致密油藏提高采收率現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)展和啟示

魏兵，張翔，劉江，蒲萬芬，李一波，王曉超

（1.西南石油大學(xué) 石油與天然氣工程學(xué)院，成都 610500；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司，天津 300452）

隨著世界石油消耗量的不斷攀升，尋找接替常規(guī)油氣能源的新資源已十分緊迫[1]。致密油作為當(dāng)今石油工業(yè)的一個(gè)新領(lǐng)域，在全球非常規(guī)資源中占有十分重要的地位[2]。致密油一般是指地層壓力條件下，基質(zhì)滲透率不大于0.1 mD（空氣滲透率小于1 mD），孔隙度小于10%，以吸附或游離狀態(tài)賦存于生油巖中，或與生油巖互層、緊鄰的致密儲(chǔ)集巖中，未經(jīng)過大規(guī)模、長(zhǎng)距離運(yùn)移的石油聚集，通常單井無自然產(chǎn)能或自然產(chǎn)能較低[3-4]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球致密油儲(chǔ)量約為9 691.43×108t，技術(shù)可采儲(chǔ)量約為480.28×108t，集中分布在美國(guó)、中國(guó)、俄羅斯、利比亞、阿根廷、澳大利亞等國(guó)家[5-6]。

致密油的理論研究和商業(yè)化開發(fā)起源于北美[2，7]。美國(guó)作為全球致密油的主要產(chǎn)區(qū)，已在威利斯盆地Bakken 油田和德克薩斯Eagle Ford 油田的致密油藏開發(fā)上取得了重大突破，其中Bakken 油田在2008 年實(shí)現(xiàn)規(guī)模化開發(fā)，被列為全球十大發(fā)現(xiàn)之一[8]。2010年美國(guó)致密油產(chǎn)量突破0.30×108t，扭轉(zhuǎn)了美國(guó)持續(xù)了24 年的石油產(chǎn)量下降趨勢(shì)，2016 年致密油產(chǎn)量為2.06×108t，占美國(guó)石油總產(chǎn)量的50%[9-11]。2018 年美國(guó)致密油產(chǎn)量已達(dá)92.86×104t/d，占全國(guó)總產(chǎn)量的61%，據(jù)美國(guó)能源信息署2019 年預(yù)計(jì)，其致密油產(chǎn)量在2030年初將達(dá)到142.86×104t/d。中國(guó)致密油藏開發(fā)雖起步較晚，但發(fā)展迅速[2]。據(jù)美國(guó)能源信息署預(yù)測(cè)，中國(guó)致密油技術(shù)可采儲(chǔ)量高達(dá)44.80×108t，位居世界第三[12]。相比于北美海相致密油，中國(guó)致密儲(chǔ)集層多為湖相，壓力系數(shù)小，非均質(zhì)性強(qiáng)，成熟度低，整體規(guī)模和開發(fā)效益均遠(yuǎn)低于北美。近年來，隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展，中國(guó)在陸相致密油勘探開發(fā)領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，形成了快速鉆完井、大規(guī)模改造、“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)等一系列配套技術(shù)[13-15]，推動(dòng)了中國(guó)致密油藏的開發(fā)。

水平井多級(jí)壓裂雖可解決初期產(chǎn)能問題，但地層能量衰竭快，單井產(chǎn)量迅速遞減（年平均遞減率為38%～78%），原油采收率不足5%[16-20]，前期投入高且風(fēng)險(xiǎn)大。因此，要提高致密油藏的開發(fā)效益，必須依靠提高采收率（EOR）技術(shù)。本文梳理了世界范圍內(nèi)近10年來有關(guān)致密油藏提高采收率現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)（表1），選取了典型的現(xiàn)場(chǎng)案例進(jìn)行分析和總結(jié)，以期為實(shí)驗(yàn)室研究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供依據(jù)。

表1 國(guó)內(nèi)外致密油藏提高采收率現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)Table 1.Field tests on enhancing tight oil recovery at home and abroad

