梁金慧，郭玉廷 ，張百艷，王佩，鄔傳威

(1.天津大港油田圣達(dá)科技有限公司，天津 300280；2.華北油田勘探開發(fā)研究院，河北 任丘 062550； 3.華北油田第四采油廠，河北 廊坊 065000)

0 引言

能源是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，石油是我國的主要能源之一，需求量極大，在我國的能源結(jié)構(gòu)中起著不可替代的作用。但是石油屬于不可再生資源，其儲藏量十分有限，所以有必要對石油進(jìn)行充分的開采，減少未開發(fā)完全而造成的浪費(fèi)。隨著當(dāng)前對石油開采的難度進(jìn)一步增大，對石油開采的技術(shù)要求也在提高。三次采油驅(qū)油技術(shù)是石油開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)提升的成果，該技術(shù)的應(yīng)用大大提高了油田開采的效率。

1 三次采油驅(qū)油技術(shù)的概述

1.1 什么是三次采油驅(qū)油技術(shù)

三次采油驅(qū)油技術(shù)應(yīng)用的歷史較短，是一種比較新的石油開采技術(shù)，能夠?qū)⑹烷_采得更加徹底，減少石油浪費(fèi)。三次采油驅(qū)油技術(shù)是以提高采油收率為根本目的，在進(jìn)行石油開采的過程中，利用物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)或是微生物技術(shù)等方式，在保證不影響大環(huán)境的前提下，提高石油開采率的一種新興的技術(shù)。由于二次采油技術(shù)對于石油的開采不夠完全，因此三次采油驅(qū)油技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前三次采油驅(qū)油技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還存在許多需要進(jìn)一步的探索和完善，使得這項(xiàng)技術(shù)日趨成熟。

1.2 三次采油驅(qū)油技術(shù)的技術(shù)類型

三次采油驅(qū)油技術(shù)涉及多種技術(shù)類型，目前主要有聚合驅(qū)油技術(shù)、復(fù)合驅(qū)油技術(shù)和表面活性劑混頂注水驅(qū)油技術(shù)。聚合驅(qū)油技術(shù)能夠提高油層內(nèi)注入水所能覆蓋的體積范圍，是通過降低石油與油層中的注入水的黏度差來實(shí)現(xiàn)的；復(fù)合驅(qū)油技術(shù)主要是提高在油層中的注水量和水覆蓋面積，一次來提高石油開采的驅(qū)油效率和速度；表面活性劑混頂注水驅(qū)油技術(shù)主要是通過是將水注入到油層之中，降低油層中石油與注入水、油層土壤之間的界面張力，從而達(dá)到提高石油開采率的目的。

1.3 三次采油驅(qū)油技術(shù)的基本工作原理

三次采油驅(qū)油技術(shù)是在二次采油驅(qū)油技術(shù)的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，但是兩者之間是存在明顯的區(qū)別。在傳統(tǒng)的二次采油驅(qū)油技術(shù)中，主要是通過物理的方式向油層中注入一些能量，以此來對地層提供壓力支撐，提高石油開采率。三次采油驅(qū)油技術(shù)是物理方法和化學(xué)方法相結(jié)合的工作方法，主要是向油層注入水來保證地層壓力的穩(wěn)定，再向油層之中注入驅(qū)油活性劑，改善水和石油的黏度，從而提高了驅(qū)油效率，可使被遺留、沖散的石油能夠聚集起來，達(dá)到提高石油的開采效率的目的，降低了石油的浪費(fèi)。在這個過程中，驅(qū)油活性劑起到關(guān)鍵性的作用，在未來，注重對驅(qū)油活性劑的開發(fā)能夠大大提高三次采油驅(qū)油效率。

相對于二次采油驅(qū)油技術(shù)而言，三次采油驅(qū)油技術(shù)呈現(xiàn)出更加精細(xì)化的特點(diǎn)，能夠?qū)Φ貙酉碌挠蛯臃植记闆r有更加準(zhǔn)確的把握，利用活性極好的活性劑，充分發(fā)揮物理特性和化學(xué)反應(yīng)的作用，讓地下油層的環(huán)境變得更加簡單，提高采油的精確度?？傮w而言，利用三次采油驅(qū)油技術(shù)可以從多個方面增加油田的開采率，是目前應(yīng)用前景最好的石油開采技術(shù)。

