采油工艺新技术以及应用

采油工艺新技术以及应用采油工艺新技术以及应用刘鹏程刘鹏程中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院[e-mail][e-mail][e-mail][e-mail]刘鹏程刘鹏程简介简介中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院––教师教师（（20042004——））中国石油勘探开发研究院（中原油田）中国石油勘探开发研究院（中原油田）––博士后（博士后（20052005--））中国地质大学（北京）能源学院矿场普查与勘探专业中国地质大学（北京）能源学院矿场普查与勘探专业––工学博士（工学博士（20012001--20042004））石油大学（华东）石油工程学院油藏工程专业石油大学（华东）石油工程学院油藏工程专业––硕士（硕士（19981998--20002000））西南石油学院开发系采油工程专业西南石油学院开发系采油工程专业––本科（本科（19891989--19931993））主讲主讲《《采油工程采油工程》》、、《《钻井工程钻井工程》》、、《《井下工程井下工程》》、、《《油藏数值模拟油藏数值模拟》》、、《《油油层物理层物理》》、、《《工程流体力学工程流体力学》》、、《《油藏工程油藏工程》》、、《《油气田开发设计油气田开发设计》》、、《《渗流渗流力学力学》》、、《《井下工程井下工程》》、、《《石油地质石油地质》》参加纵横向项目参加纵横向项目2020余项，发表论文近余项，发表论文近100100篇。篇。主要研究方向主要研究方向油气井测试方法与测试机理、试井分析理论与软件开发油气井测试方法与测试机理、试井分析理论与软件开发油气井产能预测与产能评价油气井产能预测与产能评价油气田开发方案设计及调整方案研究油气田开发方案设计及调整方案研究油藏工程优化设计与动态预测方法油藏工程优化设计与动态预测方法优化压裂与水平井试井与产能计算优化压裂与水平井试井与产能计算剩余油表征、地质建模与油藏数值模拟研究剩余油表征、地质建模与油藏数值模拟研究采油工艺方法研究采油工艺方法研究石油天然气工程：石油天然气工程：油气井工程：钻井、完井油气井工程：钻井、完井油气田开发工程：油藏、采油油气田开发工程：油藏、采油油气田储运工程：油气外输油气田储运工程：油气外输气油水油油气气开开采采系系统统示示意意图图开采系统开采系统==油藏油藏++生产系统（举升生产系统（举升++分离分离++集输集输++储存）储存）理论方法：油藏工程理论方法：油藏工程++采油工程采油工程主题：前者油藏，后者油井主题：前者油藏，后者油井观点：前者区域多井，后者单井观点：前者区域多井，后者单井中心：前者可采储量，后者采油指数中心：前者可采储量，后者采油指数目标：昀优控制（花昀少的钱、采出昀多的油气）目标：昀优控制（花昀少的钱、采出昀多的油气）发展因素：流体力学、应用数学、各种油气井测试工艺、资发展因素：流体力学、应用数学、各种油气井测试工艺、资料分析理论和方法、岩石力学、计算机料分析理论和方法、岩石力学、计算机……发展方向：四维油藏工程理论发展方向：四维油藏工程理论++新的采油技术和方法新的采油技术和方法研究方法：直接观察，间接模拟研究方法：直接观察，间接模拟油藏工程与采油工程油藏工程与采油工程相互交叉，在研究内容上针相互交叉，在研究内容上针对对单井与多井，单井与多井，采油工程研究采油工程研究单井短期动态单井短期动态，无，无疑是油藏工程长期研究的边界条件。疑是油藏工程长期研究的边界条件。另一方面，油藏工程研究如物质平衡以及油藏数另一方面，油藏工程研究如物质平衡以及油藏数值模拟方案得到的结果，可进一步确定和修正井值模拟方案得到的结果，可进一步确定和修正井的动态预测，从而为采油工艺决策提供依据。的动态预测，从而为采油工艺决策提供依据。