1 中國(guó)致密油藏現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

20世紀(jì)60年代，中國(guó)就在渤海灣、松遼、四川、柴達(dá)木等盆地發(fā)現(xiàn)了致密油，開始了致密油的初步探索[21]。中國(guó)致密油勘探開發(fā)歷程大致可以分為2個(gè)階段，2014 年以前為探索發(fā)現(xiàn)階段，2014 年至今為試驗(yàn)生產(chǎn)階段[2]。表2總結(jié)歸納了近10年中國(guó)致密油藏提高采收率的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況[22-23]。

表2 中國(guó)致密油藏提高采收率現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況Table 2.Field tests on enhancing tight oil recovery in China

1.1 鄂爾多斯盆地致密油藏現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

鄂爾多斯盆地吳起油田油溝區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)4+51油藏儲(chǔ)集層砂巖連片發(fā)育，連續(xù)性好，裂縫不發(fā)育，儲(chǔ)集層平均孔隙度為12.8%，平均滲透率為0.78 mD，原始地層壓力為15.0 MPa。吳38 井區(qū)長(zhǎng)4+51油藏于2005年8 月采用衰竭式開采，地層壓力于2008 年8 月降低至8.7 MPa，9 月開始轉(zhuǎn)入注水開發(fā)。2014年9 月地層壓力恢復(fù)至9.8 MPa，10 月開始進(jìn)行注CO2先導(dǎo)性試驗(yàn)，2017年1月地層壓力上升至10.5 MPa。注CO2后，試驗(yàn)井組的日產(chǎn)液量增加（圖1a），日產(chǎn)油量大幅度提高（圖1b），其中受益井組最大日增油量為3.84 t，最大增油幅度為68.98%。2年內(nèi)CO2累計(jì)注入量為8 900 t，累計(jì)增油量2 935.60 t[24]。試驗(yàn)結(jié)果表明，在鄂爾多斯盆地吳起油田推廣CO2驅(qū)具有可行性。

圖1 吳起油田吳38井區(qū)長(zhǎng)4+51油藏試驗(yàn)井組注氣前后產(chǎn)液量和產(chǎn)油量（引自文獻(xiàn)［24］）Fig.1.Daily fluid production and daily oil production of Chang 4+51 reservoirs in Wellblock Wu 38 in Wuqi oilfield before and after gas injection(from Reference[24])

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7 致密油藏儲(chǔ)集層滲透率小于0.20 mD，為弱—中性水濕油藏，儲(chǔ)集層孔喉細(xì)小，但分選性好，基質(zhì)含油飽和度高，裂縫發(fā)育，利于注水吞吐開發(fā)。從2014年起開展了50多個(gè)井組的籠統(tǒng)注水、分段注水吞吐試驗(yàn)，吞吐有效井組約為70%，見效井平均有效期為260 d，井組平均增油量為610.00 t。試驗(yàn)結(jié)果表明，60%的籠統(tǒng)注水井組表現(xiàn)為鄰井比本井效果好，80%的分段注水井組表現(xiàn)為本井比鄰井效果好?；\統(tǒng)注水以AP83井組為例，在注水吞吐期間，AP83 井（本井）和AP84 井（鄰井）累計(jì)增油量分別為1 209.00 t 和1 867.00 t（圖2）。分段注水以XP50-11井組為例，XP50-11 井（本井）累計(jì)增油量為661.00 t，XP50-10井（鄰井）沒有實(shí)現(xiàn)增油（圖3）。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得到以下認(rèn)識(shí)：如果水平井單段人工裂縫破裂壓力差異小，采用經(jīng)濟(jì)、操作簡(jiǎn)單的籠統(tǒng)注水吞吐；反之，則采用分段注水吞吐[25]。

圖2 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7油藏AP83井組生產(chǎn)曲線（引自文獻(xiàn)［25］）Fig.2.Production curves of AP83 well group in Chang 7 reservoir of Yanchang formation in Ordos basin(from Reference[25])

圖3 鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7油藏XP50-11井組生產(chǎn)曲線（引自文獻(xiàn)［25］）Fig.3.Production curves of XP50-11 well group in Chang 7 reservoir of Yanchang formation in Ordos basin(from Reference[25])