2 油田三次采油驅(qū)油技術(shù)的發(fā)展過程及現(xiàn)存的問題

2.1 油田三次采油驅(qū)油技術(shù)的發(fā)展過程

油田三次采油驅(qū)油技術(shù)是經(jīng)過了一個漫長的發(fā)展過程，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、進(jìn)步而逐漸形成的。在科技理論領(lǐng)域，研究人員對各項(xiàng)與此相關(guān)的理論逐漸有了新的認(rèn)識，對于采油量和油層壓力梯度也有了新的定義，三次采油驅(qū)油技術(shù)由此發(fā)展而來[1]。

最初的石油開采技術(shù)是應(yīng)用一種蒸汽采油驅(qū)油技術(shù)，誕生于上世紀(jì)40年代。這種技術(shù)是以天然氣為原料，在發(fā)展的初期，在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。但是這種石油開采技術(shù)效率非常低，只能完成5%～10%的石油開采，造成了石油、人力和物力巨大的浪費(fèi)，同時也給環(huán)境帶來一定程度的污染。經(jīng)過10年的發(fā)展，在20世紀(jì)50年代，蒸汽采油驅(qū)油技術(shù)有了新的突破，一些西方國家開始進(jìn)行深入的研究，取得了相對明顯的研究成果，推動了這項(xiàng)技術(shù)的全面發(fā)展。直到20世紀(jì)80年代，人們對石油的需求量明顯增加、科學(xué)技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，在經(jīng)過了長時間的理論和實(shí)踐發(fā)展之后，利用化學(xué)采油驅(qū)油的技術(shù)開始得到了迅速的發(fā)展，也就是二次采油驅(qū)油技術(shù)。這種化學(xué)采油驅(qū)油技術(shù)的采油率能夠達(dá)到蒸汽采油驅(qū)油技術(shù)的3倍左右，大大提高了開采的效率，這種化學(xué)采油驅(qū)油技術(shù)在當(dāng)時被許多國家應(yīng)用到石油開采的中。近些年來，石油開采技術(shù)又得到了進(jìn)一步的提升，在二次采油驅(qū)油技術(shù)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行完善，產(chǎn)生了以物理方法和化學(xué)方法相結(jié)合的三次采油驅(qū)油技術(shù)。

2.2 我國油田三次采油驅(qū)油技術(shù)的現(xiàn)存問題

相對于大部分西方國家而言，我國對三次采油驅(qū)油技術(shù)接觸時間較晚，運(yùn)用時間也不長，目前處于試驗(yàn)和開發(fā)階段，某些方面的問題沒有得到較為完善的解決。當(dāng)前，我國石油開采面臨著一些特殊的情況，我國的大部分油田分布在沉積性的盆地當(dāng)中，有非常多的砂礫覆蓋在油田的區(qū)域之上，另外，還會有大量的泥沙沉積在油田的儲油層之中，間接大大增加了石油開采的難度；與此同時，我國的油田中的油層黏度非常高、而含蠟度非常低，還存在著分布不均勻的問題。面臨這些現(xiàn)實(shí)的情況，我國石油開采技術(shù)人員雖然利用三次采油驅(qū)油技術(shù)對油層之中殘留的原油取得了較高的開采率，但是仍然存在著一些問題：在經(jīng)濟(jì)方面，三次采油技術(shù)成本較高，在開采的過程中，開采企業(yè)需要承擔(dān)一定的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險，使得三次采油驅(qū)油技術(shù)在短期之內(nèi)難以進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化；在技術(shù)專業(yè)人才方面，三次采油驅(qū)油技術(shù)機(jī)理復(fù)雜，導(dǎo)致操作的難度增加，這對開采人員專業(yè)知識儲備和技術(shù)的要求都比較高，開采人員除了具備石油開采技術(shù)的專業(yè)知識，還有要掌握物理、化學(xué)甚至微生物學(xué)的相關(guān)知識。

3 油田三次采油驅(qū)油技術(shù)的具體應(yīng)用

從全世界范圍來看，目前在各大油田的開采過程中，實(shí)際應(yīng)用的三次采油驅(qū)油技術(shù)包括化學(xué)采油驅(qū)油技術(shù)、注氣式采油驅(qū)油技術(shù)、熱力學(xué)采油驅(qū)油技術(shù)等。

