【资源开发工程】油气排采技术与工程

作者:日期:2026-08-22阅读:

面向特低渗油藏、致密高含水气藏、煤层气、页岩气和海上油气井生产中供液差、积液重、低产低效、检泵周期短、排采制度依赖经验和无人值守能力不足等问题,形成了机械采油、气液排采、井下工具、智能控制、试验平台和数字孪生协同发展的油气排采技术体系。团队围绕有杆抽油系统优化、防偏磨、射流排采、柱塞排液、丛式井联动排采、涡流自清洁抽油泵、可溶节流器、压后返排智能预测和全生命周期动态耦合数字孪生开展攻关,形成从单井工具到区块排采优化的工程技术链。该体系可提高低渗油气井产能恢复速度和连续生产能力,支撑老油田稳产、非常规气藏排水采气和智慧油田无人值守建设。技术体系强调工具工艺平台数据协同,将井下排采工具、地面动力设备、生产制度、试验验证和智能预测模型统一考虑,可根据油藏渗流能力、井筒积液状态、气液比和设备运行数据动态调整排采策略,提升排采制度的适应性和经济性。

【核心技术突破】

特低渗油藏机械采油系统优化:针对特低渗油藏液量低、供液不稳定、偏磨严重、系统效率低和故障诊断滞后的问题,形成有杆抽油系统优化、防偏磨设计、油井故障智能诊断和新型机械采油设备集成技术。通过地面抽油机、井下泵、抽油杆柱、井筒流动和生产制度协同优化,延长检泵周期,提高生产时率和系统效率,使特低渗油藏机械采油由单设备改进转向系统级节能增效。同时结合功图、电参数、产液量和泵况数据,可实现抽油系统运行状态快速诊断,减少低效运行和无效检泵。

致密高含水气藏排水采气与全生命周期排采:针对致密气藏高含水、低压、气液两相流动复杂和传统排水采气稳定性差的问题,形成射流排水采气由液动向气动升级、智能柱塞研制、压后返排到生产排采一体化完井工艺和全生命周期排采体系。该体系覆盖气井投产初期、返排期、稳产期和递减期不同阶段,使排采制度、井下工具和地面控制协同运行。通过阶段化排采模型,可在返排、携液、稳产和递减过程中切换控制目标,避免单一制度造成水锁、积液或能量浪费。

油气井排液工艺技术及装备:研发液动力、气动力射流泵排采工艺,通过喷嘴、喉管尺寸及工艺参数优化提升排液效率;开发钢丝绳柱塞、变径柱塞排液系统,支撑低压及高产液气井稳定排液;研制集无线充电、数据传输、井下压力温度监测、自动启停、状态诊断和数据回传于一体的智能柱塞排采系统,使排采工具由机械执行件升级为智能感知与控制终端。相关装备可与地面控制柜、井口通信和云端分析平台连接,为偏远气井连续排液和低人工干预运行提供支撑。

丛式井联动排采与低成本集成装备:面向低渗油气田和煤层气多井集约开发需求,利用变距、动态跟踪复合平衡、多井集成化排采、多井井载互平衡等方法,开发柔性联动排采技术。该技术以单机多采、多态互平衡为特征,通过柔性传动、滑轮体系、钢丝绳抽油杆和低渗透油气井排采泵等产品,减少钢材用量,降低装机功率和设备重量,为低成本、规模化开采提供装备支撑。该技术适合丛式井场空间受限、单井产量低但井数多的场景,可降低单井建设投资和长期运行维护成本。

排水采气多物理场分析与模拟测试平台:开发排水采气工艺多物理场分析技术,搭建井下工具排液模拟试验平台、组合式泵效测试试验台、抽油杆拉扭试验台、抽油机性能综合测试平台和排水采气模拟系统。通过气液两相流实验、射流泵和旋流器性能测试、离心泵、螺杆泵、往复泵及井下工具综合性能检测,实现排采工具从设计、仿真、测试到现场应用的闭环验证。平台数据还能用于校准数值模型和工具结构参数,提升新型柱塞、射流泵、旋流器及组合泵设计的可靠性。

数字排采、压后返排与智能油井系统:围绕海上及陆上油气井压后返排制度优化,构建基于机器学习和等效裂缝参数的返排预测与控制方法;围绕油气井全生命周期复杂物理场动态耦合,形成数字孪生建模技术;围绕有杆抽油装备,建立智能油井系统,覆盖三抽设备管理、油井综合信息查询、故障诊断、产量预测和运行优化,使排采工艺由经验驱动转向模型和数据共同驱动。通过实时数据回传和模型滚动修正,可把返排速度、携砂风险、井底压力和产量变化纳入一体化优化。

【成果支撑】

该方向开发射流泵优化、产量预测、压后返排评估、数字油气井集成平台等软件,建成井下工具排液模拟、泵效测试、抽油杆拉扭、抽油机性能和排水采气模拟等平台。涡流自清洁抽油泵在胜利油田5口井应用,平均泵效提高20.04%;可溶节流器完成22口气井工业试验,打捞成功率提升至90%以上,单井节约4.3万元;丛式井联动排采样机重量降低50%以上、功率降低70%以上。成果获省部级及行业奖励10余项,并在长庆、延长、胜利、中国海油等现场应用。压后返排智能预测技术支撑中国海油相关生产组织,数字油气井技术形成12项发明专利、10项软件著作权和6项省部级奖励,排采试验平台为工具性能评价和现场制度优化提供了实验依据。

【应用前景】

老油田稳产领域:可用于特低渗油藏有杆抽油系统优化、防偏磨治理、泵效提升和检泵周期延长,支撑老油田低成本稳产。

排水采气领域:适用于致密高含水气藏、煤层气和低压高产液气井的柱塞排液、射流排采和多井联动排采,提升连续生产能力。

海上油气领域:压后返排智能预测与控制可服务海上压裂井返排制度优化,降低返排风险并提高投产效率。

智慧油田领域:智能油井系统、数字孪生模型和排采试验平台可支撑无人值守、远程诊断、区块优化配产和全生命周期排采决策。