低滲透油田增產(chǎn)技術(shù)研究

吳 廣，陳 霄

[1.中海油田服務(wù)股份有限公司，天津 300459；2.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057]

1 關(guān)于低滲透油田的基本論述

1.1 低滲透油田的涵義

低滲透油田是指油層儲(chǔ)層滲透率低、豐度低、單井產(chǎn)能低的油田。在我國(guó)，低滲透油田數(shù)量比較多，分布廣泛，加強(qiáng)對(duì)低滲透油田的開(kāi)發(fā)既是緩解石油供需壓力的有效舉措，也是推動(dòng)各行各業(yè)穩(wěn)健發(fā)展的內(nèi)在需求。另外，據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，在已探明的儲(chǔ)量中，低滲透油藏儲(chǔ)量占比高達(dá)2/3，可見(jiàn)其開(kāi)發(fā)前景廣闊，預(yù)計(jì)會(huì)產(chǎn)生非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 低滲透油田的主要特點(diǎn)

我國(guó)低滲透油田儲(chǔ)量龐大，開(kāi)發(fā)潛力大，我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)開(kāi)發(fā)技術(shù)的創(chuàng)新與攻克，促進(jìn)低滲透油田產(chǎn)量不斷提升。若想實(shí)現(xiàn)低滲透油田增產(chǎn)，首先要準(zhǔn)確全面地把握其主要特點(diǎn)，以此采取針對(duì)性措施進(jìn)行開(kāi)采并提高產(chǎn)量。整體來(lái)講，低滲透油田主要具有以下特點(diǎn)。

（1）油層孔喉細(xì)小，比表面積大，直接造成油藏滲透率下降，在實(shí)際開(kāi)采中，要根據(jù)其滲透率的高低選取合適的技術(shù)，否則難以獲得預(yù)期產(chǎn)量。

（2）儲(chǔ)層內(nèi)形成啟動(dòng)壓力梯度，滲流規(guī)律不顯著，在實(shí)際開(kāi)采中，容易出現(xiàn)能源損耗大的問(wèn)題。

（3）彈性能量不高，連通性也不理想，導(dǎo)致滲流阻力一直處于較高水平，嚴(yán)重影響了油田開(kāi)采量的提升。

（4）產(chǎn)油能力提升空間較小，縱然通過(guò)當(dāng)前比較先進(jìn)的注水技術(shù)進(jìn)行石油開(kāi)采，也難以保證獲得預(yù)期成效，在實(shí)際開(kāi)采中，注水效果并非“立竿見(jiàn)影”，可能在六個(gè)月之后甚至一年之后才能夠出效果[1]。

（5）油井見(jiàn)水后，產(chǎn)油指數(shù)銳降。

（6）裂縫性低滲透油層在開(kāi)采過(guò)程中，發(fā)生水竄、水淹等現(xiàn)象的可能性比較大。

2 提高低滲透油田產(chǎn)油量的技術(shù)措施

2.1 注氣技術(shù)措施

很多國(guó)家都嘗試通過(guò)注氣法提升水驅(qū)油田開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量，很多業(yè)內(nèi)人士將此方法稱為現(xiàn)代氣法，其機(jī)理雖然尚未徹底明確，不過(guò)經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐探索，其機(jī)制逐步明確，有些學(xué)者認(rèn)為是通過(guò)向油藏注氣的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)油田的有效開(kāi)采。實(shí)現(xiàn)非烴氣驅(qū)開(kāi)采的關(guān)鍵是氣源，石油開(kāi)采人員要通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)和方法全面搜尋CO2氣源，不斷創(chuàng)新和優(yōu)化制N2、注N2、脫N2以及制CO2等相關(guān)技術(shù)?；谧⑷霘怏w的不同，可將注氣混相驅(qū)和非混相驅(qū)分為一次接觸混相、多次接觸混相和非混相三種方式。在非均質(zhì)特性比較明顯的儲(chǔ)層中，非混相的作用明顯更佳。在向低界面張力注氣的過(guò)程中，因流度比難以精準(zhǔn)實(shí)時(shí)控制，造成注入溶劑（氣）前緣的穩(wěn)定性比較差，以不規(guī)則指進(jìn)穿入原油，令其提前突破，竄入生產(chǎn)井，由此可知，若想通過(guò)注氣技術(shù)令滲透油田增產(chǎn)，需要采用服注氣過(guò)程的黏性指進(jìn)。

