探討簡單直接法在油田開發(fā)中的應(yīng)用

摘要:針對油田開發(fā)中出現(xiàn)的難題,嘗試化繁為簡,將復(fù)雜問題應(yīng)用簡單直接法進(jìn)行解決,主要思路是:對于剩余油分布高度分散、認(rèn)識和開采難度很大的問題,利用重力分異原理,使剩余油富集規(guī)律得到重新認(rèn)識;大幅度提高單采井單注井比例,克服合采井產(chǎn)量分配和剩余油定量描述難題;對于注水開發(fā)油田大孔道竄流嚴(yán)重、認(rèn)識和治理難度很大以及蒸汽吞吐過程中產(chǎn)生蒸汽需要燃燒大量原油等問題,建議利用地?zé)豳Y源輔助采油,提高注入水溫度。該研究在一定程度上可以開拓油田開發(fā)思路,為今后油田更好、更快地發(fā)展做好必要的準(zhǔn)備。

關(guān)鍵詞:簡單直接法;地?zé)岵捎?溫和注水采油;重力輔助采油;單采井比例

中圖分類號:TE33文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

引 言

縱觀當(dāng)今油田開發(fā)難題主要集中在:剩余油分布高度分散[1-2],認(rèn)識和開采難度很大;注水開發(fā)油田大孔道竄流嚴(yán)重[3],認(rèn)識和治理難度很大;注水對地層和原油產(chǎn)生冷傷害等問題,制約了開發(fā)效果的進(jìn)一步改善和采收率的進(jìn)一步提高。另外,蒸汽吞吐過程中產(chǎn)生蒸汽需要燃燒大量原油,以燃燒原油產(chǎn)生蒸汽來實(shí)現(xiàn)稠油熱采的開發(fā)方式需要轉(zhuǎn)變?？茖W(xué)技術(shù)追求簡單實(shí)用,在學(xué)習(xí)借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上,筆者嘗試用簡單直接法解決以上技術(shù)難題,包括:利用地?zé)豳Y源輔助采油;倡導(dǎo)溫和注水采油;采用休克療法,利用重力分異原理,使剩余油重新富集到構(gòu)造高部位,使剩余油富集規(guī)律得到重新認(rèn)識;建議大幅度提高單采井單注井比例,克服合采井產(chǎn)量分配難題。

1 分析

1.1 中國石油工業(yè)發(fā)展的幾點(diǎn)啟示

中國石油工業(yè)的發(fā)展歷程,是獨(dú)辟蹊徑艱苦的科學(xué)技術(shù)攻關(guān)歷程,是一個不斷解放思想、提升認(rèn)識的過程,如:以中、新生代陸相沉積生油理論為指導(dǎo),經(jīng)過艱苦卓絕的努力,中國成為世界第5大產(chǎn)油國,并且是世界上唯一主要靠陸相油田建立起強(qiáng)大石油工業(yè)的國家[4]。多年來,油氣開發(fā)工作實(shí)踐形成了許多行之有效的經(jīng)驗(yàn)和做法[5-17],值得認(rèn)真總結(jié),并在今后的工作中繼續(xù)堅(jiān)持和完善,如:勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院廖運(yùn)濤高級工程師推導(dǎo)出的計(jì)算水侵量的系列經(jīng)驗(yàn)公式和圖版較為實(shí)用、有效[18]。

近年來,剩余油認(rèn)識和挖潛技術(shù)取得重要進(jìn)展。在提高采收率方面進(jìn)行了攻關(guān),在剩余油定量描述方面發(fā)展了碳氧比、硼中子、智能分層測試、描述軟件等系列技術(shù),應(yīng)用效果比較理想;通過二元驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)豐富了驅(qū)油劑類型,大幅度提高了采油速度;通過使用蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)和添加稠油降黏劑等技術(shù),有效動用了稠油資源;大力推廣應(yīng)用的水平井技術(shù)配合優(yōu)化的開發(fā)方式,實(shí)施后效果卓著;1992年開展的孤東小井距三元復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn),在中心井含水率達(dá)98.5%、水驅(qū)采出程度為54.4%、接近水驅(qū)殘余油狀況下,中心井提高原油采收率13.4個百分點(diǎn),對同類型油藏注水后期提高原油采收率具有極大的指導(dǎo)意義。所有這些成績的取得,昭示著科技進(jìn)步對于石油工業(yè)的重大影響。

