采油工程技术与采油智能化发展探究

张啸啸 谢永艺

中海石油（中国）有限公司深圳分公司 广东 深圳 518000

采油工程一直是石油行业的核心领域之一，随着技术的不断发展和油田资源的高效率应用，采油工程也面临着日益复杂的挑战。新兴技术如热力采油、复合驱油、微生物采油以及纳米膜驱动的应用，正逐渐改变着传统的采油方式。基于此，对采油工程新技术和发展趋势，以及它们对提高生产效率、降低成本和实现可持续开采的影响进行了探讨。

1 采油工程技术中存在的问题

1.1 外围油田低效采油

外围油田，通常位于边缘地带，具有特低渗透的特点，这意味着油藏的储油能力较差，石油储量难以轻易释放。然而外围油田的采油效率却常常低下，这个问题的根源可以追溯到两个关键因素：不足的地质勘探和不合适的采油技术选择。

地质勘探在外围油田往往不够详尽，因为这些油田通常地理边缘位置偏远，地质条件复杂，勘探成本较高，投入相对较少。这导致了对油藏的地质特性了解不足，包括储层的厚度、渗透性、孔隙度等重要参数。没有准确的地质数据，采油工程难以精确规划，从而难以实现高效采油。其次，采油技术的选择也是问题的关键。外围油田的特点需要特别的采油策略，但往往使用的是传统技术，这些技术未必能够有效地适应特低渗透的储油层。由于对地质特性的不充分理解，采油技术的匹配性不足，可能无法最大程度地释放油藏中的石油。例如，特低渗透油藏可能需要更加精细的水驱或其他增产措施，而传统技术可能无法满足这些要求。

1.2 三次采油工程效果欠佳

三次采油工程一直被视为解决石油性质改变问题的有效手段，然而，其效果却往往欠佳，主要因为存在严重的厚油垢问题。这一问题引发了额外的人力物力投入，不仅增加了采油成本，还减缓了采油工程的进展。问题的根本在于需要寻找更加有效的方法来解决石油性质变化的挑战。

三次采油工程的关键目标是应对油井中石油性质的变化，尤其是在采油过程中出现的石油垢问题。然而在实际操作中，三次采油工程却常常导致更加严重的厚油垢积聚。这种情况通常要求额外的人力物力来清除或处理厚油垢，这不仅增加了采油成本，还延长了采油工程的时间。采油企业不得不面对不断增加的维护和清洁成本，同时也承担了采油进度放缓的风险。此外，现有的采油工程技术并没有有效地解决石油性质改变的挑战。虽然三次采油工程被广泛应用，但它并没有提供足够的创新，以应对厚油垢问题。因此需要更加智能和创新的方法，来应对油井中石油性质的变化。

2 采油工程中的新技术

2.1 热力采油技术

热力采油技术是采油工程领域的一项重要创新，它的引入为油田开采带来了新的希望。这项技术的核心思想是通过控制油井温度来改变原油的黏度，从而提高采油效率。特别是在特低渗透油田等难采油藏中，热力采油技术有望发挥关键作用。

第一，热力采油技术的关键优势之一是它的针对性。在特低渗透油田中，储油层通常较薄，储油效果相对较差，因此传统的采油方法常常难以实现预期的采油效率。而热力采油技术可以通过增加油井温度，使原油更容易流动，从而克服了特低渗透油藏的难采特点，提高了采油效率。

第二，热力采油技术的创新性在于其对能源利用的高效性。通过控制油井温度，热力采油技术可以避免传统采油方法中常见的能源浪费问题。在过去，许多采油工程通常需要大量能源来维持高压力和高温度条件，以确保原油的流动。而热力采油技术通过精确控制温度，实现了更高效的能源利用，减少了能源浪费。

第三，热力采油技术有望降低采油成本。虽然热力采油技术的初始投资可能较高，但它可以通过提高采油效率和降低能源消耗来降低长期采油成本。这对石油企业来说是一个吸引人的优势，尤其是在当前石油市场竞争激烈的情况下，寻求降低生产成本以提高竞争力。