1.2 大慶榆樹林油田扶楊油層現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

榆樹林油田扶楊油層的空氣滲透率為1.00～5.00 mD，裂縫不發(fā)育，水驅(qū)難以有效動(dòng)用。為探索致密儲(chǔ)集層的有效開發(fā)途徑，榆樹林油田在Y101 區(qū)塊進(jìn)行了注CO2驅(qū)油試驗(yàn)。2007 年12 月投注2 口注氣井，2008 年7 月投注5 口注氣井，2009 年初全部投產(chǎn)。截至2013 年9 月底，CO2累計(jì)注入量為11.06×104t，累計(jì)產(chǎn)油量為5.53×104t，采出程度為4.65%。試驗(yàn)取得顯著效果：①試驗(yàn)區(qū)的注入壓力保持穩(wěn)定，地層壓力接近原始?jí)毫Φ?.3 倍；②超前注入6 個(gè)月后油井投產(chǎn)，未經(jīng)壓裂改造，初期單井日產(chǎn)油量達(dá)2.90 t，目前仍保持在1.60 t 以上；③與同類儲(chǔ)集層水驅(qū)壓裂投產(chǎn)區(qū)塊相比，階段采油量提高26%[26]。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果證明CO2驅(qū)油技術(shù)在榆樹林油田Y101 區(qū)塊具有較大的應(yīng)用前景。

1.3 長(zhǎng)慶油田G271油區(qū)長(zhǎng)X油藏現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

長(zhǎng)慶油田G271油區(qū)長(zhǎng)X油藏儲(chǔ)集層裂縫發(fā)育，非均質(zhì)性強(qiáng)，2016年在裂縫發(fā)育區(qū)開展了減氧空氣泡沫驅(qū)先導(dǎo)性試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)儲(chǔ)集層平均孔隙度為11.0%，平均滲透率為0.38 mD，地質(zhì)儲(chǔ)量為38.30×104t。調(diào)剖后水驅(qū)矛盾依然突出。在實(shí)施空氣泡沫驅(qū)后取得了以下效果：①空氣泡沫體系具有良好的注入性，地層能量得到了有效補(bǔ)充，5 口試驗(yàn)井注入壓力上升了5.0～11.0 MPa；②空氣泡沫體系對(duì)裂縫有一定的封堵能力，部分氣竄井得到有效控制；③裂縫側(cè)向井見效明顯，6 口見效井產(chǎn)液量由24.40 m3/d 上升到27.90 m3/d，產(chǎn)油量由16.70 t/d上升到18.60 t/d，但主向井見水仍未得到有效改善，裂縫主向見水有進(jìn)一步連通的趨勢(shì)，氣竄風(fēng)險(xiǎn)依然較大；④空氣泡沫驅(qū)技術(shù)可有效提高該區(qū)塊原油采收率，預(yù)測(cè)采收率可提高5%[27]。

1.4 渭北油田延長(zhǎng)組長(zhǎng)3油藏現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

渭北油田延長(zhǎng)組長(zhǎng)3 油藏孔喉半徑小，原油驅(qū)替壓差高。儲(chǔ)集層平均孔隙度為11.2%，平均滲透率為0.76 mD。為有效解決油藏注水壓力偏高的問題，選取渭北2 井區(qū)中部的WB-32-2 井進(jìn)行表面活性劑降壓增注試驗(yàn)，該注水井組地層平均滲透率為0.60 mD，于2013 年10 月開始注水，注水過程中出現(xiàn)壓力過高但對(duì)應(yīng)油井無動(dòng)態(tài)反應(yīng)的現(xiàn)象。WB-32-2 井于2014年11 月開始注入OBS-03 型表面活性劑水溶液，截止到2015 年4 月，累計(jì)注入表面活性劑3.75 t。WB2-25-1 井采用壓裂投產(chǎn)，前期生產(chǎn)呈現(xiàn)高含水低產(chǎn)液的特征，注水開發(fā)效果差導(dǎo)致關(guān)井。WB2-32-2 井注入表面活性劑1個(gè)月后，WB2-25-1井重新開井生產(chǎn)，已持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)超過2 個(gè)月，累計(jì)增油量為47.00 t。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，OBS-03 型表活性劑能有效降低注水壓力，具有良好的改善水驅(qū)效果[28]。

