采油工程技术：新材料、自动化是趋势(图)

  [中国石化新闻网2018-07-16]

  主要观点
  中国工程院院士刘合认为，采油工程贯穿油气田开发全生命周期，是油气田维持正常运转与保持产量稳定的关键。目前老油田稳产难度加大，新增油气储量呈劣质化趋势，采油工程技术面临一场变革。新材料、自动化是采油工程技术未来发展的趋势。
  面临劣质资源有效开发挑战
  采油工程的核心任务是建立和维护油气开采通道，构建油气田开发的生命线。主要内容包括分层注入、人工举升、油气层改造与井筒修复等。
  目前，全国共有油水井超过40万口，陆上已开发油田含水率87.7%、可采储量采出程度74.7%，主力油田进入特高含水阶段。
  年度新增低渗特低渗劣质储量占比超过65%，2017年新井单井产量较2006年下降40%以上。
  定向井、水平井数量不断增加，杆管偏磨修井占作业总量的65%，急需高效人工举升及井下作业技术。
  三次采油开采对象由一类油层逐步转向二、三类油层，化学驱难度加大，效果变差。
  以上问题给工程技术带来新的挑战。
  新技术提高开采经济性
  近年来采油工程新装备新工艺不断进步，使过去低效甚至没有价值的油藏也具备了开采经济性。
  第四代分层注水技术：经过多年发展，中国石油形成以固定式、投捞式、桥式偏心与电缆测调为代表的三代分层注水技术。第四代分层注水技术的核心是，实现层段注入参数全过程实时监测和自动调整，实现边注边测边调，保持注水合格率，实现有效注水。典型技术包括缆控式、无缆式及地面分注式3种。
  井下油水分离同井注采技术：利用井下油水分离同井注采，能有效减少油田地面水处理，缩短无效水循环，降低综合开发成本。中国石油以井下油水分离器为基础，形成以同井注采管柱、多层封隔注采系统、远程监控系统为主体的同井注采技术。
  无杆举升技术：中国石油有杆采油井达20万口，年检泵作业8.7万次；同时每年60%的新井是斜井，杆管磨损问题突出。电潜柱塞泵、电潜螺杆泵等无杆采油技术是提效降耗、安全环保生产的有效途径。
  可溶桥塞：水平井分段压裂中，快钻复合桥塞存在钻塞施工费用高、投产见效慢、风险大等问题。中国石油勘探开发研究院率先研发全可溶桥塞，2017年完成400余段分段压裂施工，仅钻塞就节约费用千万元以上。
  二氧化碳蓄能改造驱油一体化技术：形成二氧化碳蓄能加砂压裂改造、二氧化碳不加砂压裂改造、二氧化碳前置大段塞蓄能+水基压裂、二氧化碳压裂式吞吐等四种模式，达到节约水资源、二氧化碳埋存、提高单井产量与提高采收率多重目的。
  超短半径侧钻取芯技术：中高渗层无效循环严重，低渗层注水难以波及，导致吨油耗水急剧增加。中国石油创新研发低成本的油层内部超短半径侧钻加水平井密闭取芯技术，曲率半径2~3米，适用于3米厚油层，可实现油层内距井60米内定点定方位水平密闭取芯。
  超前储备新方向
  未来的采油工程技术，将进入微米纳米新材料、数字化、物联网普及应用的新时代，井下机器人、井口自动化将得到广泛应用。分层注采技术向着与油藏状态联动发展，自动控制注入和产出。机械采油实现无杆和自动化，数字化油田将成为必然。
  为实现劣质资源有效开发，要超前储备以下技术。
  页岩油原位转化技术：利用水平井电加热，将中低成熟度富有机质页岩中的重质油、沥青和各类有机物规模转化为轻质油气产出，将焦炭等留在地下，也可称为“页岩油地下炼厂”。我国页岩油可原位转化资源量700亿~900亿吨，天然气约65万亿立方米。
  多尺度超材料增材制造：超材料是具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合材料，宏观尺寸大、微观结构精细，必须应用增材制造技术加工。国际石油公司及科研机构已开展的纳米材料研究，可应用于油气开采与新能源电池领域。
  智能吸油微球：利用微纳米复合材料的表面特殊浸润性，实现井下高效吸油。
  此外，值得关注的还有微纳马达污水处理技术、功能型液体体系与轻质高强支撑剂、仿贝壳结构智能防腐涂层等。