按中国海油勘探监督手册地质分册(1997.3)规定,稠油系指在温度20℃条件下,原油相对密度介于0.900~0.940之间的原油;或按我国石油工业行业标准SY/T6169-1995规定,称为稠油的原油系指在油层条件下,原油黏度>50mPa.s,通常相对密度>0.920的原油。
我国在近海油田中,稠油油田基本探明地质储量占海域全部基本探明地质储量的65%,渤海稠油油田地质储量占渤海全部储量的85%,且多集中在一些亿吨级到几亿吨级的大型油田中,可见其举足轻重的地位。更为重要的是,渤海海域是中国海油未来5年原油产量跃升的主要海区,提高稠油油田开发效果和采收率,是关系到中国海油近期产量大幅度上台阶、今后持续高速发展的重大战略问题。
一、海上稠油油田开发新模式
(一)目前国内海洋油气田开发生产的主要模式
海洋油田的开发模式基本上承袭了陆上油田的开发模式:首先进行一次采油,在开发初期,依靠油藏自身能量开采出部分原油,这期间的主要投资是打井,采油方式是自喷、下泵举升。当地层能量降低到一定程度时,就施以保持地层能量为主要目的的注水、注气开发,进入所谓的二次采油阶段,这期间的主要投资是建立注入系统(包括注入设备、管网等)。迄今为止,国内外海上油田都未采用三次油技术。CNOOC的“十五”规划和2015年发展规划就是按此模式做出的。
从石油工业的发展历史看,一、二、三次采油的原油开发模式的形成是石油生产实际过程,也是人们对石油开采规律的认识不断深入的结果,是石油开发技术不断进步的体现。
(二)这种模式的主要问题
该模式已经被众多陆上油田证明在技术和经济上都是成功的,海上油田采用该模式有利于减少风险,因为其投资是分阶段进行的,且相对分散,利于资金回收。国内外海上油田的开发生产成功实践也证明,利用这种模式来开发我国的海上油田是可行的,但它的问题也很明显,存在着巨大的改革余地和发展潜力。
由于高含水期提高采收率、进一步高产稳产的三次采油技术在国内外并未完全过关,油田现行的开发模式事实上是以水驱提高采收率最大值为基础进行开发方案设计的。一、二阶段划分相当严格清楚,三次采油阶段只作为一种设想而未考虑进去,使实际采收率不超过30%,这样使油田开发生产时间很长,采收率不高,原油产量不高,或高产稳产期短,含水上升快。即使三次采油提高采收率的技术过关,能够实施并达到设计要求,使最终采收率也有所提高,但油田开发期却因此而大大加长。在采收率一定的情况下,油田开发期越长,就意味着其经济效益越低,换言之,这种模式的效益必然不高,或者说现在的油田开发效益的提高尚有巨大空间和余地。
另一方面,从理论上讲,石油勘探开发的核心业务都应同时着重进行两项工作,一是大力进行勘探,尽可能增加储量,一是努力提高原油采收率,以最大限度利用已掌握的资源。但是迄今为止,国内外的石油公司由于历史、社会、经济和传统观念的影响,在制定其核心业务的发展战略时,重点首先在加大勘探力度、增加储量上,对油田开发的重点是如何提高单井产量和油田产量,以及如何延长高产稳产时间,而为实现高产稳产在很大程度上也依赖于找到新储量和动用新储量,很少谈到以尽量提高现有油藏采收率为目标来保证做到高产和稳产。因此多年来一直对水驱后进一步提高油藏采收率的三次采油技术重视不够,以至于至今提高水驱后油藏采收率技术的三次采油技术未能有所突破,这也是这种模式能够一直存在的重要原因。
在现在科技进步已经使这种技术的解决成为可能的情况下,如果把提高油藏采收率作为核心业务的发展战略目标,则有可能为我们核心业务的发展带来更为广阔的发展空间和更大的潜力。因此,现有模式不是适应海上油田开发生产特点的最佳模式,应对其进行实际改革,建立起海上油田开发生产的新模式。
(三)新模式的基本思路
受海洋油田开发环境、特点以及自然条件等因素的限制,海洋石油开发更应该以提高原油采收率和经济效益为中心,即在相对较短(平台使用期)的时间内,在同时考虑最大经济效益和最高原油采收率前提下,快速、高效地开发油田。