渭北油田延長(zhǎng)組長(zhǎng)3 油藏于2014 年還進(jìn)行了微生物單井吞吐試驗(yàn)。2014年3 月壓裂后見油，但產(chǎn)量較低，累計(jì)產(chǎn)油量?jī)H為37.00 t。試驗(yàn)井在實(shí)施微生物單井吞吐措施前15 d 平均日產(chǎn)液量為1.68 t，日產(chǎn)油量為0.42 t，實(shí)施微生物單井吞吐后關(guān)井7 d，于2014年11 月開井生產(chǎn)，開井后，前3 d 只出液未出油，平均日產(chǎn)液量為6.26 t，比措施前提高了272.62%。見油后生產(chǎn)57 d，平均日產(chǎn)液量為4.60 t，日產(chǎn)油量為0.89 t，較措施前日增油量為0.47 t，累計(jì)增油量為44.47 t（圖4）。微生物單井吞吐措施取得了較為明顯的增產(chǎn)效果，表明微生物采油技術(shù)在致密油藏有一定的應(yīng)用可行性，為致密油藏高效精細(xì)開發(fā)探索一條新的途徑[29]。

圖4 渭北油田延長(zhǎng)組長(zhǎng)3油藏微生物復(fù)配體系注入后試驗(yàn)井產(chǎn)量變化情況（引自文獻(xiàn)［29］）Fig.4.Production changes of test wells after injecting microbial compound system into Chang 3 reservoir of Yanchang formation in Weibei oilfield(from Reference[29])

中國(guó)部分先導(dǎo)性試驗(yàn)雖取得了一定效果，但總體來看，致密油藏提高采收率在中國(guó)尚處于起步階段，正面臨著重大的挑戰(zhàn)和創(chuàng)新發(fā)展的機(jī)遇。

2 國(guó)外致密油藏現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

北美作為致密油的主要產(chǎn)區(qū)，自2008 年以來開展了大量的提高采收率現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了一些重要認(rèn)識(shí)（表3）[30-34]。

表3 北美致密油藏提高采收率現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)實(shí)施情況（引自文獻(xiàn)[34]）Table 3.Field applications of enhancing tight oil recovery in North America (from Reference[34])

2.1 美國(guó)Bakken致密油藏現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

位于威利斯盆地的Bakken 油田是美國(guó)最大的致密油產(chǎn)區(qū)，地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)230.00×108t，其中技術(shù)可采儲(chǔ)量為5.90×108t[18]。Bakken 油田致密油藏儲(chǔ)集層物性較差，孔隙度為3.0%～10.0%，滲透率為0.01～0.10 mD[35-36]。盡管水平井壓裂后初期產(chǎn)能較高，但經(jīng)歷生產(chǎn)高峰后產(chǎn)量迅速遞減，原油采收率僅為5%～10%。為提高產(chǎn)量，提高生產(chǎn)效益，Bakken 油田開展了大量的提高采收率現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

表4 總結(jié)了Bakken 油田7 個(gè)先導(dǎo)性試驗(yàn)的基本概況[37]。Bakken 油田北達(dá)科他區(qū)塊的試驗(yàn)1 和蒙大納區(qū)塊的試驗(yàn)2 均采用注CO2吞吐模式，分別以28.30×103m3/d 和42.45×103～56.60×103m3/d 的速度注入CO230 d和45 d。試驗(yàn)1在不到14 d的時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了氣竄，井區(qū)產(chǎn)油量下降（圖5a），試驗(yàn)2 增油效果也不明顯（圖5b）。

圖5 美國(guó)Bakken油田北達(dá)科他區(qū)塊試驗(yàn)1和蒙大納區(qū)塊試驗(yàn)2的生產(chǎn)曲線（引自文獻(xiàn)［37］）Fig.5.Production curves from test 1 in North Dakota block and test 2 in Montana block in Bakken oilfield(from Reference[37])

表4 美國(guó)Bakken油田致密油藏提高采收率試驗(yàn)概況（引自文獻(xiàn)[37]）Table 4.Summary of the EOR pilot tests in Bakken oilfield of the United States(from Reference[37]）

