油氣開採

油氣由地下開採到地面的方式，可以按是否需給井筒流體人工補充能量分為：自噴和人工舉升。自噴是油層能量充足，利用油層本身能量就能將油舉升到地面的方式；若油層能量較低，必須人工給井筒流體增加能量才能將原油從井底舉升到地面上來的方式，叫人工舉升。一般情況下，天然能量不足的油田，有的沒有自噴能力，有的即使有自噴能力，但自噴期限較短，只有一年左右的時間，最多的也不過3~5年，而一個油田的生產年限要延續20年至30年以上，因此，油層中的原油大部分是靠人工舉升方式採出來的。人工舉升採油包括：氣舉採油、抽油機有杆泵採油、潛油電動離心泵採油、水力活塞泵採油和射流泵採油等。 ^[1] 

自噴採油的能量來源是：

①井底油流所具有的壓力，這個井底壓力來源於油層壓力；

②隨同原油一起進入井底的溶解氣所具有的彈性膨脹能量。就是這些能量把原油從井底連續不斷地舉升到地面。

油井自噴生產，一般要經過四種流動過程：

①原油從油層流到井底的流動——油層滲流；

②從井底沿着井筒上升到井口的流動——井筒流動；

③原油到井口之後通過油嘴的流動——油嘴節流；

④沿着地面管線流到分離器、計量站的流動——地面管線流動。

自噴井的四種流動過程如右圖所示

自噴採油的設施相對比較簡單。主要有井下管柱、井口裝置、地面油氣分離與計量系統等。

（1）井身結構：一口井開鑽前根據該井的鑽探目的、本地區地質條件及鑽井工藝技術水平所確定的套管層次、尺寸、各層套管的下人深度、管外水泥返高及每層套管相對應的鑽頭尺寸等，稱之為該井的井身結構。

（2）井口裝置：自噴井的井口裝置主要是採油樹。採油樹的作用是控制和調節油井的生產，引導從井中噴出的油氣進入出油管線等。 ^[2] 

（1）管好生產壓差。即靜壓與流壓之差，才能管到油層中去，以達到控制地層中油、水流動和控制注採（油井方面）平衡，才能真正挖掘油層的生產潛力。

（2）取全取準資料。也就是油井生產資料，它是油井分析、管理的依據，也是判斷靜態資料可靠性的依據。

（3）合理工作制度。是指在靜壓下，油井以多大的流壓和產量進行工作才能獲得理想的效果。它包括：

①保證較髙的採油速度；

②保持注、採壓力平衡，使油井有充分的自噴能力；

③保持持採油指數穩定，並不斷改善油層的流動係數；

④合理生產壓差應保持水平均勻推進，採油期長，見水後含水上升速度慢；

⑤合理生產壓差，應既能充分利用地層能量又不破壞油層結構。不動產差過大，井底附近流速增加，過分的沖刷油層使油層出砂甚至坍塌；

⑥對於飽和壓力較髙的油田，應使流飽壓差控制合理。 ^[3] 

氣舉採油就是當油井停噴以後，為了使油井能夠繼續出油，利用高壓壓縮機，人為地把天然氣壓入井下，使原油噴出地面。氣舉採油是基於U形管的原理，從油管與套管的環形空間，通過裝在油管上的氣舉閥，將天然氣連續不斷地注入油管內，使油管內的液體與注入的高壓天然氣混合，降低液柱的密度，減少液柱對井底的回壓，從而使油層與井底之間形成足夠的生產壓差，油層內的原油不斷地流入井底，並被舉升到地面。氣舉採油一般在油管管柱上安裝5×6個氣舉閥，從井下一定的深度開始，每隔一定距離安裝一個氣舉閥，一直安裝到接近井底，氣舉採油井下管柱示意圖如右圖。

人工舉升採油廣泛使用的有：遊梁式抽油機一深井泵採油、地面驅動螺桿泵採油、電動潛油離心泵採油、水力活塞泵採油及氣舉採油等。

①有杆泵採油：利用從地面下入井內的抽油杆作為傳遞地面動力的手段，帶動井下抽油泵，將原油抽至地面。它是世界石油工業傳統的採油方式之一，也是迄今為止採油工程中一直占主導地位的人工舉升方式。這是西部地區尤其是陝北地區最常見的採油方式。

②無杆泵採油：用電纜或高壓液體將地面能量傳輸到井下設備，帶動井下機組把原油抽至地面。 ^[3] 

通過注水井向油層注水補充能量，保持油層壓力，是在依靠天然能量進行採油之後，或油田開發早期為了提高採收率和採油速度而廣泛採用的一項重要的開發技術。我國大部分油田採用早期注水開發。注水過程中確保注水水質合格，減少注水過程中的油層損害及降低注水的能耗等是實現有效注水的重要工作。