如何充分利用先进的原油开发技术,将更多的原油经济快速地开采出来,不仅是经济效益的要求,更是保护资源、合理利用资源的要求。如果以最大限度利用石油资源为目的,目前的做法应该是,根据目前石油开采的最新技术成果和油藏条件,先制定原油采收率目标(特别是在目前大幅度提高采收率的三次采油技术将有可能有所突破和发展的时候,这一点更为重要),再根据海洋油田开发的特点(时间限制)和开发技术现状,反过来制定开发模式、进行经济评价、制定开发方案,从而有可能打破现有模式,带来开发观念的更新,带来更大经济效益和社会效益。
近5~10年来,原油开采技术和为原油开采服务的相关技术领域有很大进步,为海洋石油开发模式的更新和开发效益的提高奠定了技术基础。这些技术包括:提高油井产量类技术(包括水平井采技术、压裂防砂技术、井下举升技术等)、提高原油采收率类技术(如聚合物驱、复合化学驱等)和高分子化学、胶体化学、表面化学及化工合成技术等。在充分考虑这些技术进步的基础上,重新审视、论证海洋油田的开发模式,在促进海洋石油开发技术进步的同时,也必将促进我国相关领域的技术进步。
因此新模式的基本思路是:以目前原油开发领域的最新技术为依托,以最大限度提高原油的采收率为开发指标,以最大经济效益为目标来制定开发方案。
(四)新模式的基本含义
依靠科技进步和科学化的管理,以大幅度提高现有油藏采收率(由20%~25%提高到35%~40%,甚至更高)为基本出发点,来规划、设计发展中国海上油田的开发、生产与经营,在有限的开采期限内,使现有的油气田发挥最大的经济效益,获得更多的原油产量。
a.以尽量提高油藏采收率为开发生产的战略目标(而不是以现有技术能够达到的采收率为目标)进行开发方案设计。①核心业务中,把加大勘探的技术资金投入以寻找更多的储量与尽最大努力提高已掌握的油田采收率放在同等重要位置,而在开发中把努力提高采收率作为开发的战略目标;②加大对提高采收率技术的攻关力度,以尽快形成实用技术作为新模式的先行和技术保证:③以可以提高的最大采收率(目标为35%~40%)为目标进行开发方案设计,并为今后进一步提高采收率留下“接口”。
b.假设化学驱(聚合物驱、复合驱)提高采收率技术已经过关,且行之有效,其中聚合物驱可将水驱后的采收率再提高10%~12%(或更高),复合驱可再提高20%~25%。
c.完全打破一、二、三次采油的严格界限,而把它们作为3种不同情况下的采油和提高采收率的手段和系列技术,按油藏特性和最新的开发开采技术,对3套系列技术进行综合、优化、组配和集成,形成一种能在最短时间内达到油藏最高采收率的技术经济开发模式以及相应的系列配套技术,以实现“在条件允许的尽可能短的时间内,使油田达到尽可能高的采收率”的目标。以渤海油田为例,将ODP规定的现有采收率25%再提高10%~15%,使之达到35%~40%,使一、二、三次采油优化组合,使总开发时间不延长或进一步缩短,不仅使油藏总采油量比原来有大幅度提高,而且使每年原油产量有大幅度提高,油田的综合总投入相对减少,从而获得比现在更大的社会经济效益。
(五)新模式的基本内容
(1)充分应用其他学科的最新成果,改进完善化学驱技术,努力提高海洋油田的最终采收率目前我国海洋油田所用的一次采油和二次采油技术基本过关,完全能够达到ODP规定的指标,而二次采油水驱后的进一步提高采收率的三次采油完全没有考虑。目前投入开发的海洋油田,其整体渗透率高,非均质性也较强,油藏湿度和原油黏度都比较适合以增加驱替相黏度、控制流度为主要机理的化学驱或复合化学驱技术。而目前国内外的聚合驱提高采收率技术已经有了新的发展和重大突破,在可以预见的几年之内就可能达到满足海洋油田三次采油需要的水平。因此,在注水开发中期或早期,采用三次采油技术,配合相应的先进工艺技术和生产设备,可以实现真正意义上的强化采油目的,使最终采收率比原ODP的要求再提高10%~20%成为可能。这也相当于找到了新的石油储量,为CNOOC提高产量,增加石油储备做出技术上的支持,成为新模式的技术及物质基础。
(2)利用高新技术加速一次采油的开采速度,缩短一次采油时间
