低滲透油藏高效注采工藝技術的應用

王二虎

（延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西 延安 716000）

引言

吳起采油廠低滲透油藏資源儲量高、開發(fā)潛力大，是采油廠實現(xiàn)原油穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)的最現(xiàn)實陣地。由于低滲透油藏儲層物性的特殊性，導致不同類型低滲透油藏埋藏地質(zhì)特征具有明顯差異，初期開發(fā)采用的常規(guī)注水工藝技術，雖然取得了一定的效果，但是由于水驅(qū)油藏類型多樣，存在的主要注采矛盾也不盡相同，導致不同區(qū)塊油藏開發(fā)程度差異大，影響了油藏采收率，因此，必須要進行油藏堵塞機理研究，明確注采主要矛盾點，并采取針對性的工藝技術，從而實現(xiàn)低滲透油藏的高效開發(fā)[1-2]。

1 低滲透油藏欠注機理分析

低滲透油藏欠注導致油井壓力降低，產(chǎn)量遞減快，同時長期高壓注水易導致套變。這是導致低滲透油藏堵塞的主要體現(xiàn)。針對低滲透油藏欠注的問題，通過對采油廠典型低滲透欠注區(qū)塊進行剖析，分析影響低滲欠注的主要因素，主要體現(xiàn)在以下方面：

1）由于水質(zhì)中懸浮物、含油、腐蝕物等外部因素造成欠注。

2）由于儲層孔喉大小以及黏土礦物含量高造成欠注，低滲粘土礦物含量一般在9%以上，個別區(qū)塊達到15%，欠注嚴重。

3）注水過程中主要是由于結垢、含油造成近井地帶堵塞，現(xiàn)場也表明，比如部分區(qū)塊主要是由于結垢造成的堵塞，現(xiàn)場通過酸化就可以解除堵塞、避免欠注。

4）隨著注水的進行，遠井地帶會存在由于乳化、賈敏效應等因素導致堵塞，導致注水壓力進一步上升。

低滲透欠注是一個系統(tǒng)多種因素綜合影響的結果，其根本原因是注入水與儲層性質(zhì)內(nèi)外因相互作用導致的堵塞。因此從源頭水質(zhì)控制是保持注入能力的關鍵，并能大幅度降低后期解堵的投入，提高總體經(jīng)濟效益。

2 低滲透油藏高效注采工藝技術

2.1 低滲透油藏污水高效精細處理技術

按照相關注水水質(zhì)推薦標準，根據(jù)油層不同滲透率，將注水分為5 級注水標準。而低滲透油藏對注入水質(zhì)要求較高。常規(guī)的一級或兩級介質(zhì)過濾出水難以滿足處理要求。“十三五”以來，為達到不同級別注水指標，針對不同水性和不同地層的水質(zhì)需求，開展技術攻關和推廣應用，基本形成了適應采油廠低滲透油藏精細開發(fā)需求的各種污水水性的五大系列8 項主導處理工藝。

目前采油廠低滲透油藏精細水處理是在多介質(zhì)濾料過濾的基礎上，增加一級膜過濾精細處理，目前以金屬膜為主，水質(zhì)基本滿足了Ⅱ級水質(zhì)（oil≤6 mg/L，SS≤2 mg/L，粒徑中值≤1.5 μm）,但受制造工藝和加工精度影響，出水無法穩(wěn)定達到Ⅰ級標準（oil≤5 mg/L，SS≤1 mg/L，粒徑中值≤1 μm）。

另外，油田開展了陶瓷膜、生化+雙膜脫鹽等精細處理工藝試驗，形成了“高效除油+精細過濾”及“生化+雙膜脫鹽技術”等低滲透污水處理回用工藝。

2.1.1 “多介質(zhì)過濾＋金屬膜過濾”處理主導工藝

“多介質(zhì)過濾＋金屬膜過濾”處理主導工藝技術流程，該工藝可以實現(xiàn)總進口（含油≤20 mg/L、懸浮固體≤20 mg/L）至總出口（含油≤5 mg/L、懸浮固體≤1 mg/L、懸浮物粒徑中值≤1μm）的技術指標，通過實際應用發(fā)現(xiàn)水質(zhì)達標率在91%左右，特點是出水可穩(wěn)定達到2 級以上水質(zhì)標準，但是難以穩(wěn)定達到Ⅰ級水質(zhì)標準，應用后期容易出現(xiàn)堵塞且反洗再生效果差。