Bakken 油田北達(dá)科他區(qū)塊試驗(yàn)3 采用注水吞吐方式，注入速度為171.43 t/d。第1輪注水30 d后燜井14 d，開井生產(chǎn)時(shí)未見產(chǎn)油量增加，第2輪注水也得到了同樣的結(jié)果。值得注意的是，這口井關(guān)井一年后再生產(chǎn)時(shí)觀測(cè)到了產(chǎn)油量的增加（圖6）。有學(xué)者認(rèn)為可能是試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)區(qū)附近（約304.80～914.40 m）新增了正在壓裂的井，因此無法確定采收率提高的原因是注水還是壓裂導(dǎo)致的[38-40]。

圖6 美國(guó)Bakken油田北達(dá)科他區(qū)塊試驗(yàn)3生產(chǎn)曲線（引自文獻(xiàn)［37］）Fig.6.Production curve from test 3 in North Dakota block in Bakken oilfield(from Reference[37])

Bakken 油田北達(dá)科他區(qū)塊試驗(yàn)4 采用水驅(qū)的方式開發(fā)。2012 年開始第1 輪注水，速度為192.86 t/d，連續(xù)注水8 個(gè)月后井底壓力上升至41.4 MPa，第1 輪注水后產(chǎn)量沒有明顯的增加，且不到1 個(gè)月的時(shí)間就出現(xiàn)了水竄現(xiàn)象。2013 年開始第2 輪注水，速度為54.29 t/d，井底壓力維持在37.9 MPa，雖未發(fā)生水竄，但產(chǎn)量仍未增加[37]（圖7a）。試驗(yàn)7 在試驗(yàn)4 的基礎(chǔ)上改注天然氣（55% CH4+10% N2+35% C2H6）。2014 年開始以4.53×104m3/d 的速度連續(xù)注氣55 d，試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)油速度增加（圖7b），但試驗(yàn)時(shí)附近新增了正在壓裂的井，因此仍無法確定采收率提高的準(zhǔn)確原因[40]。值得注意的是，注氣7 d后東部的生產(chǎn)井就發(fā)生了氣竄。

圖7 美國(guó)Bakken油田北達(dá)科他區(qū)塊試驗(yàn)4和試驗(yàn)7的生產(chǎn)曲線（引自文獻(xiàn)［37］）Fig.7.Production curves from test 4 and test 7 in North Dakota block in Bakken oilfield(from Reference[37])

Bakken油田北達(dá)科他區(qū)塊試驗(yàn)5采用直井注CO2的開發(fā)方式，注入速度為8.49×103～14.15×103m3/d，注氣20～30 d后燜井20 d，開井生產(chǎn)時(shí)在不到1 d的時(shí)間內(nèi)就發(fā)生了氣竄，導(dǎo)致試驗(yàn)停止。有學(xué)者認(rèn)為直井注氣的波及效率過低是導(dǎo)致這口井氣竄的原因[37]。

Bakken 油田蒙大納區(qū)塊試驗(yàn)6 同樣采用注水開發(fā)方式，2014 年前3 個(gè)月注入速度為242.86 t/d，后5 個(gè)月注入速度降為142.86 t/d。與試驗(yàn)3 類似，在注水期間周圍存在正在壓裂的井，因此部分見效井產(chǎn)量的增加主要來自于裂縫中的油。距離注入井最近（約268.22 m）的1 口生產(chǎn)井注水7 d 后出現(xiàn)水竄現(xiàn)象，但產(chǎn)油量未增加。關(guān)井4 個(gè)月后重新開井生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)量增加（圖8），且附近沒有正在壓裂的井。因此，這口井產(chǎn)油量增加可能與水驅(qū)有關(guān)[37]。

圖8 美國(guó)Bakken油田蒙大納區(qū)塊試驗(yàn)6生產(chǎn)曲線（引自文獻(xiàn)［37］）Fig.8.Production curves from test 6 in Montana block in Bakken oilfield(from Reference［37］)