3.1 應(yīng)用化學(xué)采油驅(qū)油技術(shù)開采石油

由于我國石油開采和油田的特性，化學(xué)聚合物采油驅(qū)油技術(shù)在我國得到了非常廣泛的應(yīng)用?；瘜W(xué)聚合物采油驅(qū)油具有實(shí)用性、適用性比較強(qiáng)的特點(diǎn)。我國的油田分布大多集中在東部，這些地區(qū)的地質(zhì)條件主要為陸相儲層，油層中原油的黏度比較大，但是其黏度值剛好處在利用化學(xué)聚合物采油驅(qū)油的最佳粘度范圍之內(nèi)；我國油田分布的地區(qū)為陸相沉積，這個特殊的儲層條件不利于注水式采油驅(qū)油，但是十分合適利用聚合物采油驅(qū)油；另外，我國油田中原油所在的地層溫度保持在50～55 ℃，在這種溫度范圍內(nèi)，化學(xué)聚合物不會因?yàn)闇囟冗^高而產(chǎn)生化學(xué)降解和變質(zhì)。利用化學(xué)聚合物采油驅(qū)油技術(shù)在我國東部地區(qū)進(jìn)行石油開采，能夠讓原油的采收率提高8%～10%。此外，化學(xué)聚合物采油驅(qū)油技術(shù)還有一個十分有利的條件，即聚合物采油驅(qū)油所運(yùn)用的工藝和設(shè)備相對較為簡單，其操作的機(jī)理十分清晰。綜合上述，在我國大部分的石油分布地區(qū)，尤其是東部地區(qū)，利用化學(xué)聚合物采油驅(qū)油技術(shù)進(jìn)行原油開采收益十分明顯。

另外，從全世界的應(yīng)用范圍來看，化學(xué)采油驅(qū)油技術(shù)除了有化學(xué)聚合物采油驅(qū)油技術(shù)之外，還有化學(xué)活性劑采油驅(qū)油技術(shù)等，在其他地區(qū)和國家也有著較為廣泛的應(yīng)用，取得了較好的石油開采效果。這種較為具體的分類讓化學(xué)采油驅(qū)油技術(shù)可以變得更加細(xì)致，能夠應(yīng)用于不同的、更加廣泛的開采領(lǐng)域和地區(qū)。

3.2 應(yīng)用注氣采油驅(qū)油技術(shù)開采石油

應(yīng)用注氣式采油驅(qū)油技術(shù)開采石油，是將氣體混合物注入到地底油田的油層之中，注入的氣體包括二氧化碳、氮?dú)?、天然氣等多種氣體，這種方式替代二次采油驅(qū)油技術(shù)中的注水式，彌補(bǔ)了注水式的弊端，實(shí)現(xiàn)了三次采油驅(qū)油技術(shù)。對于注入氣體的選擇和注入的方式，也經(jīng)過了很長時間的發(fā)展變化過程，最開始利用的氣體是烴類物，但是使用的成本非常大，所以逐漸棄了這種方式[2]。目前，我國應(yīng)用注氣式采油驅(qū)油技術(shù)使用最為廣泛的氣體是二氧化碳。由于我國北方地區(qū)以煤炭為主要能源，因此產(chǎn)生了大量的二氧化碳，二氧化碳過多會帶來環(huán)境污染問題，還使得周圍大氣溫度升高等，將能源廢物排放的二氧化碳利用到注氣式采油驅(qū)油的石油開采技術(shù)當(dāng)中可以降低成本，同時改善了空氣質(zhì)量，起到低碳環(huán)保的作用，這是一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)雙贏的工作[3]。

3.3 應(yīng)用熱力學(xué)采油驅(qū)油技術(shù)開采石油

熱力學(xué)采油驅(qū)油技術(shù)，又可以稱為物理學(xué)采油驅(qū)油技術(shù)，利用的是物理學(xué)的熱力原理。這種技術(shù)是通過將產(chǎn)生的物理熱能傳輸?shù)降氐椎挠蛯又?，熱能運(yùn)動的過程中，石油會被驅(qū)動運(yùn)行到油井的附近，從而使得石油開采工作變得更為便捷。熱力學(xué)采油驅(qū)油技術(shù)是利用熱脹冷縮的物理學(xué)原理和性質(zhì)，結(jié)合蒸餾的作用，產(chǎn)生了機(jī)理反應(yīng)，讓油層之間、油層與土壤之間產(chǎn)生一系列的物理反應(yīng)，加快石油的開采速度和效率。相對與注水式或者注氣式的采油驅(qū)油技術(shù)而言，熱力學(xué)采油驅(qū)油技術(shù)在利用熱能作用的情況下有效地?cái)U(kuò)充地底油層的空間，從而提高石油的開采效率。

4 結(jié)語

三次采油驅(qū)油技術(shù)通過物理和化學(xué)方法相結(jié)合的方式，大大提高了油田石油開采的便捷程度和速度，對我國石油開采率的提高起到了至關(guān)重要的作用，雖然目前該技術(shù)的應(yīng)用還存在一些現(xiàn)實(shí)問題，但是相信隨著理論和實(shí)踐的發(fā)展，這些問題在未來會得到克服。