一般來(lái)講，孔喉的尺寸、分布特點(diǎn)、潤(rùn)濕性等都會(huì)對(duì)注氣技術(shù)的應(yīng)用成效產(chǎn)生較為顯著的影響。低滲輕質(zhì)油油藏通過(guò)注入空氣方式實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的關(guān)鍵在于保持油藏處于較高的溫度水平、石油具有較強(qiáng)的活性以及含量較少的氧氣，如果含有大量氧氣，不僅容易發(fā)生爆炸，還會(huì)形成強(qiáng)烈的腐蝕效應(yīng)，導(dǎo)致油藏開(kāi)采設(shè)備設(shè)施受到損壞。根據(jù)礦場(chǎng)實(shí)地開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)顯示，一般來(lái)講，油藏埋藏的深度越大，溫度越高，注氣開(kāi)采的實(shí)施環(huán)境越理想，究其原因，高壓環(huán)境有助于提升混相能力，高溫環(huán)境能夠增加氧的消耗，促其利用水平進(jìn)一步提升[2]。

注氣驅(qū)油技術(shù)具有廣泛適用性，能夠應(yīng)用于各種不同類型的油藏，縱然是開(kāi)采難度比較大的低滲透油田，也可以通過(guò)此技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采并達(dá)到增產(chǎn)目的。可以說(shuō)，注氣驅(qū)油技術(shù)為低滲透油田增產(chǎn)提供了新的思路和新的方法，應(yīng)用前景廣闊。我國(guó)石油企業(yè)在開(kāi)采低滲透油田時(shí)，應(yīng)根據(jù)自身實(shí)際情況，加強(qiáng)對(duì)國(guó)外先進(jìn)配套技術(shù)的引入和應(yīng)用，促進(jìn)注空氣驅(qū)油先導(dǎo)試驗(yàn)項(xiàng)目安全有效地開(kāi)展，促進(jìn)我國(guó)低滲透油田產(chǎn)量不斷提升。

2.2 壓裂施工技術(shù)

壓裂是改造低滲透油氣藏、增加石油產(chǎn)量的重要措施。通過(guò)人為制造儲(chǔ)層裂縫，可改善油在地下的流動(dòng)環(huán)境，使油井產(chǎn)量增加，相當(dāng)于在地下修建油氣流動(dòng)的“高速公路”。但是，一直以來(lái)，受海上平臺(tái)大小及載重能力、運(yùn)輸條件等因素的制約，海上油氣藏的壓裂開(kāi)發(fā)難度較大，進(jìn)展緩慢。雖然早在2006年開(kāi)始，我國(guó)海油就開(kāi)展了海上壓裂作業(yè)，但由于低滲壓裂長(zhǎng)期以來(lái)一直規(guī)模小、改造有限，導(dǎo)致生產(chǎn)效果不穩(wěn)定，大量低滲儲(chǔ)量仍在地下未能動(dòng)用。

為實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)“七年行動(dòng)計(jì)劃”中的海上低滲壓裂增產(chǎn)目標(biāo)，自2019年以來(lái)，中國(guó)海油不斷按下低滲壓裂“快進(jìn)鍵”，逐漸具備了成熟的直井、定向井單層或多層壓裂及大規(guī)模水平井分段壓裂的作業(yè)能力，從油藏分析、工藝設(shè)計(jì)到現(xiàn)場(chǎng)施工、壓裂后效果評(píng)價(jià)等全鏈條壓裂技術(shù)服務(wù)能力，形成了封隔器滑套壓裂技術(shù)、爆燃?jí)毫鸭夹g(shù)、酸化壓裂技術(shù)等一系列針對(duì)海上低滲透儲(chǔ)層的壓裂改造技術(shù)，以及連續(xù)混配、返排液處理等配套技術(shù)，為海上低滲油田經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了條件[3]。

近期我國(guó)進(jìn)行了一次壓裂作業(yè)，可以說(shuō)是對(duì)中國(guó)海油壓裂裝備技術(shù)能力的一次大檢閱。作業(yè)期間，壓裂團(tuán)隊(duì)從地面高功率防砂泵組、混砂車、數(shù)采房和高壓管線，到井下防砂工具、封隔器等關(guān)鍵設(shè)備和工具，全部采用國(guó)產(chǎn)化裝備，擺脫了長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)國(guó)外裝備和井下工具的依賴。同時(shí)，采用中國(guó)海油歷時(shí)3a研制的高溫海水基壓裂液體系，5min內(nèi)黏度可達(dá)到最終黏度的80%，極大提高了海上壓裂作業(yè)時(shí)效。另外，我國(guó)壓裂工作人員深入貫徹一體化理念，弱化專業(yè)和機(jī)構(gòu)界限，積極培育低滲高產(chǎn)井，油井提前5d釋放產(chǎn)能。

2.3 微生物采油技術(shù)