油田开发工程制定开发方案采油工程油田自喷采油机械采油油品输送人工举升定义：在地层的天然能量不足以维持自喷生产或者虽然可以自喷但产量达不到要求时，在井筒中下入机械设备，对流体做功，使流体能够流到地面的工艺流程，称为人工举升。目的：在安全生产的前提下，追求以经济有效的方法，使得产量达到昀大。有杆泵螺杆泵水力活塞泵潜油电动离心泵气举射流泵我国当前和未来都将面对特我国当前和未来都将面对特高含水期油藏、低渗透、高含水期油藏、低渗透、稠油稠油等难开发油藏以及等难开发油藏以及海上、沙漠油田海上、沙漠油田的一系列改的一系列改造开采问题，随着油田开采难度的增大，技术要求造开采问题，随着油田开采难度的增大，技术要求越来越高，必须运用现代科学技术改造传统的开采越来越高，必须运用现代科学技术改造传统的开采工艺。工艺。要解决采油工程中的某一生产技术问题，要解决采油工程中的某一生产技术问题，有机械的、有机械的、化学的、物理的化学的、物理的等各种不同的方法，涉及到技术方等各种不同的方法，涉及到技术方法的选择，甚至是法的选择，甚至是综合性的应用方法综合性的应用方法。。一、科技进步与石油工业的二次创业一、科技进步与石油工业的二次创业二、采油采气工程配套技术三、采油采气工程技术展望四、中国采油采气工程技术与世界先进水平的差距五、对发展我国采油工程技术的建议主要内容主要内容一、科技进步与石油一、科技进步与石油工业的二次创业工业的二次创业11、当今石油科技主要特点、当今石油科技主要特点11、勘探开发的难度加大，高新技术的应用，需要更大量的、勘探开发的难度加大，高新技术的应用，需要更大量的资金投入，风险程度加大，因此决策科学、评价科学将会广资金投入，风险程度加大，因此决策科学、评价科学将会广泛应用。泛应用。22、各种高新技术的引入，新材料的应用，将部分地改变石、各种高新技术的引入，新材料的应用，将部分地改变石油勘探、开发系统的概念、方法和工艺。油勘探、开发系统的概念、方法和工艺。33、边缘学科的产生、多学科的综合、突破了现有学科的框、边缘学科的产生、多学科的综合、突破了现有学科的框架，形成了多学科专家在同一工程平台上协同工作，多学科架，形成了多学科专家在同一工程平台上协同工作，多学科技术配套与集成。技术配套与集成。44、硬件装备发展与软件发展并重，以计算机为龙头的数据、硬件装备发展与软件发展并重，以计算机为龙头的数据处理技术、网络通讯技术、图形显示技术以及综合软件的发处理技术、网络通讯技术、图形显示技术以及综合软件的发展是趋势之一。展是趋势之一。66、随着石油勘探、开发难度加大，石油科技将从强调应用、随着石油勘探、开发难度加大，石油科技将从强调应用转为应用研究和基础研究并重，进行多方面的基础理论研转为应用研究和基础研究并重，进行多方面的基础理论研究和机理探索，在技术上突破究和机理探索，在技术上突破““引进引进--消化消化--吸收吸收--引进引进……”……”的的圈子，有所创新。圈子，有所创新。77、保护环境是全人类的共同问题，石油、天然气是昀大的、保护环境是全人类的共同问题，石油、天然气是昀大的污染源之一，改善与保护环境的研究将成为科技发展的热污染源之一，改善与保护环境的研究将成为科技发展的热点，石油科技对环境保护与有效、综合利用能源方面的研点，石油科技对环境保护与有效、综合利用能源方面的研究将会给与更大的关注。究将会给与更大的关注。22、、石油工业的发展与科技进步密不可分石油工业的发展与科技进步密不可分在世界范围，直到上世纪20年代，由于没有出现能使石油工业快速发展的石油技术，这段时间内石油工业进展不大。上世纪20-30年代，由于重力、地震折射波等早期地球物理勘探方法的发明和使用，同时微生物学、沉积学、地层学和古地理学、背斜理论被引入石油地质，使世界原油发现率出现两个高峰：1925-1930年，世界年平均发现原油27亿吨；1935-1940年，年平均发现原油41亿吨。