石油是怎么采掘到地面的呢？（下）

（三）

油藏在一次采油、二次采油之后，仍然有60%～70%的原油被“束縛”在地層中成為“殘余油”，這么多“殘余油”躺在地下睡大覺(jué)拿不出來(lái)，實(shí)在是太可惜了。于是，石油工程師們又想出了一個(gè)奇招，就是在二次采油基礎(chǔ)上，通過(guò)注入井向油藏里注入各種化學(xué)藥劑。與二次采油最大的不同是，這些注入的化學(xué)藥劑在油藏中原本不存在，它們通過(guò)物理變化、化學(xué)變化來(lái)改善油、氣、水及巖石相互之間的性能，以此來(lái)進(jìn)一步提高原油采掘量，這種方式專(zhuān)業(yè)上稱(chēng)之為三次采油，也稱(chēng)之為提高采收率方法。這就好比醫(yī)生給病人開(kāi)藥治病一樣，藥到病除。這種方式是“解放”束縛在孔道中的殘余油的法寶之一，通?？梢远嗖沙?%～20%原始原油地質(zhì)儲(chǔ)量。

目前的三次采油中，礦場(chǎng)普遍應(yīng)用的是“化學(xué)驅(qū)”方式。簡(jiǎn)單地講，是把化學(xué)藥劑注入油層中讓油藏吃“藥”，從而讓更多的殘余油動(dòng)起來(lái)，被采出來(lái)。

大家知道，原油一般比水稠。因此，在同樣的外力推動(dòng)下，原油要比地層水跑得慢。但是，石油工人們希望地層水“跑”得慢，在“跑”的時(shí)候，能很好地推動(dòng)原油運(yùn)動(dòng)到井底。如果地層很均質(zhì)，孔洞大小差不多，滲透能力差不多，水對(duì)油的推動(dòng)效果就比較好。實(shí)際上，在二次采油中，用水來(lái)驅(qū)趕地層原油時(shí)由于油水黏度的差異容易出現(xiàn)“指進(jìn)”現(xiàn)象，也就是注入的水像“手指”一樣參差不齊地推進(jìn)，結(jié)果是油井很快產(chǎn)出水，長(zhǎng)時(shí)間油水同時(shí)產(chǎn)出，嚴(yán)重時(shí)，油井被水淹，幾乎只產(chǎn)水，不產(chǎn)油。如果地層中廣泛存在裂縫時(shí)這種現(xiàn)象更嚴(yán)重。此外，如果地層中有諸如裂縫、優(yōu)勢(shì)通道等的“高速公路”，又會(huì)怎么樣呢？很明顯，水會(huì)沿著“高速公路”狂奔而快速到達(dá)井底，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為“水竄”，實(shí)際上是一種水患、水害。一旦發(fā)生水竄，后果非?？膳?，會(huì)導(dǎo)致油井大量產(chǎn)水甚至水淹而被迫停產(chǎn)。注氣也會(huì)發(fā)生類(lèi)似現(xiàn)象。

因此，石油工程師們想方設(shè)法要控制這種水害。其中一種比較有效的方法是往油藏中注入化學(xué)藥劑來(lái)增加水的黏度，讓水變得稠點(diǎn)，跑得慢一點(diǎn)，并且讓它分散進(jìn)入更多流動(dòng)通道中，能在更大范圍內(nèi)“驅(qū)”油到井里。此外，類(lèi)似我們?nèi)粘Ｉ钪杏孟礉嵕赐?，注入化學(xué)藥劑的另外一個(gè)目的就是讓原油掙脫巖石的“束縛”，離開(kāi)巖石表面成為“自由”流動(dòng)的油并在水的推動(dòng)下流向井筒，這就是化學(xué)驅(qū)油方法的思路?；瘜W(xué)驅(qū)油就是通過(guò)注入一些化學(xué)藥劑，例如堿、表面活性劑，增加地層水的黏度，降低地層中水的流動(dòng)能力，減少水與油在流動(dòng)能力之間的差距，同時(shí)降低巖石對(duì)原油的“束縛”能力，使變“稠”后的水進(jìn)入更多的孔道，以此達(dá)到增加“驅(qū)”油面積、提高“驅(qū)”油效率的目的。