1.2 研究方法適用性很重要

Popper認(rèn)為[19],科學(xué)需要觀點(diǎn)和理論,同時需要證明和檢驗(yàn)。在文獻(xiàn)[20-22]中,筆者研究了與挖潛剩余油技術(shù)相關(guān)的開發(fā)指標(biāo)評價方法,如:新井鉆遇有效厚度核算、產(chǎn)能到位率評估、新井投產(chǎn)效果對比、可公度模糊評判高壓充填繞絲防砂效果、扣除無效采液后的可采儲量預(yù)測、消除開發(fā)時間差異后的產(chǎn)量指標(biāo)評價、應(yīng)用可采儲量采油速度劃分油田開發(fā)階段、應(yīng)用有效產(chǎn)液—平均含水評估開發(fā)潛力、應(yīng)用修勻數(shù)學(xué)方法預(yù)測開發(fā)試驗(yàn)見效高峰期開發(fā)指標(biāo)等。對這些指標(biāo)的深入研究豐富了對油田開采動態(tài)的認(rèn)識,發(fā)展了剩余油挖潛技術(shù)。建議更加重視開發(fā)全過程數(shù)值模擬的指導(dǎo)作用,如:春光油田建立以數(shù)值模擬為核心的開發(fā)動態(tài)監(jiān)控體系,為油田高效開發(fā)提供了技術(shù)支撐。另外,筆者感到數(shù)學(xué)在油田開發(fā)中的應(yīng)用亟待加強(qiáng)[23],建議完善各類油藏開發(fā)效果評價圖版,包括理論圖版和典型油藏的實(shí)際資料。

1.3 簡單直接法的原理

簡單直接法就是化繁為簡,將一個問題或定理轉(zhuǎn)化為另一個已知的或已構(gòu)造出的問題或定理,使原命題清晰明了。眾所周知,化簡為繁易,化繁為簡難,一項(xiàng)原創(chuàng)性理論或技術(shù)成果需要具有實(shí)用價值。如:方開泰教授的均勻設(shè)計(jì)[24],可應(yīng)用修勻數(shù)學(xué)方法預(yù)測開發(fā)試驗(yàn)見效高峰期可采儲量等開發(fā)指標(biāo),也可利用地?zé)彷o助采油技術(shù)設(shè)計(jì)等。

第1期王學(xué)忠:探討簡單直接法在油田開發(fā)中的應(yīng)用

在實(shí)現(xiàn)簡單直接法的過程中,可能用到很深的理論方法和技術(shù),但是任何原創(chuàng)成果均應(yīng)可以應(yīng)用于實(shí)際。國內(nèi)外大量油田的開發(fā)實(shí)踐和理論研究成果已經(jīng)帶來諸多啟示。

2 改進(jìn)方案

2.1 提高單采井比例

油田開發(fā)中有許多合采井,隨著開發(fā)的進(jìn)一步深入,各方面的制約因素逐漸增加,層間矛盾日益突出,如:注水油田主要油層見水后,流動壓力不斷上升,全井生產(chǎn)壓差越來越小。注水不好的差油層壓力可能與全井的流壓相近,因而出油不多或根本不出油。在某些情況下,還會出現(xiàn)高壓水層中的水和油向低壓層中倒灌的現(xiàn)象。因此,確定分層產(chǎn)量很有必要,如:采取卡堵措施進(jìn)行剩余油挖潛時需要明確潛力層。分層產(chǎn)量劈分是油藏動態(tài)分析和油藏?cái)?shù)值模擬的基礎(chǔ),隨著油井出砂、井況復(fù)雜及開發(fā)后期高水淹的影響,現(xiàn)有抽油井分層測試技術(shù)難以取得齊全有效的產(chǎn)液剖面資料,因此也就無法進(jìn)行明確的分層產(chǎn)量劈分,措施有效率將不能保證。

分層產(chǎn)量劈分需應(yīng)用試油、生產(chǎn)測井以及地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析等資料,結(jié)合油藏地球化學(xué)方法。為此,勝利油區(qū)孤東采油廠研發(fā)了智能分層測試技術(shù),安裝一套具有防砂功能的井下智能開關(guān),配合多級封隔器,進(jìn)行分層測試或輪替采油,既可以完整地錄取油井分層產(chǎn)量、含水、壓力、流體性質(zhì)及儲層參數(shù)的變化等資料,又可以節(jié)約作業(yè)時間,降低作業(yè)費(fèi)用,而且可以避免井筒干擾和壓井液的影響[25]。同時,引進(jìn)氣相色譜分層產(chǎn)量劈分技術(shù),基于油藏流體的差異,利用高靈敏檢測器將原油組分逐一分離,測定其含量,辨別和對比色譜指紋,根據(jù)不同儲層原油的成分差別確定其對合采層系的貢獻(xiàn),從而確定分層產(chǎn)量。成本低,耗時短,不影響產(chǎn)量,精確度較高。

