石油天然气开发工艺重难点分析

石油天然气开发工艺重难点分析

秦雁飞

中国石油化工股份有限公司中原油田分公司天然气产销厂  河南省濮阳市457001

摘要：石油天然气在开采及生产过程中经原油开发、脱水、污水处理等步骤，最终实现有效利用。在这一过程中，每个开发节点都至关重要，每个程序都有提升优化的空间。在具体开采中，需根据实际情况使用适当的方法、技术和工艺，并根据经验不断完善，以此提高石油天然气的开采效率，降低成本，提高产量，最终实现环境、经济、社会效益的协调发展。

关键词：石油天然气；开发工艺；重难点

众所周知，石油天然气开发过程相对复杂，主要体现在工艺流程繁琐等方面。原油开采、原油脱水和污水处理是石油天然气开发阶段的重要组成部分，若想做好石油的开发利用，就必须加强对各种工艺流程水平的提升，以确保原油开采的产量和质量，同时在很大程度上减少或避免对周围环境的不利影响，以实现最大的经济社会效益。

一、石油天然气概况

在人类社会发展中，天然气和石油工业的兴起使人类生存环境得到了极大改善。尤其是近年来，天然气和石油工业发展迅速。但目前油气资源的开采仍有不少难题，例如如何有效改善油气资源的开采过程，提高油气资源利用效率。

原油是一种具有燃烧性质、以含烃为基本成分的可燃性油类矿物，是一种由油脂组成的混合液，其形成工艺既繁琐又漫长。石油焦、蜡、石油化工产品、溶剂和石油中的石油类产品也可作为石油产品及润滑油使用。

天然气是一种含有多种气体的碳氢化合物，常出现于地层中，具有可燃性、无味、无色等特点，包括甲烷、丁烷、乙烷、乙烷、丙烷、异烷烃类、二氧化碳、惰性气体、硫化氢和蒸汽。在实际使用中，要结合油田实际情况及油气开发特点，对其进行有效评价，并采用科学、合理方式来提高我国油气的开发利用效率。

二、石油天然气开发工艺难点

1、稠油开采难点。稠油典型特征是其粘度大，导致流动性差，这增加了稠油的运输、加工、开采难度。同时，稠油中含有许多颗粒、沥青和胶质化合物等，更易形成网状结构，使原本流动性差的稠油趋于固态化，这些特性也决定了在开采中可能会遇到吸气力差等问题。

2、采集工艺难点。经多年研究探索，稠油工艺开发技术取得了重大发展，但以蒸汽辅助重力泄油为主的传统工艺技术无法适应行业的整体发展需求，所以目前油气采集工艺技术是面临的难点。与常规储气相比，煤层气开发存在显著差异，通常，天然气煤层以三种状态存在：溶解、游离和吸附。一些游离的天然气被吸附在煤表层，若煤层压力值增加到相应水平，甲烷在煤的孔隙中分离，并在微孔隙与基岩扩散，到达裂缝网格后进入井筒。

液压液、支撑剂、煤粉等都是影响煤层气压裂效果的关键因素，支撑剂可保证较高导流效果，然而，在施工开采过程中，支撑剂易嵌入底层，从而降低了破坏程度，降低了促倒流能力，而煤层具有很强吸附力，很难恢复基质膨胀，化学液流体及煤层会对煤层孔隙和渗透率造成损害。低压低温储层会增加反排液压流体的难度，影响煤层气的有效开采。受煤层物理特性的影响，许多煤粉存在于压裂煤层中，导致破裂堵塞。

3、脱水处理工艺难点。新开采原油水分含量高，也可能含有盐水成分，随着时间的推移，它会对设备、管线、器皿等造成腐蚀，缩短适应年限，增加开发运输成本。因此脱水是原油开发中至关重要的一部分，我国目前采用的原油脱水处理技术包括沉降分离脱水技术(将不同重量石油和水结合起来实施沉降分离)、热化学破乳技术(向原油中加入破乳剂，加热以提高其温度，降低原油粘度，逐渐减少水中乳化物，使油水成功分离)、电脱盐破乳技术(由强电场制造聚集水滴，水在重力作用下慢慢沉入原油底部，成功与原油分离)。这三类技术在具体应用中都存在一定的技术难度，若不能成功脱出原油水分，将增加原油运输成本，并受到水中含盐物质的影响，导致相关设备、容器、管线等腐蚀。