這種方式對(duì)水驅(qū)之后“滯留”在孔道中的“殘余油”開(kāi)采十分有效，因此，我們國(guó)家三次采油的主要方向是化學(xué)驅(qū)油方法。根據(jù)所使用化學(xué)物質(zhì)的不同，化學(xué)驅(qū)油方式很多，目前主要有聚合物驅(qū)油、表面活性劑驅(qū)油、堿驅(qū)油等。不同方式，用的藥不同，蘊(yùn)含的機(jī)理不同，但目的都是在二次采油基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高產(chǎn)量。

目前，微生物采油技術(shù)也是國(guó)內(nèi)外一項(xiàng)科技含量高的三次采油技術(shù)。不同于化學(xué)驅(qū)油方法，微生物采油是從地面將微生物及其營(yíng)養(yǎng)源注入地下油層，使微生物在油層中生息繁殖，一方面改善原油物性，提高原油的流動(dòng)性，一方面利用微生物在油層中生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生的氣體、生物表面活性物質(zhì)、有機(jī)酸、聚合物等物質(zhì)來(lái)提高原油采掘量。這種方式成本低、效果好、無(wú)污染，越來(lái)越受到人們廣泛的重視。

一次采油、二次采油、三次采油主要用于黏度低、易于流動(dòng)的稀油的采掘，對(duì)于地層中稠油這些方法可行嗎？

直觀對(duì)比可以看到，稀油一般可以像水一樣流動(dòng)，而稠油卻很難流動(dòng)，這是稠油黏度高造成的；有的稠油黏度極高，就像“黑泥”一樣，甚至可以用鐵鍬鏟起，可以直接用手抓起來(lái)?？梢?jiàn)，稠油的流動(dòng)性極差，而如此黏稠的流體，自然很難在地層中極其狹小的孔隙內(nèi)流動(dòng)。不難想象，一次、二次、三次采油的方法難以有效地讓稠油“動(dòng)”起來(lái)，尤其是超稠油、特稠油或?yàn)r青等。有什么辦法可以讓難流“動(dòng)”、流不“動(dòng)”的稠油動(dòng)起來(lái)呢？石油工程師們?cè)趯?shí)踐探索中找到了一種行之有效的方法，就是往這類(lèi)油藏地層中注入熱能，例如通過(guò)蒸汽、熱水等來(lái)加熱地層，降低原油的黏度，讓稠油變“稀”，流動(dòng)起來(lái)，以此提高原油的采掘量，這種方式稱(chēng)之為熱力采油方法。這一靈感源于原油的黏度及流動(dòng)性能對(duì)溫度變化的敏感性，這一點(diǎn)與我們生活中常見(jiàn)的食用豬油、蜂蜜類(lèi)似。秋冬季節(jié)隨著氣溫的降低，可以發(fā)現(xiàn)豬油、蜂蜜明顯變稠，甚至變得像固體一樣，但夏天時(shí)蜂蜜就會(huì)變得很稀，將豬油倒入熱鍋中時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著油溫的升高，油逐漸變稀且非常易于流動(dòng)。加熱油藏的方式有很多，目前在現(xiàn)場(chǎng)常用的有注熱水、注蒸汽、油層就地燃燒、電磁加熱等方法。根據(jù)不同的加熱方式，也形成了各種各樣的熱力采油方法，例如熱水驅(qū)、蒸汽驅(qū)、蒸汽吞吐、火燒油層等。

