低滲透油藏提高采收率技術(shù)研究

潘鐸

遼河油田遼興油氣開發(fā)公司 遼寧 盤錦 124010

我國低滲透油藏的分布相對(duì)較廣。低滲透油藏主要指的是滲透性能相對(duì)較差的油藏，該種類型的油藏又被稱為致密油藏，在對(duì)其進(jìn)行開發(fā)作業(yè)的過程中，需要進(jìn)行全面的壓裂改造，此時(shí)油藏才能進(jìn)行正常的開發(fā)作業(yè)，我國的低滲透油藏可以分為3種類型，滲透率處于50～10mD的油藏被稱為低滲透油藏，滲透率處于10～1mD的油藏被稱為特低滲透油藏，滲透率處于1～0.1mD的油藏被稱為超低滲透油藏[1]。通過對(duì)低滲透油藏的開發(fā)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，盡管采取了壓裂改造措施，但是其采收率仍然相對(duì)較低。針對(duì)該問題，本次研究首先對(duì)該種油藏開發(fā)的問題進(jìn)行系統(tǒng)分析，對(duì)提高采收率的技術(shù)進(jìn)行深入研究，以此推動(dòng)我國低滲透油藏開發(fā)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 低滲透油藏開發(fā)作業(yè)面臨的問題

對(duì)于低滲透儲(chǔ)層而言，由于其孔隙相對(duì)較小，喉道相對(duì)較細(xì)，孔隙之間的連通性相對(duì)較差，孔喉比也相對(duì)較大。因此，孔喉的作用相對(duì)較強(qiáng)，比表面積相對(duì)較大，對(duì)于原油以及原油附近的巖石而言，邊界層的厚度相對(duì)較大，受到賈敏效應(yīng)以及表面分子作用的嚴(yán)重影響，使得低滲透儲(chǔ)層中的流體表現(xiàn)出了非達(dá)西滲流規(guī)律特點(diǎn)，這不但會(huì)對(duì)原油的采收率產(chǎn)生嚴(yán)重影響，還會(huì)對(duì)低滲透儲(chǔ)層滲流規(guī)律研究產(chǎn)生一定的影響，在進(jìn)行原油開發(fā)的過程中，啟動(dòng)壓力梯度相對(duì)較大，事實(shí)上，隨著滲透率的逐漸降低，啟動(dòng)壓力梯度將會(huì)逐漸提升[2]。通過對(duì)低滲透儲(chǔ)層進(jìn)行深入研究發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層之間存在斷層隔斷，變異系數(shù)以及滲流阻力都相對(duì)較大，盡管存在一定量的邊底水，但是邊底水的活躍性相對(duì)較差，儲(chǔ)層中的彈性能量相對(duì)較小，在進(jìn)行能源開發(fā)作業(yè)的過程中，地層能量的衰減速度相對(duì)較快，在油井見水以后，其產(chǎn)液量以及產(chǎn)油指數(shù)都將會(huì)快速降低。一般情況下，在含水率達(dá)到40%～50%之間時(shí)，油井的產(chǎn)油指數(shù)僅處于0.1～0.2之間。另一方面，低滲透儲(chǔ)層的應(yīng)力敏感相對(duì)較為強(qiáng)烈，在儲(chǔ)層的圍限壓力提升時(shí)，儲(chǔ)層的滲透性將會(huì)變差，儲(chǔ)層的滲透率可以降低10%～50%，低滲透儲(chǔ)層具有低滲透率的基本特點(diǎn)，這使得儲(chǔ)層中的毛細(xì)管力相對(duì)較大，且在孔隙中含有大量的黏土礦物以及雜質(zhì)，對(duì)于黏土礦物而言，其水敏性相對(duì)較強(qiáng)，膨潤度相對(duì)較大，如果注入地層中的流體與地層中的天然流體并不匹配，則容易在儲(chǔ)層中產(chǎn)生沉淀，導(dǎo)致儲(chǔ)層的滲透率進(jìn)一步降低，為了提高低滲透油田的開發(fā)效率，一般會(huì)采用注水開發(fā)的方案，通過向地層中注入大量的水資源，使得地層中的能量提升，注水開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較強(qiáng)，且不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染問題，但是在注入大量的水資源后，可能會(huì)導(dǎo)致孔隙系統(tǒng)的飽和度大幅提升，在儲(chǔ)層中產(chǎn)生束縛水，這是影響原油開發(fā)的重要因素[3]。對(duì)于低滲透儲(chǔ)層而言，其非均質(zhì)性也相對(duì)較為嚴(yán)重，對(duì)于砂巖油藏而言，其主要以微裂縫和潛裂縫為主，在原始地層中，這2種類型的裂縫主要以閉合狀態(tài)為主，為了提高油田的開發(fā)效率，在進(jìn)行原油開采之前，需要對(duì)地層進(jìn)行合理的壓裂作業(yè)。在經(jīng)過酸化壓裂以后，地層中的裂縫將會(huì)逐漸開啟，盡管其導(dǎo)流能力得到了一定的提升，但是裂縫與基質(zhì)滲透率之間具有一定的差異，沿著裂縫方向可能會(huì)出現(xiàn)水竄或者水淹等問題，最終導(dǎo)致地層中能源的動(dòng)用程度嚴(yán)重降低[4]。