美國(guó)Bakken 油田致密油藏現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明：水、氣具有較好的注入性，但大部分先導(dǎo)性試驗(yàn)效果較差，氣竄、水竄現(xiàn)象嚴(yán)重，波及效率低。而少數(shù)見效井產(chǎn)量的增加主要來自于裂縫中的油，采收率提高的原因不明確。

2.2 加拿大Bakken油田致密油藏現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

位于加拿大薩斯喀徹溫省東南部的中Bakken 段致密油可采儲(chǔ)量為2.23×108t，儲(chǔ)集層孔隙度為9.0%～10.0%，滲透率為0.01～0.10 mD。由于采用了水平井多級(jí)壓裂技術(shù)，加大拿Bakken 油田致密油產(chǎn)量從2004年開始有了大幅度的提高[41-43]。

2011 年在該區(qū)塊進(jìn)行了注天然氣提高采收率試驗(yàn)，初始注入速度為8.49×103m3/d，3個(gè)月后注入速度提高到28.30×103m3/d，隨即有2口井發(fā)生氣竄。經(jīng)過2年的試驗(yàn)后，周圍9口井的產(chǎn)油速度均有提高，采收率從16%提高到19%[41]。此試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)無其他井干擾，可認(rèn)為注天然氣實(shí)現(xiàn)了加拿大Bakken 致密油藏采收率的提高[40]。

2.3 美國(guó)Eagle Ford油田致密油藏現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

位于德克薩斯州南部的Eagle Ford 油田是美國(guó)最新的油氣工業(yè)區(qū)塊，地質(zhì)儲(chǔ)量為1.26×108t，儲(chǔ)集層孔隙度為3.0%～10.0%，滲透率為0.03×10-4～4.05×10-4mD[44]。與Bakken 油田開發(fā)過程類似，Eagle Ford油田致密油藏壓裂投產(chǎn)初期產(chǎn)能較高，達(dá)到峰值后迅速下降，采收率僅為5%～10%[36，45]。該區(qū)塊進(jìn)行了多次注氣（烴類氣體）提高采收率試驗(yàn)[46]（表5）。

表5 美國(guó)Eagle Ford致密油藏現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)概況（引自文獻(xiàn)[45]）Table 5.Field tests on enhancing tight oil recovery in Eagle Ford oilfield(from Reference[45])

Eagle Ford 油田岡薩雷斯區(qū)塊試驗(yàn)1 采用注天然氣吞吐開發(fā)方式（單井），注氣和燜井時(shí)間為28～42 d，共進(jìn)行了3 輪次吞吐，每次吞吐后產(chǎn)量都有明顯的提高（接近初始產(chǎn)量的一半）（圖9a）。然而試驗(yàn)進(jìn)行到第3 輪時(shí)試驗(yàn)區(qū)新增加了4 口井，生產(chǎn)18 個(gè)月后又增加了1口井（圖9b）所示，因此無法確定注氣吞吐效果能否持續(xù)作用于第1口試驗(yàn)井[45]。

圖9 美國(guó)Eagle Ford油田岡薩雷斯區(qū)塊試驗(yàn)1的生產(chǎn)曲線（引自文獻(xiàn)［45］）Fig.9.Production curves from test 1 in Gonzalez block in Eagle Ford oilfield(from Reference[45])

Eagle Ford 油田岡薩雷斯區(qū)塊試驗(yàn)2 和試驗(yàn)3 采用相同的開發(fā)方式，即試驗(yàn)區(qū)約一半的井作為注入井進(jìn)行注氣吞吐，剩下的生產(chǎn)井維持原狀。從圖10 可以看到，開始進(jìn)行注氣后，整個(gè)試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)量明顯提高（高于產(chǎn)量遞減擬合曲線）。試驗(yàn)2 連續(xù)注入18 個(gè)月后停止注入，產(chǎn)量累計(jì)提高17%，試驗(yàn)3連續(xù)注入30個(gè)月后產(chǎn)量提高20%，累計(jì)增油量為7.86×104t[45]。

圖10 美國(guó)Eagle Ford油田岡薩雷斯區(qū)塊試驗(yàn)2和試驗(yàn)3的生產(chǎn)曲線（引自文獻(xiàn)［45］）Fig.10.Production curves from test 2 and 3 in Gonzalez block in Eagle Ford oilfield(from Reference[45])