在不损害油层(或不造成不可逆损害)的前提下,利用先进的技术和设备,修改开发方案,大幅度提高油井产量,大幅度提高油田原油年产量。
在一次采油技术比较完善的情况下,积极采用新技术、新设备,进一步增加原油日产量,缩短一次采油时间,是新模式的第一个环节。利用目前先进的大位移水平井技术,扩大油井控制动用原油面积,提高油井日产量。利用优快钻井完井技术和进一步搞好全过程油层保护技术,进一步提高单井产量。利用多种提液技术,扩大油井的生产能力,搞好现代完井防砂技术,提高油井产量,从而加快一次采油速度,缩短一次采油时间,为实施提高油藏采收率技术赢得时间,也为新模式在更短的时间内生产出更多的原油提供必要的“出口”。
(3)提前进入二次采油阶段
一次采油时间的缩短,相对而言就是提前进入二次采油时期。而更为重要的是,要大力增加油田原油日产量,就需要较以往更为提前注水,以便做到在保持地层能量和驱替机理作用下,使油田维持这个较长的稳产期。在这期间,在合理的井网、合理的注水速度下,提高油藏动用程度,增加产量,在中低含水期使原油高速经济地开采出来,获得较好的经济效益。
(4)缩短注水开发时间,提前进入三次采油阶段
缩短注水开发时间有几方面原因。一是因为海上平台的有效期较短,海上油田的注水开发就不能像陆上油田那样持续很长时间,所以必须为实施提高采收率技术挤出时间。二是因为注水开发中后期的效益不高。随着注水开发的延续,水驱在高渗透层突破时间较短,原油含水率将不断上升,影响油田的产油指数。三是现有研究表明,二次采油和三次采油在本质上并无严格的区别和界限,因此,需要模糊二次采油、三次采油概念,将注水开发与三次采油有机结合成一个整体,提前进入到油田的开发过程中。
综上所述,新模式的特点是:①在CNOOC的核心业务中把努力提高油藏采收率作为油田开发与生产的战略目标,并与勘探放到同样重要的位置上。把“在最短时间内,开采原油达到油藏最大采收率”作为油田开发的指导思想。在现阶段把尽快解决聚合物驱技术、使采收率再提高10%以上作为此模式的基础及技术保证。②利用石油开发生产最新技术,大幅度提高油井产量和油田产能,加快油田开发速度,缩短一次采油时间。③模糊二、三次采油界限,合并这两个阶段,把它作为提高油藏采收率、使油田高产稳产的两项系列技术,加以优化、组合、综合应用,在达到大幅度提高油藏采收率的同时,大大缩短油田开发时间,以获得更大的社会经济效益。
若上述4个环节在技术上、经济上可行,这种模式的结果将是在较短时间内,在保证油田每年高产量的同时,使我国油气资源的利用率大大提高。并且在加快资金回收的同时,相当于用少得多的投资再增加半个到一个同样的油田。这对以经济效益为中心的海洋石油来说,将大大提高海洋资金利用率,降低海洋开发生产的风险。
(六)海洋油田开发新模式的可行性分析
1.大幅度提高年产量的技术、设备、市场可行性分析
在国内,目前石油供求市场处于供大于求的状态,并且这一局面将持续很长时间。国内石油加工企业的加工能力还未达到饱和。同时,随着国民经济的持续健康快速发展以及石油加工技术的进步,对成品油的需求以及石油加工能力还将进一步增加。因此,CNOOC大幅度提供石油年产量不存在市场阻力。
目前,提高油藏开发速度的各种单一技术都相对成熟,或经过短期攻关就能够成熟,只要加以组织、整合与集成,就可以实现加快一次采油速度、缩短一次采油时间的目的。而油藏早期注水技术在我国已是成熟技术,用于此模式中应不是问题。
化学驱提高采收率的三次采油技术是构成新模式的基础和关键。近20~30年来,由于国内外专家(特别是国内)的不懈努力,目前该领域已经取得重大进展,而且已经处于即将突破的前夕。只要集中力量,可望在2~3年内即可突破,形成可用于海洋油田的实用技术,为新模式的建立和应用打下技术基础。
2.我国聚合物驱油技术发展现状
国内外提高原油采收率的理论与实践已经证明,对于适合于聚合物驱和复合驱提高采收率的油藏,只要物驱替液性能达到设计要求,则可将其水驱后的采收率再提高10%~20%。聚合物驱提高采收率技术已经在大庆油田的主力油藏进入工业化应用阶段,其采收率比水驱提高12%,三元复合驱在大庆的先导性证验结果表明,采收率比水驱提高20%。