2 低滲透油藏提高采收率的技術(shù)研究

2.1 聚合物驅(qū)技術(shù)

聚合物驅(qū)技術(shù)屬于一種相對(duì)較為先進(jìn)的化學(xué)驅(qū)油技術(shù)，在使用聚合物驅(qū)技術(shù)的過程中，所采用的聚合物主要以水解聚丙烯酰胺以及改性的產(chǎn)物為主，其主要是通過提升地層中水相的黏度，使得水油之間的流度比降低，進(jìn)而達(dá)到增大宏觀波及體積的目的。另一方面，聚合物具有一定的粘彈性，這可以有效提升洗油效率，對(duì)于低滲透油田而言，盡管使用聚合物驅(qū)技術(shù)可以大幅提升原油開發(fā)效果，但是隨著注入壓力的逐漸提升以及聚合物尺寸的逐漸增加，聚合物將難以進(jìn)入到油層的孔隙之中，因此，需要盡可能降低聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量，防止出現(xiàn)上述問題[5]。但是，如果聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量過低，則整個(gè)體系的黏度將難以得到保障，聚合物驅(qū)技術(shù)也將會(huì)失去自身的優(yōu)勢，在不同地層使用聚合物驅(qū)技術(shù)的過程中，首先需要對(duì)聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，使其達(dá)到最優(yōu)值，進(jìn)而使得聚合物注入性能與采收率之間的關(guān)系得到平衡，最終提高低滲透油田的經(jīng)濟(jì)效益。目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了深入研究，侯志等對(duì)低滲透巖心進(jìn)行了深入研究，對(duì)聚合物進(jìn)行了篩選，最終優(yōu)選出了樹枝狀締合聚合物，使用該種類型聚合物進(jìn)行原油開發(fā)的采收率與水驅(qū)相比高出7.17%，王國鋒等研究發(fā)現(xiàn)，在注入低黏度的聚合物以后，隨著孔喉比的逐漸減小，低滲透巖心孔隙中剩余油的含量將會(huì)逐漸減小，同時(shí)，隨著聚合物黏度的逐漸增加，含剩余油的孔隙比例也將會(huì)逐漸減小，證明聚合物驅(qū)的效果相對(duì)較好。通過對(duì)目前的研究成果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，聚合物驅(qū)技術(shù)盡管具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，但是聚合物可能會(huì)在地層中產(chǎn)生剪切降解問題，因此，在使用該技術(shù)的過程中需要考慮該項(xiàng)技術(shù)的適用條件。

2.2 復(fù)合驅(qū)技術(shù)

復(fù)合驅(qū)技術(shù)也屬于一種較為先進(jìn)的低滲透油藏開發(fā)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)具有聚合物驅(qū)技術(shù)和表面活性劑驅(qū)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，可以大幅增加地層中的波及面積，同時(shí)，還可以使得洗油效率得到提升，將表面活性劑與聚合物相互混合，可以提升聚合物的注入效果。對(duì)于我國的部分低滲透油藏而言，其更容易進(jìn)行水驅(qū)，進(jìn)行聚合物驅(qū)的難度相對(duì)較大，此時(shí)可以引入復(fù)合驅(qū)技術(shù)。目前，常見的復(fù)合驅(qū)技術(shù)主要以二元復(fù)合驅(qū)技術(shù)為主，對(duì)于三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的研究相對(duì)較少。三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)主要指的是將聚合物、表面活性劑和堿性物質(zhì)三者混合，以此提高低滲透油藏的開發(fā)效率。通過對(duì)三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其成分相對(duì)較為復(fù)雜，在使用該技術(shù)的過程中可能會(huì)出現(xiàn)色譜分離現(xiàn)象，最終使得整個(gè)體系的驅(qū)油效果下降。另一方面，堿性物質(zhì)的加入也可能會(huì)引發(fā)其他多種類型的問題，如果原油中酸性物質(zhì)的含量相對(duì)較低，則不能使用該技術(shù)，同時(shí)，對(duì)于進(jìn)入到儲(chǔ)層中的堿液而言，其可能會(huì)產(chǎn)生黏土礦物膨脹現(xiàn)象，最終導(dǎo)致地層中的孔隙進(jìn)一步減小，孔隙甚至可能會(huì)出現(xiàn)堵塞，堿性物質(zhì)的加入會(huì)導(dǎo)致地層中的pH值提升，使得硅離子以及鈣離子等成分逐漸形成沉淀，這種沉淀不但會(huì)在地層中產(chǎn)生，還可能會(huì)在采出井的井筒中產(chǎn)生，使得原油開發(fā)設(shè)備的磨損提升，采油成本費(fèi)用提高，在使用三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的過程中，還可能會(huì)出現(xiàn)采出液難以進(jìn)行分離的問題。在儲(chǔ)層溫度低于75℃且礦化度低于104mg/L的前提下，二元復(fù)合驅(qū)技術(shù)可以得到成功應(yīng)用，但是在儲(chǔ)層的滲透率過低的前提下，不建議使用二元復(fù)合驅(qū)技術(shù)，這主要是因?yàn)殡S著滲透率的逐漸降低，不可入孔隙的體積將會(huì)逐漸增大，此時(shí)必然會(huì)導(dǎo)致波及體積逐漸減小，在向地層注入聚合物的過程中，如果儲(chǔ)層的滲透率相對(duì)較低，聚合物的剪切作用將會(huì)增強(qiáng)，聚合物的應(yīng)用效果將會(huì)逐漸降低。