盡管如此,在油田開發(fā)后期,以剩余油研究為主的開發(fā)潛力還不能很好地明確,其中一個重要原因是合采合注井的單層開發(fā)狀況不明確。既然如此,何不始終堅(jiān)持單采單注呢?以多打部分井、多配置部分管柱為代價,換來長期開發(fā)情況的清楚。與之相對應(yīng)的壓力、飽和度、溫度等開發(fā)動態(tài)監(jiān)測工作量不會流于形式,保證有的放矢。當(dāng)然,動態(tài)監(jiān)測非常重要,需要嚴(yán)格保障數(shù)量,嚴(yán)格質(zhì)量把關(guān)。

2.2 每個油砂體都成為獨(dú)立的油藏管理單元

現(xiàn)代油藏管理的一個重要理念就是每一個油砂體都能夠成為獨(dú)立的油藏管理單元,如:新疆準(zhǔn)噶爾盆地西緣的春光油田,已探明多個砂巖構(gòu)造-巖性油氣藏。這些油藏的共同特點(diǎn)是:油藏規(guī)模較小,相當(dāng)于東部油田一個計(jì)量站的規(guī)模;油藏埋深淺,儲層和原油物性好(高孔、高滲、稀油),天然能量充足,大部分井保持自噴生產(chǎn)。以上條件,使得將一個油砂體劃分為一個獨(dú)立的開發(fā)管理單元變得可能,而且易于實(shí)現(xiàn)。目前,春光油田已開發(fā)的油砂體構(gòu)成各自獨(dú)立的油藏開發(fā)單元。地下儲量獨(dú)立,投資可獨(dú)立核算,產(chǎn)量能獨(dú)立計(jì)量,而且均為單采井,產(chǎn)量、壓力、含水率均能落實(shí)清楚,對于開發(fā)規(guī)律的研究與把握非常有益。從眾多老油田剩余油的挖潛經(jīng)驗(yàn)看,這種優(yōu)勢愈到開發(fā)后期愈明顯。

準(zhǔn)噶爾盆地西緣排2油藏為單一層系,所有開發(fā)井均為單采井,落實(shí)每一口井、每一個層的壓力、產(chǎn)量、含水等指標(biāo)非常容易,開發(fā)動態(tài)清楚,開發(fā)潛力清楚,開發(fā)目標(biāo)明確,開發(fā)調(diào)整工作更有針對性,開發(fā)效果評價更有預(yù)見性。如:確保排2井區(qū)邊水均勻推進(jìn),避免暴性水淹造成的產(chǎn)量快速遞減。同時,需要完善開發(fā)管理機(jī)制,著力抓好基礎(chǔ)工作,提高調(diào)控決策水平和開發(fā)運(yùn)行質(zhì)量。

2.3 利用地?zé)豳Y源輔助采油

當(dāng)前,蒸汽吞吐過程中產(chǎn)生蒸汽需要燃燒大量原油,而注蒸汽過程中熱效率較低,因此,以燃燒原油產(chǎn)生蒸汽來實(shí)現(xiàn)稠油熱采的開發(fā)方式需要轉(zhuǎn)變?；谝陨险J(rèn)識,提出并開展了利用廣義地?zé)豳Y源和現(xiàn)有注水技術(shù)設(shè)備進(jìn)行熱水驅(qū)油的可行性研究[26]。物理模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí),熱水驅(qū)能夠明顯提高采收率[27]。

利用地?zé)豳Y源進(jìn)行熱水采油就是利用豐富的地?zé)豳Y源和現(xiàn)有的注水技術(shù)設(shè)備,以深層高溫度開發(fā)流體(油、氣、水及其混合物)為注入熱源,將大量的熱量注入油層,降低原油黏度,提高原油流動能力。地?zé)崴?qū)直接利用地層中的熱水,無需燃燒燃料來加熱地層水和注入的冷水,提高了采收率。勝利油田稠油熱采和注水開發(fā)工藝技術(shù)相對成熟,開發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也非常豐富,為利用地?zé)豳Y源進(jìn)行熱水采油提供了便利。建議在油田范圍內(nèi)普查地?zé)豳Y源,在有利的稠油區(qū)塊率先開展地?zé)岵捎拖葘?dǎo)試驗(yàn)。