如今，包括吉林、大慶等在內(nèi)的多個(gè)油田相繼采用微生物采油技術(shù)開(kāi)采油田，取得了良好的成效。在實(shí)踐中，微生物開(kāi)采剩余油技術(shù)能否取得預(yù)期成效受到多重因素的影響，比如微生物的表面活性劑等。微生物采油技術(shù)是一個(gè)比較寬泛的概念，包含了多種具體的技術(shù)，比如微生物單井吞吐技術(shù)、微生物除蠟技術(shù)等。該技術(shù)措施的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面。

（1）投入少；

（2）無(wú)需使用大量的化學(xué)劑，也不會(huì)產(chǎn)生較大的能源損耗，經(jīng)濟(jì)性比較突出。

不過(guò)微生物采油技術(shù)的作用機(jī)理較為復(fù)雜，其作用機(jī)理會(huì)因油田不同而呈現(xiàn)出較大差別，有時(shí)候，縱然是同一片油田，也會(huì)因其油田性質(zhì)的不同而造成機(jī)理有所差別，控制難度比較大。此外，在運(yùn)用微生物采油技術(shù)時(shí)，在油層中培育繁殖有效菌是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)，在此過(guò)程中，原生菌也會(huì)在合適的條件下大量繁殖，繼而對(duì)地層帶來(lái)不良影響，比如會(huì)釋放出H2S等有害氣體。所以，在使用微生物采油技術(shù)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)油藏的細(xì)致勘探和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)采取合適的微生物采油技術(shù)[4]。

2.4 層內(nèi)爆炸增產(chǎn)技術(shù)

在儲(chǔ)層中產(chǎn)生較多的縫隙有利于提升低滲透油田采收率。一般來(lái)講，井筒周圍地層中的縫隙數(shù)量越多，分布的范圍愈發(fā)廣闊，那么低滲透油田開(kāi)采率就愈高。無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講，還是從能量損耗方面而言，炸藥化學(xué)反應(yīng)釋能都是一種比較理想的方法，其使用增益系數(shù)比較高，現(xiàn)已在國(guó)防建設(shè)、建筑建設(shè)等多個(gè)行業(yè)得到大力推廣和積極應(yīng)用，在低滲透油田開(kāi)發(fā)方面也表現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力，按照此思維模式，提出了層內(nèi)爆炸增產(chǎn)方法。

層內(nèi)爆炸增產(chǎn)技術(shù)嚴(yán)格來(lái)講是基于水力壓力技術(shù)之上形成和發(fā)展起來(lái)的，同時(shí)也融入了高能氣體壓裂等相關(guān)技術(shù)的要點(diǎn)。關(guān)于層內(nèi)爆炸增產(chǎn)技術(shù)，其作用機(jī)理并不是復(fù)雜，通俗來(lái)講是：通過(guò)水力壓裂形成兩條主裂縫之后，將流動(dòng)性良好的乳狀炸藥快速安全地注入已形成的主裂縫中，與此同時(shí)，通過(guò)已經(jīng)比較成熟的不損毀井筒技術(shù)將注入主裂縫中的乳狀炸藥點(diǎn)燃，隨著炸藥的爆燃，釋放出大量的熱量，形成高溫高壓環(huán)境，并對(duì)主裂縫產(chǎn)生直接作用，即在垂直于主裂縫壁面的方向上形成多個(gè)中小裂縫群，由此使得儲(chǔ)層另一個(gè)方向的導(dǎo)流能力明顯提升，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)提升采收率、增產(chǎn)原油之效。

在層內(nèi)爆炸增產(chǎn)技術(shù)中，炸藥釋放能量的形式可分為三種：爆轟、爆燃、燃燒。

按照常規(guī)經(jīng)驗(yàn)，地層深部水力壓裂形成的縫寬為2~3mm，裂縫容積為2~3L/m2，此時(shí)可向裂縫內(nèi)注入2~3kg的炸藥。在爆破工程項(xiàng)目中，爆轟破碎單位體積巖石的耗藥量為1kg/m3左右，按照此標(biāo)準(zhǔn)，“層內(nèi)爆炸”在爆轟過(guò)程中能夠?qū)?~3m3的巖石有效破碎，其耗藥量遠(yuǎn)少于具有一定危險(xiǎn)性的核爆法。在爆轟過(guò)程中，爆轟壓力快速升高，并明顯超過(guò)巖石強(qiáng)度，此時(shí)，巖石周圍容易形成密實(shí)圈（也有很多學(xué)者將其稱作為應(yīng)力籠），加大了儲(chǔ)層的改造難度。在現(xiàn)實(shí)中，為避免毀壞井筒，也為了避免形成“應(yīng)力籠”，一般會(huì)將爆燃選為“層內(nèi)爆炸”炸藥釋放能量的主要形式。