2.2 复合驱油开采技术

复合驱油开采技术是采油工程领域的一项重要创新，它为复杂油田和难采油藏提供了高效的解决方案，显著提高了采油量。这项技术的核心思想是将聚合物、碱和表面活性剂混合在一起，形成混合水溶液，然后用这一溶液进行驱油开采。

第一，复合驱油技术充分利用油水界面的性质。在传统的采油工程中，油和水之间的张力会导致原油难以流动，从而限制了采油量。而复合驱油技术的应用可以有效减小油水界面的张力，使油更容易被抽取，从而提高了采油量。这对于复杂油田和难采油藏尤为重要，因为它们通常伴随着高黏度原油和复杂的地质条件。

第二，复合驱油技术具有广泛的适用性。复合驱油技术可以根据不同油藏的特性进行调整和定制，以满足特定条件下的采油需求。这种灵活性使其适用于各种类型的油藏，包括高黏度油藏、高渗透油藏和含杂质的油藏。无论是陆地油田还是海上油田，复合驱油技术都可以发挥作用。

第三，复合驱油技术提高采油效率。通过混合聚合物、碱和表面活性剂，可以改善原油的流动性，减少油藏内的残留原油量。这意味着更多的原油可以被开采出来，而不会被束缚在储层中。这不仅提高了采油效率，还降低了采油成本。

第四，复合驱油技术延长油田的产量寿命。在采油工程的中期阶段，采油量通常会下降，油田的产量逐渐减小。但是通过实施复合驱油技术，可以改善油藏的采油性能，延长油田的产量寿命。这对于石油企业来说是一项有吸引力的优势，因为它可以延长油田的盈利期限。

2.3 微生物采油技术

微生物采油技术，又称细菌采油技术，代表着采油工程领域的一项革命性进展。这项创新技术通过微生物的活动，实现了多方面的经济效益，降低了采油成本，并提高了整体的经济效益。

第一，微生物采油技术通过降低原油黏度来提高采油效率。原油的高黏度通常导致了采油工程的困难和低效。但是通过引入特定类型的微生物，这些微生物可以分解原油中的高分子有机物质，使原油的黏度显著降低。这使得原油更容易被抽取和输送，提高了采油效率，减少了能源和设备的消耗。

第二，微生物采油显著改善了油藏渗透性。在采油过程中，油井管柱和储层中的硫物质和沉淀物质会导致渗透性下降，降低了采油量。通过微生物的作用，这些有害物质可以被分解和清除，恢复了储层的渗透性。这不仅提高了采油效率，还减少了对于设备维护和清洗的需求，从而降低了采油成本。

第三，微生物采油技术还可以降低原油中的硫物质含量。高硫原油不仅对设备造成损害，还会增加生产过程中的环境污染风险。微生物可以在采油过程中去除硫物质，使原油更加纯净，降低了设备维护成本，减轻了环境负担。

2.4 纳米膜驱动采油技术

纳米膜驱动采油技术代表了采油工程领域的一项创新，其潜在影响和作用不容忽视。这项技术的关键原理是通过纳米膜的应用，吸附烃类物质，并显著减少原油与岩石之间的附着力，从而提高了采收率。

第一，纳米膜驱动采油技术提高了采收率。在传统的采油过程中，原油与储层岩石之间的黏附力会导致原油难以被完全抽取，造成许多油仍滞留在储层中。通过引入纳米膜，这些薄而高效的膜层可以吸附原油中的烃类物质，降低其与岩石的粘附，使原油更容易被释放和采收。这不仅提高了采收率，还增加了油田的整体产量。

第二，纳米膜驱动采油技术有望在难采油藏中发挥重要作用。特别是对于特低渗透或重质油藏等难以开采的油田，传统的采油方法效果有限。不过纳米膜技术的应用改变了这一格局。由于其高度选择性和渗透性，纳米膜可以在各种油藏条件下提高采油效率，使得本来被认为难以开采的油田变得更具潜力。