另外,與地?zé)彷o助采油技術(shù)相類似,筆者還初步研究了太陽能、風(fēng)能和重力能輔助采油技術(shù)[28]。其中,太陽能能夠提供熱水,提高注入水溫度;風(fēng)能可發(fā)電,為電加熱采油提供廉價電力,為礦場提供照明。

2.4 提倡溫和注水采油

注入水溫度低對地層的冷傷害已在國內(nèi)達(dá)成廣泛共識,制約著注水開發(fā)。注入水溫度低造成油層溫度持續(xù)下降,增大了原油黏度,油水兩相相對滲透率改變,導(dǎo)致驅(qū)油效率降低2%～8%[29]。僅此一項(xiàng)中國就損失可采儲量2×10⁸t,相當(dāng)于目前中國1 a的產(chǎn)油量。因此,需要盡可能提高注入水的溫度,縮小注入水與油層的溫度差。采用高于油層溫度的熱水驅(qū)油最為理想。

筆者提倡溫和注水采油,與其消耗大量的人力和物力治理強(qiáng)注強(qiáng)采帶來的大孔道竄流、注入水冷傷害以及各種油層污染問題,倒不如始終堅(jiān)持溫和注水采油。這樣可以避免強(qiáng)注強(qiáng)采帶來的各種弊端,如:在滿足合理需要的前提下,減少注水量可以減少污水外排壓力,節(jié)省水處理費(fèi),同時也有利于保持地層溫度,一定程度上減少注入水冷傷害。

2.5 重力輔助采油

重力輔助采油主要是利用油水重力分異原理,關(guān)井一段時期后,使地層油水重新分布,剩余油重新富集。如:某高滲透、常規(guī)稠油整裝構(gòu)造油田,水驅(qū)開發(fā)20 a后,平均單井日產(chǎn)液為210 t/d,平均單井日產(chǎn)油為3 t/d,含水率為98.5%;平均單井日注水210 m³/d,剩余油分布非常零散,迫于產(chǎn)量運(yùn)行壓力,多數(shù)井仍然強(qiáng)注強(qiáng)采。建議對高含水井區(qū),特別是構(gòu)造油藏采取關(guān)停措施,降低油井的生產(chǎn)時率,使重力分異作用充分發(fā)揮作用,剩余油逐漸向構(gòu)造高部位富集運(yùn)移。關(guān)停一段時間后,在油藏構(gòu)造高部位恢復(fù)生產(chǎn),通常會獲得高產(chǎn)。

2.6 幾點(diǎn)建議

提高儲量動用率和油田采收率是體現(xiàn)油田開發(fā)水平的終極目標(biāo),是開發(fā)系統(tǒng)找問題、干事情的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。為此,一是建議推進(jìn)3個“一體化”,即勘探開發(fā)一體化、油藏與工程技術(shù)一體化、開發(fā)與經(jīng)營一體化;二是堅(jiān)持用發(fā)展的眼光看問題,要破解開發(fā)難題,解放思想比以往任何時候都顯得重要和緊迫;三是做好當(dāng)前與長遠(yuǎn)的有機(jī)結(jié)合,把事關(guān)油田長遠(yuǎn)發(fā)展的基礎(chǔ)工作做細(xì)做實(shí),為實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 結(jié)論及建議

(1) 在學(xué)習(xí)借鑒的基礎(chǔ)上,提出用簡單直接法解決開發(fā)技術(shù)難題的觀點(diǎn),如:利用地?zé)豳Y源輔助采油;倡導(dǎo)溫和注水采油;利用重力分異原理,使剩余油重新富集到構(gòu)造高部位,重新開井獲得高產(chǎn);建議大幅度提高單采井單注井比例,克服合采井產(chǎn)量分配難題。

(2) 研究表明,集成技術(shù)較單項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用更為重要:提倡單采單注;每個油砂體都成為獨(dú)立的油藏管理單元;做好當(dāng)前與長遠(yuǎn)規(guī)劃,積極推進(jìn)勘探與開發(fā)一體化、油藏與工程技術(shù)一體化、開發(fā)與經(jīng)營一體化進(jìn)程。同時,限于當(dāng)時的技術(shù)水平和認(rèn)識程度,每一個階段的工作都要為下一階段的進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整留有余地。

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編輯 姜 嶺