Eagle Ford 油田拉薩爾區(qū)塊試驗(yàn)4 試驗(yàn)區(qū)所有的井進(jìn)行吞吐作業(yè)，這更利于分析注氣吞吐的效果。試驗(yàn)4 注入速度為5.66×104～11.32×104m3/d，注氣吞吐36個(gè)月后，4口井累計(jì)增油量為2.43×104t，是實(shí)施吞吐前產(chǎn)量的1.3 倍（圖11）[45]。由于沒有其他井的干擾，可認(rèn)為注氣吞吐在此次試驗(yàn)中發(fā)揮了重要的作用。

圖11 美國(guó)Eagle Ford油田拉薩爾區(qū)塊試驗(yàn)4的生產(chǎn)曲線（引自文獻(xiàn)［45］）Fig.11.Production curve from test 4 in Lasar block in Eagle Ford oilfield(from Reference[45])

Eagle Ford 油田亞塔斯科沙區(qū)塊試驗(yàn)5 和試驗(yàn)6的注入氣組分更接近產(chǎn)出氣，注入30 d 后快速燜井，然后生產(chǎn)30 d。試驗(yàn)5 和試驗(yàn)6 均為單井吞吐，而試驗(yàn)5 試驗(yàn)區(qū)共有4 口井，因此分析單井吞吐的增產(chǎn)效果十分困難，甚至無法確定注入時(shí)間（圖12a）；對(duì)于試驗(yàn)6 來說，整個(gè)試驗(yàn)區(qū)有61 口井，單井吞吐效果已經(jīng)無法分析了（圖12b）[45]。

圖12 美國(guó)Eagle Ford油田亞塔斯科沙區(qū)塊試驗(yàn)5和試驗(yàn)6的生產(chǎn)曲線（引自文獻(xiàn)［45］）Fig.12.Production curves from test 5 and 6 in Yataskosha block in Eagle Ford oilfield(from Reference[45])

試驗(yàn)3 取得成功后，試驗(yàn)7 在該試驗(yàn)區(qū)兩側(cè)增加了26口井。注氣開始后，試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)量顯著提高（圖13）。目前，該試驗(yàn)區(qū)已經(jīng)完成了向油田開發(fā)的轉(zhuǎn)化，準(zhǔn)備大規(guī)模生產(chǎn)[45]。

圖13 美國(guó)Eagle Ford油田岡薩雷斯區(qū)塊試驗(yàn)7的生產(chǎn)曲線（引自文獻(xiàn)［45］）Fig.13.Production curves from test 7 in Gonzalez block in Eagle Ford oilfield(from Reference[45])

總的來說，Eagle Ford 油田致密油藏的注天然氣提高采收率現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得了較好的效果，為該區(qū)塊致密油資源的規(guī)?；_發(fā)提供了重要的數(shù)據(jù)支撐。

2.4 阿根廷Vaca Muerta致密油藏現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

Vaca Muerta 致密油藏位于阿根廷西部的內(nèi)烏肯盆地，可采儲(chǔ)量為23.14×108t。儲(chǔ)集層孔隙度為8.0%～13.0%，滲透率為0.50×10-4～2.00×10-4mD，經(jīng)過3 次水平井壓裂后，儲(chǔ)集層裂縫較為發(fā)育，壓力系數(shù)高于Bakken、Barnett、Marcellus 等致密油區(qū)[47]。為了探究注水吞吐過程中的滲析作用，采用分段式吞吐方式進(jìn)行試驗(yàn)。此前Vaca Muerta 致密油藏采用的是儲(chǔ)集層改造后開發(fā)+注水吞吐提高采收率的方式，而改進(jìn)后的方式將提高采收率階段的注入和生產(chǎn)分為多個(gè)階段（圖14）。

圖14 阿根廷Vaca Muerta致密油藏開發(fā)方式改進(jìn)前后的生產(chǎn)曲線（引自文獻(xiàn)［48］）Fig.14.Production curves for tight oil reservoirs before and after the improvement of the development method in Vaca Muerta oilfield(from Reference[48])