油田注水要求水源的水量充足。水源的選擇既要考慮到水質處理工藝簡便，又要滿足油田注水量的要求及設計年限內所需的總水量。

在注水的選擇中，注重經濟效益是企業的普遍行為，但地面水源過度使用、地下水源過度開採，尤其是地下淡水資源過度開採，都會帶來一系列環境問題。

在依靠天然能量進行採油之後或油田開發早期為了提高採收率和採油速度而被廣泛採用的一項重要的開發措施。

水源泵站→水處理站→注水站→配水間→注水井

水源不同水處理工藝也就不同，工程現場上常用水質處理措施如下：

沉澱：去除水中的可沉降固體及懸浮固體顆粒。

過濾：去除水中懸浮固體顆粒及體積較大的細菌。

殺菌：除掉水中的藻類、糞類、鐵菌或硫酸還原菌等，以防止堵塞油層和腐蝕管柱。

脱氧：氧是造成注水系統腐蝕的最主要最直接原因，脱氧是降低水中含氧量使達到使用標準的關鍵。

曝曬：通過曝曬去除水源中含有的大量過飽和碳酸鹽，使之沉澱下來。以防止人注在地層後在地層高温作用下沉澱而堵塞油層。

油田常用的過濾裝置，其反衝洗污泥是固體廢物，應根據污泥性質，進行幹化填埋或堆肥處理。油田開發中後期，採出水越來越多，採用油田採出污水回注是我國油田採用的經濟、環保的注水工藝。

其可達到如下目的：

① 污水中含表面活性物質，能提高洗油能力，提髙最終採收率；

② 高礦化度污水回注後，防止黏土膨脹；

③ 污水回注保護了環境，提高了水的利用率。 ^[3] 

油藏從勘探開始，到確定油藏類型和儲量，然後進行鑽井作業、固井，再到射孔鑽開油氣層、地面設施建設，最後到安裝井口裝置才能完成石油開採的基礎條件。這不僅僅標誌着採油過程的開始，為了經濟有效地把地下的原油採集上來並送到計量站，還需要完成以下幾個工藝過程，油氣開採才能真正得到實現。

由於原油彙集於地下含油岩層的孔隙中，而含油岩層作為一種特殊岩石，其構造比較緻密，如要將其中的原油驅趕到井底位置，則需要採取一定的措施。這些驅趕原油的措施主要有以下幾種：利用油井底部較低的壓力形成壓力差，自噴驅油；當油藏的壓力降低時，可以採取注水、注蒸汽等方式補充外部能量，促使原油流動；通過注汽等措施提高原油温度，降低原油粘度，從而增強流動性，利於油氣彙集；通過注聚等措施提高注入水的粘度和降低油層的水相滲透率，改善水油流度比，調整注入剖面而擴大波及體積，進而促進原油流動。

原油混合液彙集到油井底部以後，還要將它們提升到地面上來，這個過程叫做採油。油田的生產井按照生產方式的不同可以分為自噴採油和機械採油兩大類型。

如果油層具有足夠的能量，不僅能將原油從油層中驅入井底，而且還能將其由井底連續不斷地升到地面上來。這樣的生產井稱之為自噴井。用這種方式進行的採油稱為自噴採油。

機械採油是指藉助於機械動力將原油提升到地面的採油方式。常用的機械採油方式有：有杆泵採油、電潛泵採油和其他方式採油（如水力活塞泵採油和氣舉採油、射流泵採油和鏈條式抽油機採油等）。

採油過程中，油井的採出物實際上是油、氣、水及泥砂和其他雜質的混合物，難以直接加工利用，因此需要將油井採出物進行集中處理和外輸，這一過程稱為油氣集輸。油氣集輸一般由聯合站來完成，其主要任務是：將油井採出物集中進行氣液分離；將原油脱水、穩定、儲存、加熱、計量、外輸；天然氣乾燥、淨化、初加工、外輸；污水除油、除砂、脱氧、防腐處理後回注或外排。經過處理處輸的原油，便是採油企業的主要產成品。

為了經濟高效的開採原油，油氣開採過程中有時會對油井、水井等實施一些較為複雜的施工。這些施工稱為井下作業，也有稱修井作業。井下作業貫穿油田開發的全過程，是原油生產的重要手段。常規的井下作業包括：新建油水井投產時的下管柱、下泵；保證正常生產進行的檢泵、換泵等施工；處理事故進行的修井；油田挖潛改造措施的實施，如分層配產、配注、堵水、調整注水井吸水剖面配合壓裂、酸化等。在採油企業的管理實踐中，一般按照作業目的和工藝複雜程度，將井下作業分為維護作業和措施作業兩類。 ^[4]