特低滲透油田油藏滲流機(jī)理及儲(chǔ)層開發(fā)特征方法研究

王寶軍

特低滲油田儲(chǔ)量豐富，將成為我國油氣供應(yīng)的主要資源基礎(chǔ)，其有效開發(fā)技術(shù)是我國未來石油行業(yè)發(fā)展的主要方向。我國特低滲油田天然彈性能量普遍偏小，開發(fā)的最大難點(diǎn)在于注水能力及原油流動(dòng)能力不足，因此在開發(fā)過程中通常采取注水保壓或儲(chǔ)層改造等增產(chǎn)措施來促進(jìn)生產(chǎn)?！短氐蜐B透油藏有效開發(fā)滲流理論和方法》一書以特低滲油藏的地質(zhì)及開發(fā)動(dòng)態(tài)特征為基礎(chǔ)，對(duì)油田開發(fā)過程中的滲流機(jī)理、有效驅(qū)動(dòng)滲流理論、非達(dá)西滲流理論、井網(wǎng)壓裂優(yōu)化理論及水平井開發(fā)適應(yīng)性分析等進(jìn)行了詳細(xì)論述，結(jié)合實(shí)驗(yàn)及理論計(jì)算手段建立了低滲油田開發(fā)的滲流理論，提出了適用于不同特征儲(chǔ)層的有效增產(chǎn)開發(fā)方法，并應(yīng)用于實(shí)踐中，為我國特低滲透油藏有效開發(fā)提供了理論參考及技術(shù)支持。

低滲透油田的開發(fā)已有百年歷史，國外開采經(jīng)驗(yàn)表明注水開發(fā)、壓裂油層改造依然是較經(jīng)濟(jì)的手段，也是當(dāng)前絕大多數(shù)低滲透油田的開發(fā)方式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，前蘇聯(lián)有260多個(gè)油田采用注水開發(fā)，而英國及加拿大則有90%油田都是注水開發(fā)的。低滲透油藏廣泛分布于我國各含油氣盆地中，到2000年，我國已動(dòng)用的低滲透油藏儲(chǔ)量達(dá)26.66×108 t，且隨著時(shí)間推移在我國油田儲(chǔ)量中的比例不斷增大，目前我國特低滲透油藏的開發(fā)主要集中在長慶、大慶、吉林及新疆等地。經(jīng)長期對(duì)低滲透油田開發(fā)方案的探索，針對(duì)特低滲透油藏啟動(dòng)壓力的非達(dá)西滲流規(guī)律及油層的彈塑性變等特性，發(fā)現(xiàn)超前注水方式可有效保持儲(chǔ)層能量和強(qiáng)勁的生產(chǎn)力，使油井產(chǎn)量遞減顯著減緩，還可以防止原油物性變差。

通過大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及理論計(jì)算，在低滲透油田開發(fā)方面取得了豐富的理論及技術(shù)成果，形成了適應(yīng)于我國低滲油田的增產(chǎn)開發(fā)技術(shù)及儲(chǔ)層改造工藝。主要包括儲(chǔ)層壓降緩解保壓及能量補(bǔ)充技術(shù);精細(xì)控水、井網(wǎng)優(yōu)化工藝;不同儲(chǔ)層改造技術(shù)，包括直井、水平井及分支井多級(jí)壓裂優(yōu)化技術(shù)。其中涉及滲流機(jī)理、非達(dá)西滲流理論、井網(wǎng)壓裂基質(zhì)-裂縫耦合流動(dòng)理論及水驅(qū)開發(fā)井網(wǎng)整體壓裂優(yōu)化理論。

特低滲透油藏孔隙度和滲透率低下，在其滲流規(guī)律方面的研究主要集中在兩個(gè)方面：基于連續(xù)介質(zhì)基礎(chǔ)上的宏觀滲透力學(xué)規(guī)律，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)微觀滲流機(jī)理。低滲透儲(chǔ)層中的流體流動(dòng)為非線性滲流，即流體流動(dòng)與達(dá)西線性滲透之間存在臨界壓力點(diǎn)。同時(shí)，特低滲透油藏中與滲流相關(guān)的因素均會(huì)影響油藏產(chǎn)能，如微觀孔隙結(jié)構(gòu)、粘土礦物、石油膠質(zhì)等。特低滲透油藏在生產(chǎn)過程中需要外界額外補(bǔ)充能量才能得以生產(chǎn)，而儲(chǔ)層壓裂改造技術(shù)是較有效的增產(chǎn)方法之一，通過在生產(chǎn)井及注水井附近人工形成多道裂縫，以提高儲(chǔ)層的導(dǎo)流能力，促進(jìn)流體有效流動(dòng)產(chǎn)出。與壓裂技術(shù)結(jié)合較多的為水平井，因?yàn)槠渖a(chǎn)壓差小，可有效取代多口直井，提高單井產(chǎn)能，同時(shí)節(jié)約生產(chǎn)成本，可相對(duì)獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)許多油田為了后期便于調(diào)整，在開采初期采用九點(diǎn)注水井網(wǎng)的方式，但從特低滲透裂縫儲(chǔ)層的特性來看，此種方式仍存在不適應(yīng)性。正方形井網(wǎng)通常很難適應(yīng)儲(chǔ)層的各向異性，致使對(duì)于裂縫發(fā)育的區(qū)塊，如注采井附近滲透阻力小，有效驅(qū)動(dòng)距離遠(yuǎn)小于井距，對(duì)于裂縫不發(fā)育的區(qū)塊，則很難建立有效驅(qū)動(dòng)體系。盡管在特低滲油田的開發(fā)技術(shù)及增產(chǎn)優(yōu)化工藝方面取得了較大進(jìn)展，但仍存在不少問題，如壓力波傳遞梯度、傳播范圍及生產(chǎn)井控制范圍較小，導(dǎo)致產(chǎn)量始終不高;油井或水井附近能損大，導(dǎo)致注水低效，油井見效慢;儲(chǔ)層非均質(zhì)特性影響注水效果，導(dǎo)致大量剩余油未能產(chǎn)出;對(duì)于裂縫性儲(chǔ)層，不同方向上的油層水驅(qū)差異大，見水后產(chǎn)油量迅速降低。

特低滲透油藏有效開發(fā)滲流理論和方法通過對(duì)吐哈、大慶、勝利等油田的現(xiàn)場(chǎng)增產(chǎn)開發(fā)應(yīng)用評(píng)價(jià)驗(yàn)證了特低滲透油藏水驅(qū)開發(fā)井網(wǎng)整體壓裂優(yōu)化理論和模擬方法。未來在特低滲油田開發(fā)方面仍需不斷深入研究，攻關(guān)克難，尋求新的技術(shù)及工藝，以提高低滲油田的高效開發(fā)，最大限度提高采收率?！短氐蜐B透油藏有效開發(fā)滲流理論和方法》一書提出可從以下幾方面開展：①整體評(píng)估油藏品質(zhì);②優(yōu)化注采井網(wǎng)，合理部署開發(fā)方案;③有效利用先進(jìn)前沿技術(shù)，準(zhǔn)確分析評(píng)估開采方案的可行性;④將壓裂增產(chǎn)、水質(zhì)處理、能量補(bǔ)充及生產(chǎn)成本等有機(jī)結(jié)合。