一次采油、二次采油、三次采油主要是針對(duì)油藏開(kāi)采發(fā)展起來(lái)的。由于原油和天然氣物性的差異，氣藏與油藏的開(kāi)發(fā)方式有很大的不同。目前，氣藏的開(kāi)采方式有氣體膨脹驅(qū)、水驅(qū)。

氣體膨脹驅(qū)或氣驅(qū)，主要針對(duì)干氣藏，依靠氣體膨脹驅(qū)動(dòng)來(lái)采出氣體，一次開(kāi)采可以采出高達(dá)90%左右的原始天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量。究其根本，也就是靠天然能量衰竭開(kāi)發(fā)。

水驅(qū)，主要針對(duì)有邊水、底水的氣藏，與存在邊水、底水的油藏的水驅(qū)類(lèi)似，可分為彈性水驅(qū)氣藏和剛性水驅(qū)氣藏。彈性水驅(qū)氣藏以氣驅(qū)為主，水體區(qū)域一般較小，能量較弱，具有封閉性。剛性水驅(qū)氣藏以水驅(qū)為主，此時(shí)氣藏邊水、底水與氣藏圈閉以外的地層水或與地面天然水域有聯(lián)系，水體區(qū)域很大，為無(wú)限水體。例如加拿大海貍河氣田泥盆系的氣藏。對(duì)于邊水、底水氣藏，一般只能開(kāi)采出30%～50%的原始天然氣儲(chǔ)量。水驅(qū)沒(méi)有膨脹氣驅(qū)的采收率高。

凝析氣藏是一種特殊的氣藏，是介于油藏和氣藏之間的一種特殊氣藏。雖然凝析氣藏也產(chǎn)油，稱(chēng)之為凝析油。但在氣藏原始溫度壓力條件下，凝析油在地下以氣相存在。而常規(guī)油藏乃至輕質(zhì)油藏在地下以油相存在，伴生的氣體在地下常常溶解于油，稱(chēng)為單一油相。一般氣藏在開(kāi)采過(guò)程中很少產(chǎn)凝析油。凝析氣藏開(kāi)發(fā)方式與干氣藏開(kāi)發(fā)方式有很大區(qū)別。對(duì)于凝析氣藏來(lái)說(shuō)，除了把地下天然氣采出來(lái)之外，還要防止在地層壓力下降時(shí)出現(xiàn)凝析油析出從而導(dǎo)致?lián)p失。因此，根據(jù)凝析氣藏中凝析油的含量及經(jīng)濟(jì)性，目前其開(kāi)發(fā)方式主要有兩種：衰竭開(kāi)發(fā)和保持地層壓力開(kāi)發(fā)。對(duì)于天然氣中凝析油含量低的凝析氣藏，從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，衰竭開(kāi)發(fā)費(fèi)用較低，是可取的。保持地層壓力開(kāi)發(fā)是提高凝析油采收率的主要方法，尤其是針對(duì)凝析油含量較高的凝析氣藏，不保持壓力開(kāi)采，凝析油的損失可以達(dá)到原始凝析油儲(chǔ)量的30%～60%。這種方式和原油“二次采油”方式原理相同，通過(guò)向地層中注入水或氣體，氣體可以是干氣、氮?dú)饣虻獨(dú)馀c天然氣的混合物，也可以是空氣或二氧化碳。注干氣通常是將氣田本身產(chǎn)出的天然氣經(jīng)過(guò)凝析油回收和處理后，再回注到氣藏。注水一般是針對(duì)縫洞型氣藏采用水、氣交替注入或同時(shí)注入，目的是改善注氣時(shí)氣體的波及體積，防止氣竄。采用保持壓力的方式需要大量的投資，要購(gòu)置壓縮機(jī)，而且在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)法利用天然氣。有的凝析氣藏產(chǎn)出的氣量少，不能滿(mǎn)足回注的氣量，還需要從附近的氣田購(gòu)買(mǎi)天然氣。因而，有無(wú)供氣氣源也是決定采取什么方式保持壓力的重要因素。

作者：張烈輝