2.3 微生物驅(qū)技術(shù)

微生物驅(qū)技術(shù)主要是利用微生物的代謝活動(dòng)，對(duì)地層中的原油進(jìn)行降解，使其流動(dòng)性得到一定的提升，在微生物代謝的過程中，還可以產(chǎn)生大量的氣體，這些氣體可以對(duì)地層中的壓力進(jìn)行補(bǔ)充，進(jìn)而達(dá)到提高采收率的目的。對(duì)于低滲透儲(chǔ)層而言，微生物主要是進(jìn)入到微小孔隙中，在孔隙中進(jìn)行代謝，代謝過程中將會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)酸和無機(jī)酸，例如甲酸和碳酸等，這些酸性物質(zhì)可以對(duì)巖石進(jìn)行降解，進(jìn)而使得孔隙之間的連通性得到提升，同時(shí)，微生物生命活動(dòng)的過程中還可以產(chǎn)生大量的有機(jī)鹽和無機(jī)鹽，這些鹽類可以達(dá)到清理孔喉的作用，使得孔喉的連通性進(jìn)一步提升。但是如果儲(chǔ)層中的孔隙相對(duì)較小，則微生物的運(yùn)移將會(huì)受到一定的影響，同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于地層中的溫度和礦化度也具有一定的要求。事實(shí)上，在使用微生物驅(qū)技術(shù)的過程中，最好可以選擇使用復(fù)合菌種，復(fù)合菌種的應(yīng)用效果相對(duì)較好，對(duì)于一般微生物而言，在溫度為20～80℃區(qū)間內(nèi)可以存活，如果地層中的溫度超過這一區(qū)間，則不建議引進(jìn)微生物驅(qū)技術(shù)。

2.4 深部調(diào)驅(qū)技術(shù)

我國部分低滲透油田已經(jīng)進(jìn)入到開發(fā)的中后期階段，原油含水率的提升速度相對(duì)較快，且油藏的非均質(zhì)性也在逐漸提升，隨著開發(fā)作業(yè)的持續(xù)進(jìn)行，在裂縫位置處非常容易出現(xiàn)竄流現(xiàn)象.為了防止出現(xiàn)該種類型的問題，可以引入堵水調(diào)剖技術(shù)，常見的調(diào)剖劑相對(duì)較多，可以簡單將調(diào)剖劑分為顆粒類、樹脂類以及泡沫類等多種類型，但是樹脂類調(diào)剖劑的應(yīng)用效果相對(duì)較差，其封堵時(shí)間相對(duì)較短，同時(shí)，還可能會(huì)在地層中產(chǎn)生繞流作用，使得封堵效果進(jìn)一步降低。目前，凍膠類以及聚合物微球類調(diào)剖劑的應(yīng)用相對(duì)較為廣泛，且應(yīng)用效果相對(duì)較好。對(duì)于特低滲油藏而言，在進(jìn)行開發(fā)作業(yè)的過程中還可以使用納米材料驅(qū)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的成本雖然較高，但是應(yīng)用效果相對(duì)較好。

3 結(jié)束語

綜上所述，由于低滲透油田地層中的孔隙度相對(duì)較低，非均質(zhì)性相對(duì)較強(qiáng)，對(duì)原油進(jìn)行開發(fā)的難度相對(duì)較大，為了達(dá)到提高油田經(jīng)濟(jì)效益的目的，需要對(duì)常見的提高采收率技術(shù)進(jìn)行深入研究以及分析，對(duì)提高采收率技術(shù)進(jìn)行合理的篩選和應(yīng)用，以此提高原油的開發(fā)效率和開發(fā)效果。