经过“八五”、“九五”攻关,聚合物驱油已经在我国形成了系列配套技术。具体包括聚合物驱油提高采收率机理研究、聚合物流变性与渗流特性研究、注水后期油藏精细描述研究、聚合物的筛选与评价、聚合物驱油数值模拟、聚合物驱油合理井网设计、防窜及聚合物采出液回注工艺技术、地面配注配套设备、聚合物驱油经济评价等。它们具体应用的规模和效果及水平处于世界领先,但由于聚合物溶液的黏度在更高温度和矿化度条件下无法达到设计要求或因成本太高而没有大面积推广。
与陆上油田相比,海上油田注聚合物驱的主要难点在于:①要求聚合物具有很好的耐盐性,因为海上油田注聚只能采用高矿化度的海水配制,同时,由于环保要求,其产出污水不能直接排放,必须回注;②要求聚合物具有很好的溶解性,因为海上平台空间有限,不允许建大型储液罐;③要求聚合物具有很好的增黏能力,一方面是因为海上注聚成本的要求,另一方面是渤海原油物性的要求,因为渤海油田的地下原油黏度高,为了实现流度控制,必然要求聚合物溶液在经济允许的前提下具有更高的黏度;④要求聚合物具有良好的注入性和抗剪切能力,这是海上油田大井距对聚合物的必然要求。
经过国内专家的不懈努力,在最近10年,以适应恶劣油藏条件下的驱油用聚合物的研制开发取得突破性进展,特别是适合于高温高矿化度油藏化学驱用的新型疏水缔合水溶性聚合物NAPS的研制成功,使聚合物驱和复合化学驱的应用范围大大拓宽,温度已经拓展到90℃,矿化度已经拓展到5×104mg/L,驱油剂的配制条件已经从清水配制拓展到污水配制,从技术上已经具有解决海上油田聚合物驱的上述四大难题的基础条件,为目前中国海上油田采用以提高原油采收率为目标的强化开采模式提供了保证。
图10-1 不同矿化度下的黏浓关系(80℃、7.34s-1)
图10-2 不同水质下的黏浓关系(45℃、7.34s-1)
a.图10-1、图10-2分别是该聚合物与HPAM在不同条件下的增黏效果对比实验,结果表明,该聚合物完全能够解决海上油田进行聚合物驱的高效增黏、海水配制和污水回注问题。
b.新型缔合聚合物由于分子上疏水基的可逆缔合作用,在低剪切条件下溶液的表观黏度显著增加。在高剪切条件下,缔合作用被破坏,溶液表观黏度降低,这就保证了聚合物溶液具有良好的抗剪切能力和在注入时具有相对较低的注入压力。图10-3是该聚合物溶液的注入性评价实验结果,表明溶解良好的NAPS溶液具有较好的注入性,能够有效地向地层中传播。
c.根据陆上油田统计,油井见到注聚效果的时间与注采井平方呈正比,与注采井间油层平均渗透率呈反比,并有较好的相关关系,如图10-4所示。渤海油田的高渗透率为大井距条件下的注聚提供了有利条件。
d.表10-1表明,新型聚合物AP比HPAM有更高的抗剪切能力。表10-2表明,新型聚合物的驱油效果优于HPAM。表10-3表明,在高温(70~80℃)和高矿化度(5000~100000mg/L)条件下,缔合聚合物体系仍具较高的驱油效果,都能使水驱后的采收率提高10%~20%,甚至更高。
图10-3 NAPS的注入性实验
图10-4 港西四区聚合物驱油井见效时间与d2/K的关系
表10-1 新型聚合物的抗剪切性能(搅拌l5min,矿化度:4000mg/L,45℃,7.34s-1)
表10-2 新型聚合物与HPAM的驱油实验结果对比
表10-3 不同矿化度下岩心驱油试验结果
我国聚合物驱油技术研究表明,适用于我国海洋油田聚合物驱提高采收率的实用系列技术,应用条件已经初步具备,只要集中力量,加大投入,近期内就可能突破。
3.聚合物驱实施时机对海上油田原采收率总体效益的影响——模糊二、三次采油阶段的可能性
聚合物驱提高采收率的机理分析、室内驱油实验结果和现场应用结果表明,适用于水驱和聚驱的油藏,从水驱转入聚驱的时机与最终采收率关系不大,而转聚驱的时机越早,总体效益越好。