2.1.2 “高效除油+精細過濾”處理工藝

針對低滲透油藏精細水處理采用的金屬膜存在膜孔徑大，易堵塞，反洗再生效果差，導致金屬膜難以長期穩(wěn)定達標的實際提出了“高效除油+精細過濾”的兩段式精細處理技術。其中“高效除油”技術的本質(zhì)就是阻截除油，原理是通過對有機材料表面改性，強化其親水憎油的特性，研究開發(fā)了高效阻截除油技術，利用置換滲透作用，在一定壓力下水分子與締合水分子置換透過介質(zhì)，油被阻隔，從而實現(xiàn)油水分離。具有化學穩(wěn)定性高、機械強度高、耐油污性強、除油效率高的特點；而“精細過濾”則是利用經(jīng)過高溫燒結的陶瓷材料研制開發(fā)的陶瓷分離膜耐高溫、耐強酸強堿、硬度高、過濾精度高的優(yōu)勢，通過采用動態(tài)“錯流過濾”方式，膜孔徑最低至幾個納米。兩種技術有機結合實現(xiàn)了處理水質(zhì)穩(wěn)定達到Ⅰ級指標。

2.1.3 “生化+雙膜脫鹽技術”處理工藝

針對高礦化度的采出污水，利用生化法深度除油，確保RO 進水TOC≤10 mg/L，預防膜污染，經(jīng)RO膜除硬，達到低滲回注或鍋爐用水水質(zhì)要求，該技術原理就是通過生化處理技術徹底除油。能都達到可將污水含油處理到2.0 mg/L 以下，為超濾工藝的穩(wěn)定運行提供保障；去除大部分游離二氧化碳，地面上結垢，降低油藏結垢趨勢；降解污水COD，去除污水中有機物，減輕回注水的沿程惡化；處理成本低，不添加化學藥劑、無二次污染問題的技術指標。

2.2 低滲透油藏精細注入工藝技術

通過攻關應用高溫高壓分注技術，注水“三率”大幅度提高；但低滲油藏增效開發(fā)主要以水驅(qū)開發(fā)方式為主（產(chǎn)能占比92.8%），注水“三率”總上還是偏低，欠注現(xiàn)象普遍嚴重。而造成此問題的原因主要有兩個，一是：高溫高壓造成水井分注率低；二是深井、高溫、高壓等外因加劇管柱蠕動，坐封、洗井等措施也會造成封隔器膠筒磨損、老化失效，影響分注管柱效果和壽命。為此，通過對影響低滲透油藏注水開發(fā)效果進行分析，攻關應用了高溫高壓錨定補償分注技術以及低滲透增注工藝技術，保證了低滲透注水開發(fā)效果。

2.2.1 測調(diào)一體化+錨定補償分注技術

測調(diào)一體化+錨定補償分注技術其原理是采用兩級錨定強制固定封隔器卡封位置，補償器消除管柱蠕動，實現(xiàn)低滲透油藏高溫高壓井分注。其適用范圍為：井深≤3 500 m；注水壓力≤35 MPa；井溫≤130 ℃；井斜≤60°。該技術的應用實現(xiàn)了低滲透油藏分注率從16.7%到31.1%的巨大提高，最深井深3 700 m。

同時，在推廣應用錨定補償分注技術的基礎上，針對高溫高壓條件下封隔器密封壽命短，測調(diào)困難，小流量測調(diào)精度低等問題，重點攻關了高溫高壓長效密封技術、高溫高壓一體化測調(diào)技術、小流量測調(diào)一體化技術三項關鍵技術，完善高溫高壓測調(diào)一體化分注技術。有效實現(xiàn)了分注率提高10%，層段合格率提高15%的目標，提高低滲油藏水驅(qū)開發(fā)效益。