如上所述，層內(nèi)爆炸技術(shù)是以水力壓裂技術(shù)為基礎(chǔ)而形成和發(fā)展起來(lái)的技術(shù)方法，在低滲透油田增產(chǎn)方面表現(xiàn)出卓越優(yōu)勢(shì)，而這既意味著適用于水力壓裂技術(shù)的低滲透，油田也能夠適用于層內(nèi)爆炸技術(shù)。如今，水力壓裂技術(shù)應(yīng)用比較廣泛，理論體系日臻完善，現(xiàn)場(chǎng)配套設(shè)施也不斷更新?lián)Q代，為層內(nèi)爆炸技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)造了有利的條件。

2.5 壓驅(qū)增產(chǎn)技術(shù)

壓驅(qū)技術(shù)是近年來(lái)剛?cè)〉猛黄频闹卮蠹夹g(shù)，與傳統(tǒng)的壓裂技術(shù)存在本質(zhì)差異。壓驅(qū)技術(shù)主要由“壓裂-滲濾-驅(qū)洗”等組成，其作用機(jī)理是通過(guò)大排量、高壓泵注設(shè)備，以高于地層破裂的壓力將地層壓裂開(kāi)縫，再一次性將大量低黏度驅(qū)油劑快速送至剩余油富集部位，最后在裂縫中加砂支撐裂縫，補(bǔ)充地層能量，這樣在“洗洗刷刷”的過(guò)程中就能夠?qū)⒂途绘i住的油洗出來(lái)。

作為一項(xiàng)新技術(shù)，壓驅(qū)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐之后表現(xiàn)不凡。有資料顯示，截至2020年3月底，勝利油田臨盤采油廠壓驅(qū)注水試驗(yàn)按照整體規(guī)劃、分步試驗(yàn)、規(guī)模應(yīng)用的理念，實(shí)施試驗(yàn)壓驅(qū)注水21個(gè)井組，對(duì)應(yīng)油井開(kāi)井57口，累計(jì)增油2.4萬(wàn)t，創(chuàng)效1 289萬(wàn)元。壓驅(qū)項(xiàng)目組運(yùn)行以來(lái)，制定壓驅(qū)注水工作實(shí)施細(xì)則，梳理運(yùn)行流程，細(xì)化節(jié)點(diǎn)、精細(xì)控制，確保各節(jié)點(diǎn)超前運(yùn)行；統(tǒng)籌部署新老區(qū)油藏壓驅(qū)，從特低滲油藏到一般低滲油藏，再到中高滲復(fù)雜斷塊油藏，21個(gè)井組完成壓驅(qū)試驗(yàn)，初期日增油145.6t。其中，典型區(qū)塊盤21-4斷塊實(shí)施后井組日增油5t，累計(jì)增油1 500t，增加經(jīng)濟(jì)效益80萬(wàn)元，由此可見(jiàn)，壓驅(qū)技術(shù)應(yīng)用前景可觀，發(fā)展?jié)摿^大[5]。

另外，據(jù)2022年7月發(fā)布的新聞可知，由有限湛江分公司牽頭組織的潿洲12-2油田三口井壓裂項(xiàng)目已順利完成，作業(yè)后增油增注效果顯著。海油發(fā)展工程技術(shù)公司承擔(dān)該項(xiàng)目壓裂壓驅(qū)施工作業(yè)，采用了“模塊鉆機(jī)+支持平臺(tái)”的復(fù)合作業(yè)模式，以自升式鉆井船“國(guó)湛”作為支持平臺(tái)，再通過(guò)潿洲12-2油田持續(xù)不斷給支持平臺(tái)供液，有效解決了油田現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)甲板能力不足及供液?jiǎn)栴}。該項(xiàng)作業(yè)用液量達(dá)13 356m3，加砂量175m3，為中國(guó)海油迄今實(shí)施的最大規(guī)模壓驅(qū)作業(yè)。壓驅(qū)作業(yè)后，B13井產(chǎn)油量提升50%，目前產(chǎn)量還在繼續(xù)上升。

3 結(jié)語(yǔ)

低滲透油田增產(chǎn)技術(shù)研究是一個(gè)熱門課題，我國(guó)高校、科研單位以及石油企業(yè)協(xié)同合作，共同探索并創(chuàng)新低滲透油田增產(chǎn)技術(shù)，取得了一系列令人矚目的成就，希望在未來(lái)發(fā)展中，能夠進(jìn)一步探索出更高效、更科學(xué)的低滲透油田增產(chǎn)技術(shù)，推動(dòng)石油產(chǎn)量不斷提升，助力國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健持續(xù)發(fā)展。