(1)大量室内岩心试验研究结果表明,在不同含水阶段进行聚合物驱,最终采出程度相差不大。韩成林、胡靖邦等用非均质正韵律地层模型来模拟了转聚驱时机对最终采收率的影响实验。表10-4和表10-5是分别用HPAM和新型聚合物在不同含水阶段的驱油实验结果,都得到了相同的结论:聚合驱提高采收率的大小与注聚时油藏注水开发(二次采油)进行的程度关系不大。
(2)聚合物注入时机不同,其经济效益却有很大的差别。注聚时机的影响因素主要包括剩余油饱和度及转注聚时的含水率。剩余油饱和度是保证聚合物驱油效果的主要因素之一,也是影响见效时间的关键因素。矿场统计资料表明,在相同地层条件下,驱油剂用量、浓度及段塞大小相同时,油层的剩余油饱和度越高,越容易形成原油富集带,见效时间就越早,驱油效果也就越好。大量室内物理模拟研究结果表明,二次采油进行程度越高,转注聚合物时油井的含水率越高,聚合物驱提高采收率效果越差。韩成林、胡靖邦等的研究和表10-3都得到了相同的结论。
(3)国内外的矿场试验结果表明,聚合物注入时机对其效果有明显的影响。孤东油田八区Ng3-6与孤岛油田中一区Ng4地质条件相似、储层物性相近、流体性质相差不大,孤东八区、中一区Ng4分别在采出程度为18.95%、38.33%时开始注聚,矿场试验结果表明,中一区降水增油效果远不如孤东油田八区。根据国外1964~1981年期间所进行的聚合物驱有参考价值资料的29个现场试验中,在接近一次采油末期便开始的16个试验中,有12个获得成功;在二次采油阶段期间开始的7个试验中,只有1个获得成功;在三次采油阶段(即注水结束后)开始的6个试验中,仅有1个试验勉强有效。可见聚合物驱开始越早,越有希望获得好的效果。
表10-4 HPAM转聚驱时机对驱油效果的影响
表10-5 新型聚合物转聚驱时机对最终采收率的影响
综上所述,理论和实验研究及矿场实践表明,对于适宜于聚合物驱的油藏,注水开发的二次采油和聚合物驱提高采收率的三次采油,从本质上讲,并无传统意义上的严格界限,只要聚合物驱技术过关,从水驱转为聚合物驱的时机对总最终采收率影响不大,但经济效益却有很大差别。水驱和聚合物驱不再是采油的两个不同阶段,是可以把油藏采收率提高到40%~50%而综合应用的两套系列配套技术。它们的合理应用,不仅可以显著提高采收率,节约注入水,提高注聚效率,提高油田开发效益,而且可以缩短或去掉二次采油阶段,使油田开发期大大缩短,使实现“在条件允许的最短时间内,使油田达到尽可能高的采收率”的目标在技术上成为可能,使我们新模式的建立有了技术可行性。
(七)新模式效果预测
渤海油田是目前中国海洋石油的主要产能建设区,直到2015年,中国海油的大部分原油产量将来自渤海油田,因此,它的开发效果对CNOOC的原油产量及整体发展具有举足轻重的作用。下面以渤海油田为例来说明新模式对海洋石油开发的重要意义。
1.新模式的应用将显著增加油田的开发效益
以NB35-2油田为例,该油田计划在2003年投产。按照目前ODP规划,当年生产33× 104t,第三年即2005年达到133×104t的最大产量,然后递减,在20年内开发结束,累计产油1084×104t,总采收率为22%。每年的产量情况如图10-5所示。
采用新模式,如果油田的开发有效期分别为20年、15年,产量规划如图10-6所示,与现有模式相比,新模式将使该油田累计增产640×104t原油,增幅达59%,增加产值约64亿元。
图10-5 NB35-2油田产量规划(现有模式)
图10-6 NB35-2油田产量规划(新模式)
2.将为完成和超额完成2015年规划原油产量提供技术保证,同时有可能使CNOOC2010年的发展规划达到更高水平
表10-6是渤海油田原油产量建议模式与现有模式的综合对比情况。
表10-6 渤海油田原油产量建议模式与现有模式的综合对比
从表10-6可以看出,仅对CNOOC的渤海油田实施这种新模式就可能在2010年使CNO-