2.2.2 低滲透油藏降壓增注工藝技術

低滲透油藏降壓增注工藝技術的核心是針對油藏后期堵塞及物性差欠注通過進一步完善表活劑降壓增注體系，深化工藝適應性研究，優(yōu)化現(xiàn)場應用工藝參數(shù)，降低成本提高效果，實現(xiàn)規(guī)?；祲涸鲎⑼茝V應用和降本增效。主要包括常規(guī)（土酸等）酸化、稀酸增注（或酸洗）、（緩速酸）酸化縮膨聯(lián)作、雙子表面活性劑降壓增注、分子膜降壓增注等。這其中針對低滲透油藏因注水過程中乳化油堵塞以及注水摩阻大等因素導致欠注矛盾，攻關形成的雜雙子及分子膜兩種增注工藝技術效果最佳，在采油廠相關區(qū)塊整體實施后注水壓力明顯降低，注水日增加顯著，年自然遞減降低明顯且有效期長。

2.3 低滲透油藏舉升工藝技術

低滲油藏油層埋藏深、液面低、供液能力差。常規(guī)有桿泵深抽產(chǎn)量低、效率低、加深泵掛難度大，而電泵深抽投入高、能耗大、壽命短。針對低滲油藏開發(fā)矛盾，為滿足油井深泵掛、大載荷、不同排量舉升需求，通過開展集成配套研究，形成了小泵深抽配套技術以及有桿泵減載深抽技術。

2.3.1 小泵深抽配套技術

小泵深抽配套技術主要有“游梁機+普通桿+小泵”配套模式和“皮帶機+連續(xù)桿+小泵”配套模式兩種，其中“游梁機+普通桿+小泵”配套模式用于小排量深井采油，在提高生產(chǎn)參數(shù)情況下可取得較好的增產(chǎn)效果?！捌C+連續(xù)桿+小泵”配套模式在提高泵效方面優(yōu)勢明顯，其與普通桿柱組合相比，桿重減輕10%；長沖程（5～8 m）、低沖次。

2.3.2 有桿泵減載深抽技術

1）有桿泵助力深抽提液技術。利用油套間液柱壓力作用于大、小柱塞面積差，產(chǎn)生向上液壓舉升力，從而降低抽油機懸點載荷。

2）碳纖維連續(xù)抽油桿深抽技術。碳纖維連續(xù)抽油桿具有密度?。ㄤ摋U的1/4）、強度高（鋼桿的3 倍）、耐腐蝕等特點，在深抽方面具有降載節(jié)能、提高產(chǎn)量的優(yōu)勢。針對深抽提液技術，通過進一步完善對接裝置、專用抽油泵等配套技術；開展有桿泵舉升系統(tǒng)優(yōu)化設計等技術研究，有效提高了油井系統(tǒng)效率，延長了檢泵周期。

3 技術井場應用實例

3.1 污水高效精細處理技術應用

以“先進實用、高效安全、清潔低耗”為技術發(fā)展方向，優(yōu)化研究經(jīng)濟高效低滲透污水精細處理技術，在采油廠某集中處理站開展了產(chǎn)水2～4 m3/h“生化-氧化”+雙膜資源化現(xiàn)場試驗，產(chǎn)水率40%，水質(zhì)優(yōu)于以往常規(guī)水處理的各項水質(zhì)指標。

3.2 低滲透油藏精細注入工藝技術應用

通過在某區(qū)塊應用雜雙子降壓增注技術，滲透率1.27×10-3μm2，降壓率為34.7%，實施后注水壓力降低6 MPa，注水日增加93 m3，年自然遞減降低6.7%，有效期12 個月。

3.3 低滲透油藏舉升工藝技術應用

采油廠某井該井無注水能量補充，液面低，泵掛下深受限，供液明顯不足。通過應用碳纖維連續(xù)抽油桿深抽技術桿柱（碳1800+鋼1200）質(zhì)量下降54%，電機裝機功率由45 kW 降低至30 kW。泵掛下深增加988 m，泵效提高26.3%，系統(tǒng)效率提高31.3%，百米噸液耗電降低1.78 kW·h，累計增油582 t，效果十分明顯。

4 結語

強化低滲透油藏注水系統(tǒng)工程優(yōu)化，構建油藏、井筒、地面三位一體的注水大格局，對影響注水效果的各種要素進行優(yōu)化組合，配套優(yōu)化水質(zhì)處理、井筒分層與舉升、增注等工藝，優(yōu)化研究高效低能耗的低滲透油藏高效注采工藝技術，并制定低滲透注水系列標準規(guī)范，降低工藝成本，提高效果及效率，提高技術適應性和針對性，為低滲透油藏高效注水開發(fā)提供保障。