上世纪上世纪4040--5050年代，电测方法定量评价油气层、石油乳化年代，电测方法定量评价油气层、石油乳化物钻井液、磁带记录地震信息和非炸药源、蒸汽法开采物钻井液、磁带记录地震信息和非炸药源、蒸汽法开采稠油、深水钻井、完井技术、广泛应用注水开发技术等稠油、深水钻井、完井技术、广泛应用注水开发技术等等，使这段时间，年平均发现原油等，使这段时间，年平均发现原油33353335亿吨。由于在油亿吨。由于在油藏工程中采用注水技术，使原油采收率普遍提高藏工程中采用注水技术，使原油采收率普遍提高15%15%--20%20%。。上世纪上世纪6060--7070年代，板块理论的应用，地震勘探的叠加技年代，板块理论的应用，地震勘探的叠加技术和数字记录仪、喷射钻井、定向钻井和优化钻井技术、术和数字记录仪、喷射钻井、定向钻井和优化钻井技术、大型水力压裂技术等等，使这段时期，年平均发现原油大型水力压裂技术等等，使这段时期，年平均发现原油3737--5656万亿吨。万亿吨。上世纪上世纪8080年代，石油科技又上了一个新台阶。层序地层学、含油气系年代，石油科技又上了一个新台阶。层序地层学、含油气系统，计算机模拟技术、图形可视化、计算机网络技术，地球物理勘探应统，计算机模拟技术、图形可视化、计算机网络技术，地球物理勘探应用了用了2424位数模转换遥测技术、并行机以及交互处理技术、叠前三维深度位数模转换遥测技术、并行机以及交互处理技术、叠前三维深度偏移技术、多波多分量技术、成像测井技术、分支井、小曲率半径水平偏移技术、多波多分量技术、成像测井技术、分支井、小曲率半径水平井、连续油管钻井、自动化钻井技术等等。这些技术的广泛应用，大大井、连续油管钻井、自动化钻井技术等等。这些技术的广泛应用，大大降低了勘探开发成本，并使这一时间的油气田发现高峰叠起。降低了勘探开发成本，并使这一时间的油气田发现高峰叠起。上世纪上世纪9090年代以来，石油科技的发展技术进入高新发展阶段。特别是当年代以来，石油科技的发展技术进入高新发展阶段。特别是当前的信息技术，正对世界油气工业进行着一场革命，前的信息技术，正对世界油气工业进行着一场革命，19961996年，剑桥能源年，剑桥能源研究会组织国际研究会组织国际4040多家主要油公司、工程服务公司历时半年，专题研究多家主要油公司、工程服务公司历时半年，专题研究分析信息技术对世界油气的影响，其研究结果中指出，影响石油工业发分析信息技术对世界油气的影响，其研究结果中指出，影响石油工业发展昀深的展昀深的55项信息是：万维网项信息是：万维网3W,3W,光电子光电子PhotonicPhotonic、数据仓库、数据仓库Warehouse,Warehouse,面向对象技术面向对象技术ObjectTechnologyObjectTechnology和虚拟现实和虚拟现实VR(VR(VirtualVirtualRealityReality))。。科学技术对石油工业发展的影响是巨大的，正如美国科学技术对石油工业发展的影响是巨大的，正如美国《《商业周刊商业周刊》》19971997年年1111月刊文中指出月刊文中指出““当前世界石油工业当前世界石油工业出现了一种完全不同于我们原来所预想的情景：石油资源出现了一种完全不同于我们原来所预想的情景：石油资源没有枯竭，石油价格没有疯涨，石油危机也没有重现，这没有枯竭，石油价格没有疯涨，石油危机也没有重现，这一切都应归功于科技进步一切都应归功于科技进步””。。““利用新技术已取得的进步是利用新技术已取得的进步是人们难以想象，过去人们难以想象，过去1010年，发现和开发年，发现和开发11桶原油的平均成本桶原油的平均成本已下降了已下降了60%60%，而探明的资源量比，而探明的资源量比19551955年高出年高出60%60%。以英。以英国北海福蒂斯大油田为例，国北海福蒂斯大油田为例，19701970年英国年英国BPBP石油公司计算该石油公司计算该油田探明储量为油田探明储量为1818亿桶，至亿桶，至