OC的原油产量由原来计划的3000×104t增加到4629×104~5047×104t的水平。若在其他油田也作类似考虑,则其产量将有可能达到更高的水平,稳产时间也将会更长。此模式不仅可以很好保证CNOOC2015年规划的顺利实现,而且还可能使CNOOC的2015年发展规划达到一个更高的水平。若真能如此,不仅能大大促进CNOOC的发展,而且其社会效益和经济效益都将会有重大突破,同时形成一种新的海洋油田开发生产模式和与之配套的一、二、三次采油系列技术。
a.把提高油藏采收率作为油田开发生产的战略目标。当前,使聚合物驱技术提高采收率10%以上。
b.应用一切提高原油产量的各类钻井、完井、采油增产技术,尽可能提高单井产量和油田产量,并建立起与提高了的产量相匹配的集输处理能力与技术和油藏经营体系。
c.根据油藏特性和产量与采收率的关系,模糊一、二、三次采油的界限,合理应用、优化、组合一、二、三次采油的系列技术,大大缩短一、二次采油的时间或合并二、三次采油过程,大大缩短油田开发时间,从而达到“在尽可能短的时间内,增加原油产量,使油田采收率尽可能高(40%以上)或比现在水驱再提高10%以上”的目的。若此模式及其配套的一、二、三次采油系列配套技术能成功应用于其他油田,则其社会和经济效益不可限量,必将会为国家做出更大的贡献。
二、渤海稠油油田少井高产开发新技术
以地质、油藏、钻井、完井、采油、海洋工程及综合经济评价等多学科为基础,利用各学科的最新研究成果和技术工艺,对渤海稠油油田实现“少井高产”研究,重点综合研究渤海稠油油田地质规律、开发策略、思路、方式、措施和技术,解决目前渤海稠油油田开发面临的难题,即单井产能低、单井最终采出少和单井投入产出比低,以达到减少油田开发投资和提高经济效益的目的。
(一)待开发油田“虚拟”开发
为了能指导未开发油田实现“少井高产”,利用油藏描述技术和油藏数值模拟技术,通过对开发历史较长的重油油田以多种假想模式进行“重新”编制开发方案,即虚拟开发研究,内容包括进行储量动用、井型选择、产能设计、不同阶段的调整策略以及对评价待开发油田“虚拟”研究,研讨少井高产的可能性。
对埕北油田的虚拟开发研究的初步结论是:通过分阶段开发和随钻调整并采用多底井、水平井等提高产能的新技术,可以实现少井高产目标。详见埕北油田实际方案和虚拟方案结果对比表(表10-7)。
表10-7 埕北油田实际方案和虚拟方案结果对比表
(二)少井高产新技术的成功应用
以渤中25-1油田(南)及南堡35-2油田为实例,采用水平分支井钻井、完井技术进行待开发油田的“虚拟”开发,在最终采收率接近的前提下,开发井总井数分别减少8.3%、18.3%,使南堡35-2油田因经济效益低不能开发的海上边际油田得以开发(表10-8、图10-7)。
表10-8 渤中25-1S和南堡35-2油田方案效果对比表
图10-7 南堡35-2油田产量规划
南堡35-2油田位于渤海中部海域,1996年5月发现,石油地质储量9854×104m3,其中基本探明含油面积16.4km2,地质储量7917×104m3。
南堡35-2油田是一个被断层复杂化的鼻状构造,储层为明化镇组下段和馆陶组,孔隙度在22%~44%之间,渗透率介于50~5000md之间,油层岩性疏松易出砂,原油地面密度介于0.939~0.966g/cm3之间,黏度为196~2010 mPa·s,属于重质稠油,油品差,产量低。
南堡35-2油田是一个复式油气聚集区,具有多种油气类型,由于受构造演化、断层切割和储层分布的影响,油田具有多套油水系统,油水关系复杂,自油田发现以来,进行了多轮油藏研究,均达不到中国海油内部盈利率的需要而未能启动。2003年采用了水平分支井技术,减少了开发井的井数,提高了油井产能(相当于水平井产量的1.2倍),降低了钻完井成本,使南堡35-2油田开发建设项目得以启动。南堡35-2油田能够有效益地开发,为我国海上稠油油田的经济开发展示了很好的前景。
胜利油区三次采油技术政策界限及发展方向
到过茫茫戈壁,你才知道他们的魅力
到过油厂井场,你才知道他们会发光
走进他们,你才知道有这样一种精神
艰苦朴素、砥砺奋进!
