:150-159.
        [3]袁朝晖,马颖洁.人工举升新技术[J].国外油田工程,2018(8):15-19,30.
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