第三，这项技术有望提高采油工程的经济效益。随着全球能源需求的不断增长，提高采油效率成为关键。纳米膜驱动采油技术的引入，减少了原油损失，降低了能源和设备的消耗，减少了采油工程的成本。这将为石油企业带来更高的盈利能力，并有助于提高工业可持续性。

3 采油智能化发展趋势

3.1 区块链技术

采油工程是高度数据密集型的领域，其中包含了大量的敏感信息，如地质勘探、生产监测、油井操作等。这些数据的安全性和可信度至关重要，因为数据的失误或被篡改可能导致生产事故、损失以及环境风险。区块链技术的引入为采油工程数据的安全管理带来了全新的解决方案。

区块链是一个去中心化的分布式账本系统，数据存储在网络的每个节点上，而不是集中在单一服务器上。这意味着数据不易被篡改或破坏，因为攻击者需要同时修改网络中的多个节点才能成功篡改数据。对于采油工程而言，这种去中心化的特性可以确保地质信息、生产数据等不受恶意干预。二是区块链的不可篡改性保证了数据的完整性。一旦数据被写入区块链，就无法再被修改，只能添加新的数据块。这意味着任何人都可以验证数据的来源和历史，确保数据没有被篡改。在采油工程中，这一特性可以确保监测数据的可信度，防止潜在的数据伪造。最后，区块链可以提供可追溯性。每个数据块都包含了前一块数据的引用，因此可以追溯数据的历史。

3.2 井联网智能开采

井联网技术的广泛应用正在带来采油工程的巨大变革。这一趋势旨在使油田开采更加智能化，通过井下传感器、自动控制系统和实时数据监测，实现对井下油气产量的智能调控，以提高采收率、降低能耗，并实现更高效的生产管理。

井下传感器的使用使得油井可以实时监测各种关键参数，如油压、温度、产量等。这些数据将与井联网系统相连，通过数据采集和传输，迅速传送到数据中心进行分析。这意味着任何异常或潜在问题都可以迅速被检测到，从而能够采取及时的措施，减少可能的停产和损失[4]。二是自动控制系统的运用使得油田开采更加精确和高效。井下设备可以根据实时监测到的数据自动调整，以满足不同产层的需求，最大程度地提高油井的产量和采收率。这种自动化系统还能够降低运营成本，减少人工干预，提高生产效率。需要注意的是，实时数据监测是井联网智能开采的核心。这一技术通过将数据上传至云端，使生产监测不再受限于时间和地点。生产管理人员可以随时随地访问和分析数据，进行实时决策。

3.3 动液面智能开采

动液面智能开采技术代表了采油工程领域的一项重要进展，它通过实时监测地下油水界面的位置，为油田的地层管理和油井的生产调控带来了新的可能性。这一技术的发展具有多重益处，将有望改善油井的产能、采收率，降低浪费，并降低整体开采成本。

动液面智能开采技术实现了对地下油水界面位置的高精度监测。传感器系统能够连续监测地下油水界面的变化，迅速响应任何变化。这有助于优化油井的抽油泵工作状态，以保持油井压力和产量的平衡。通过智能调整，油井能更有效地采出原油，提高了采收率。动液面智能开采技术可以减少浪费和资源消耗。传统上，油井运营常常面临过度采收、过度抽水等问题，导致原油和水资源的浪费。动液面智能开采技术可以精确控制采油和注水的比例，以避免这些浪费，提高资源利用效率。最重要的是，动液面智能开采技术有望降低油田的开采成本。通过更加智能和精确的地层管理，不仅能够提高生产效率，还能够减少不必要的维护和操作成本。这意味着油田可以更高效地运营，降低了总体生产成本。

4 结束语

采油工程正迈向数字化和智能化的时代，拥抱新技术将带来巨大的机遇和挑战。热力采油技术、复合驱油开采技术、微生物采油技术、纳米膜驱动采油技术等创新将提高油田生产效率，降低成本，增强可持续性。但也需要克服外围油田低效采油、三次采油工程效果欠佳等问题。而区块链和井联网技术将进一步增强数据安全和智能化开采，预示着更多的发展。相信采油工程行业正在积极适应这一变革，为更有效、可持续的油田开采迎来充满希望的未来。