具體施工流程：①儲(chǔ)集層改造后生產(chǎn)3年；②第1階段先進(jìn)行連續(xù)注入—燜井作業(yè)，然后關(guān)井，整個(gè)過程持續(xù)15 d；③第2階段分3次開井生產(chǎn)—關(guān)井，整個(gè)過程持續(xù)75 d。試驗(yàn)取得了以下認(rèn)識(shí)：①在基質(zhì)滲透率極低的情況下，水的注入性滿足施工要求，未對(duì)已壓裂的儲(chǔ)集層造成損害；②當(dāng)采水率為38%時(shí)，產(chǎn)油量已經(jīng)超過之前的生產(chǎn)模式（改進(jìn)前的單次注入—燜井），產(chǎn)出液情況如表6 所示；③分段式吞吐使注水過程中的滲析效果加強(qiáng)，有效提高了Vaca Muerta 致密油的采收率[48]。

表6 阿根廷Vaca Muerta致密油藏開發(fā)方式改進(jìn)后產(chǎn)出液情況（引自文獻(xiàn)[48]）Table 6.Fluid production of the tight oil reservoir in Vaca Muerta oilfield after the improvement of the development method(from Reference[48])

3 總結(jié)與展望

詳細(xì)梳理并分析了國(guó)內(nèi)外致密油藏提高采收率現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果，從現(xiàn)有數(shù)據(jù)看，注CO2和天然氣（溶解氣）是主導(dǎo)方法，注天然氣效果優(yōu)于注CO2。大多數(shù)的先導(dǎo)性試驗(yàn)取得了成功，原油采收率提高3%～30%，但有一部分試驗(yàn)在注入介質(zhì)后短時(shí)間內(nèi)就發(fā)生水竄或氣竄現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室模擬結(jié)果存在較大差異，甚至相悖，因此，通過現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室研究，并將室內(nèi)成果推廣到實(shí)際油藏中，建立準(zhǔn)確分析、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)的方法，以提高采收率效果，應(yīng)得到重點(diǎn)關(guān)注。裂縫干擾和竄流導(dǎo)致能量波及不均衡，甚至無法增能，是大部分先導(dǎo)性試驗(yàn)失敗的根本原因。致密儲(chǔ)集層改造后裂縫發(fā)育及縫網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有利于注入介質(zhì)波及，但同時(shí)也易導(dǎo)致注入介質(zhì)快速突破，加劇竄流。因此，如何協(xié)調(diào)裂縫“利用和治理”間的矛盾，明確致密基質(zhì)與裂縫間的“質(zhì)”換機(jī)制，突破現(xiàn)有裂縫調(diào)控理論與方法的應(yīng)用界限，建立致密儲(chǔ)集層天然能量衰竭后均衡增能、波及和動(dòng)用的方法，是未來致密油藏開發(fā)亟待解決的關(guān)鍵問題。

致密油作為中國(guó)最現(xiàn)實(shí)的非常規(guī)油氣資源近年來雖然發(fā)展迅速，但受控于地質(zhì)條件、開發(fā)技術(shù)、改造工藝、開發(fā)理念等，其開發(fā)效果遠(yuǎn)低于美國(guó)。為擴(kuò)大中國(guó)致密油藏開發(fā)規(guī)模，降低生產(chǎn)成本，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下3 個(gè)方面：①重點(diǎn)加強(qiáng)提高致密油單井產(chǎn)量和總體采收率理論及配套技術(shù)研究，以此來降低致密油高昂的生產(chǎn)成本；②進(jìn)一步深化致密油成藏條件認(rèn)識(shí)，重點(diǎn)開展致密油地質(zhì)“甜點(diǎn)”與工程“甜點(diǎn)”分布的精細(xì)標(biāo)定；③加大國(guó)家對(duì)油氣行業(yè)經(jīng)濟(jì)、管理政策的支持和傾斜，不斷激發(fā)致密油領(lǐng)域的市場(chǎng)活力，促進(jìn)致密油藏提高采收率技術(shù)與理論的跨越式發(fā)展。