4、污水处理难点。污水处理问题也是石油天然气开发中的重要技术难题。原油经脱水处理后会产生大量污水，传统污水处理是通过除油、沉淀、过滤及主水管回注等操作流程。但在实际操作中，若其中某一个环节出现失误，会导致后续操作失效。因此，要重点管理污水处理技术，避免因污水问题不到位，而降低石油天然气品质，同时对环境造成严重污染。

三、石油天然气开发工艺重难点的解决要点

1、稠油开采难点工艺解决。目前，我国主要根据稠油特征采用冷采技术、钻井技术或热采技术进行开采，使用热采技术能解决稠油流动性问题，通过加热促进高温水蒸气的形成，使稠油热裂解重组，然后注入蒸汽，使驱油波及体变大，冷凝后与油层原油混合，以实现对稠油的稀释。然而，这种加热方法可能会对套管造成损坏和断裂。而冷采技术在石油天然气开采中得到了广泛的应用，开采过程中不注入热量，在螺旋桨作用下将砂和原油一起采出，产生更稳定的泡沫油，提高了原油产量。

双空心同轴杆热采技术属于目前稠油开采的主要工艺，其原理是在空心杆中重新内置一个相对独立的空心通道，并在空心杆两端安装特定终端器，使上述两个通道可相互沟通。空心管内管采用双层不透钢原料，外管采用性能良好的合金钢，中间填充了导热率低于2%的无机航天用中空颗粒，促进了独立循环系统的实现。加热双空心同轴杆中的软化水会提高井底原油温度，导致原油粘度下降。双空心同轴杆技术易于维护，热效率高，综合应用成本低，值得大力推广应用。

2、开采煤层气难点工艺解决。煤层气具体压裂技术包括高能气体、液态二氧化碳、水力喷射等，其中，液态二氧化碳技术包括将原油与破碎后立即气化的液体二氧化碳混合，降低原油粘度并提高溶解力。煤层材料及二氧化碳基本上不发生化学反应，因此该技术不会影响煤气层的开发。高能气体技术主要选择压裂过程中促进剂燃烧或火药形成的高压高温气体，以脉冲形式加载并压裂井底目标层，压出井眼及附近放射状裂缝，提高了煤层储气层渗透性，大幅提高了天然气开采效率。水力喷射技术是煤层气开发的新技术之一，主要与油压喷射、水压破碎、液压密封等一系列技术相结合，使水力高速喷发且能在煤层中产生多个孔隙，孔隙纵横搭建网络通道，显著提高煤气层开发效率，该技术不会给地表带来显著的破坏压力，更有利于裂缝的形成和延伸，提高施工方便性，还能提高开采安全性。

3、脱水处理工艺解决要点。脱水设备在整个脱水过程中发挥着不可或缺的作用，只有使用技术先进的设备才能达到最佳脱水效果。结合原油与水的沉淀过程，市场上逐渐出现了许多油水分离设备，而电脱水设备处理效率高，电机横挂的卧式电脱水器在我国得到了广泛的应用，其工作机理是在喷油管作用下将原油射到电脱水器中，使乳化原油中的水充分沉淀，并在电场作用下，水和原油聚集在一起，依靠油水沉淀实现分离。

4、开采后期污水处理难点工艺解决。开采的原油需通过专门脱水处理从污水中分离出来，主要是先除油，让污水在储油罐中静置，去除沉淀的乳化油，此后将污水注入缓冲罐，通过混聚剂的化学反应有大量颗粒沉淀与污油产生并形成污泥，污泥排出后，过滤出水，去除悬浮颗粒，过滤后的水通过水泵注入水管循环，这种水处理方法能获得无杂质和原油的水，实现污水的循环再利用，促进节能，更有利于环保。

总之，石油天然气在我国能源结构中仍占重要比重，为国民经济发展提供了重要支撑。在这种背景下，不可避免地对我国石油天然气开发提出了更高的要求，提高石油天然气开发工艺水平，促进石油天然气开发产量的快速增长，同时能尽量改善开采时造成的环境污染，有效实现石油天然气能源开采的经济效益，促进我国社会经济的快速发展。

参考文献：

[1]贾腾.石油天然气开发工艺重难点探究[J].云南化工，2018,45(04):199.

[2]王士然.石油天然气开发工艺重难点探讨[J].中国化工贸易，2015(20):23-23.