井下作业与采油工程协同优化对油田高效开发的影响研究

一、引言

随着全球能源需求的不断增长，石油作为重要的能源资源，其高效开发备受关注。井下作业和采油工程是油田开发过程中的两个关键环节，二者的协同优化对于提高油田开发效率、降低成本、增加经济效益具有重要意义。传统的井下作业和采油工程往往独立运作，缺乏有效的协同机制，导致资源浪费、效率低下等问题。在当前油价波动、环保要求日益严格的背景下，实现井下作业与采油工程的协同优化，成为油田企业提升竞争力、实现可持续发展的必然选择。

二、井下作业与采油工程概述

2.1 井下作业关键技术

2.1.1 修井技术

修井作业旨在修复出现故障的油井，确保其正常生产。常见的修井问题包括油管堵塞、抽油设备损坏等。对于油管堵塞，可采用高压水射流技术进行清理，利用高压水流的冲击力将堵塞物击碎并带出油管。在抽油设备损坏方面，若电机出现故障，可通过现场检测设备判断故障类型，及时更换损坏部件。例如在某油田，一口油井因油管内结蜡严重导致产量大幅下降，采用高压水射流修井技术后，油管畅通，油井产量恢复到正常水平的 80% 以上。

2.1.2 增产技术

增产技术是提高油井产量的重要手段。压裂技术通过向地层注入高压液体，使地层形成裂缝，增加原油的渗流通道，从而提高产量。在某低渗透油田，对部分油井实施压裂增产技术后，平均单井日产量从原来的 5 吨提高到 15 吨左右。酸化技术则是利用酸液与地层岩石发生化学反应，溶解岩石中的堵塞物，改善地层渗透率。如在碳酸盐岩油藏中，酸化技术应用广泛，能有效提高油井产能。

2.2 采油工程核心内容

2.2.1 油井生产管理

油井生产管理涵盖了对油井产量、压力、含水率等参数的实时监测与分析。通过安装在油井上的各类传感器，将数据传输至监控中心，技术人员根据数据分析油井生产状况。若发现某油井产量突然下降，通过分析压力和含水率变化，判断可能是地层供液不足或井筒出现堵塞，进而采取相应措施，如调整抽油机工作参数或进行修井作业。

2.2.2 注水工程

注水工程是保持油藏压力、提高采收率的关键环节。合理的注水方案能够有效驱替原油，使其流向油井。在注水过程中，需根据油藏地质特征，确定注水压力、注水量以及注水方式。例如在砂岩油藏中，常采用分层注水方式，针对不同渗透率的油层，分别控制注水量，以实现均匀驱替，提高采收率。

三、协同优化理论基础

3.1 系统工程理论

系统工程理论强调将研究对象视为一个整体系统，通过分析系统内部各组成部分之间的相互关系和相互作用，实现系统整体性能的优化。在油田开发中，井下作业和采油工程是整个油田生产系统的重要组成部分。将二者纳入统一的系统框架下，综合考虑油藏地质条件、井网布局、生产设备等因素，优化作业流程和资源配置，可使整个油田生产系统达到最优运行状态。

3.2 协同效应原理

协同效应原理指出，当两个或多个系统相互协作时，其产生的效果大于各自单独作用的效果之和。井下作业与采油工程通过协同优化，能够实现资源共享、信息互通、优势互补。在资源共享方面，双方可共用一些设备和物资，如井下作业的修井设备和采油工程的测试设备，在不影响各自工作的前提下，提高设备利用率，降低成本。信息互通方面，采油工程提供油井生产数据，帮助井下作业人员更准确地判断油井故障原因，制定针对性的作业方案；井下作业反馈作业过程中的地层变化信息，为采油工程调整生产参数提供依据。通过这种协同，实现油田开发效益的最大化。

四、协同优化对油田高效开发的影响

4.1 提升油井产量

4.1.1 优化作业流程提高产能

传统的井下作业和采油工程作业流程存在一些不合理之处，导致作业效率低下，影响油井产能。通过协同优化，对作业流程进行重新设计和整合。在油井进行增产作业时，采油工程部门提前做好生产准备，如调整注水方案，确保油层压力稳定；井下作业部门则根据采油工程提供的信息，优化压裂或酸化施工参数。某油田在实施协同优化后，增产作业的施工周期缩短了 20% ，油井产能在原有基础上平均提高了 15% 左右。

4.1.2 精准决策挖掘潜力

协同优化使得井下作业和采油工程人员能够基于共享的数据和信息，做出更精准的决策。通过对油藏地质数据、生产动态数据以及作业效果数据的综合分析，准确找出油井产量瓶颈所在。对于存在剩余油潜力但地层渗透率较低的区域，双方共同制定压裂与注水协同方案，先通过压裂改善地层渗流条件，再调整注水方案，有效驱替剩余油。在某区块应用该方案后，原本产量较低的油井产量实现了翻倍增长，充分挖掘了油井的生产潜力。

4.2 降低生产成本

4.2.1 减少设备重复投入

在协同优化前，井下作业和采油工程部门可能会为了满足各自工作需求，分别购置一些类似的设备，造成资源浪费。通过协同，双方对设备需求进行统一评估，对于一些通用设备，如运输车辆、部分检测仪器等，实现共享使用。某油田通过这种方式，在一年时间内减少了设备购置费用约 1000 万元，同时降低了设备维护成本。

4.2.2 缩短作业周期节约成本

协同优化能够优化作业顺序和时间安排，避免不必要的等待时间和重复作业。在进行修井作业时，采油工程部门提前关停相关设备，做好安全防护和生产调整，井下作业部门则根据采油工程的配合情况，合理安排施工人员和设备，快速开展作业。某油井原本修井作业需要 10 天时间，通过协同优化后，作业周期缩短至 7 天，节约了大量的人力、物力和财力成本。

4.3 提高能源利用率

4.3.1 合理调配能源资源

在油田生产中，能源消耗主要来自于采油设备运行和井下作业设备运行。协同优化能够根据油井生产需求和井下作业任务，合理调配能源资源。在油井产量高峰期，优先保障采油设备的能源供应，确保原油高效开采；在井下作业任务紧急时，合理分配能源，满足作业设备的运行需求。通过这种动态调配，避免了能源的浪费，提高了能源利用率。某油田实施协同优化后，能源消耗同比降低了 8% 左右。

4.3.2 采用节能技术与设备

井下作业和采油工程协同优化还促使双方共同关注节能技术和设备的应用。在采油工程方面，推广使用高效节能的抽油机、注水设备等；在井下作业方面，采用节能型的修井设备和增产作业设备。同时，双方合作对生产流程进行优化，减少能源在传输和转换过程中的损耗。例如，通过优化油水集输流程，降低了管道输送过程中的能量消耗，进一步提高了能源利用率。

五、结论

本文通过对井下作业与采油工程协同优化对油田高效开发影响的研究，得出以下结论：井下作业与采油工程的协同优化具有坚实的理论基础，通过系统工程理论和协同效应原理的应用，能够实现二者的有机融合。协同优化在提升油井产量、降低生产成本、提高能源利用率和保障安全生产等方面对油田高效开发产生了积极且显著的影响。通过实际案例分析，验证了协同优化方案在不同类型油田（陆上油田和海上油田）中的可行性和有效性，为油田企业实施协同优化提供了实践参考。

参考文献：

[1] 秦积舜, 李永亮, 吴德斌, 等.CCUS 全球进展与中国对策建议[J]. 油气地质与采收率,2020,27(1):20-28.