这就是石油人!这就是石油精神!
今天小新要为大家讲述十一个故事
带你走近石油人……
翟光明:永不停歇的找油人
青年立宏志报祖国,身许石油;壮年缚油龙牵气虎,征战南北;鲐背之年笔耕不辍,坐兰台、写春秋。能源版图,刻下你皓首穷经的石油传奇。浩瀚地宫,你点亮了一片“光明”。
在新中国石油工业史上,有一个不能被忽视的名字——翟光明。从1950年大学毕业进入石油行业起,他就伴随着新中国的油气勘探事业一起成长。从事油气地质勘探与研究工作近70年,一直在默默贡献自己的力量。他的足迹遍及酒泉、四川、松辽、渤海湾、准噶尔、陕甘宁、塔里木、柴达木、吐哈等全国大中盆地,为我国石油工业的发展立下了汗马功劳。
如今,鲐背之年的翟光明仍在坚持工作。油气勘探工作仿佛已融入他的血脉,成为割舍不断的情缘。每天早上8:30,他都早早来到位于六铺炕石油大楼的办公室开始当天的工作。目前,他正组织专家开展“中国大型油气田有利勘探领域和方向研究”,同时还牵头组织修编巨著《中国石油地质志》。他想在有生之年,利用“戎马一生”取得的宝贵经验再为我国的油气勘探事业再做点事,再为年轻的找油人留下点什么。
吴文峰:“拼”进国际市场
中东的烈日,中亚的风沙,南美的雨林。别人眼中的诗和远方,是你磨破的脚板和勋章。对父母妻儿,你心怀愧疚;对石油事业,你敢言无悔。你用半世芳华,书写出海外创业的壮美诗行。
吴文峰常说的一句话是,我们潮汕人,讲究爱拼才会赢。20年时间里,他从中东到中亚再到拉美,一路开疆拓土,用一个“拼”字,记录了中国石油人在国际市场的苦辣酸甜。
一次意外,造成吴文峰左臂粉碎性骨折,先后做了3次手术。但由于当时他负责的项目工期紧,他一次次推迟去医院取钢筋的时间,以致耽误了最佳时机,一根钢筋和骨头长在一块儿无法取出。此后,每次过安检他都会被拦下检查盘问,也因此被同事戏称为“铁臂阿童吴”。
工作20年来,他与妻子和孩子相处的时间屈指可数,他的妻子笑称自己几乎是守着吴文峰的荣誉过日子。哈萨克斯坦第三油气处理厂一期工程“中国建设工程(境外工程)鲁班奖”,中亚管道WKC1压气站获“国家优质工程银质奖”……这些荣誉证书背后的一项项工程,是他留给地球的“痕迹”。
张晶:“铁疙瘩”里锻造出的“第一助产师”
两千余种钻具、百万套井钻组合,心中有数。自学成才步步高,炼成“最强大脑”。今日钻具组合“神配对”,胜过昔日百货大楼“一抓准”。冰冷的铁疙瘩里,绽放出温暖的美丽。
张晶个头不高,皮肤白净,乍一看像是一个文艺女青,事实上,她却是一个每天和定向井钻具打交道的“女汉子”。作为渤海钻探定向井公司钻具管理班班长,她带领的5人钻具保障团队承担着为海内外10余个市场150多支钻井队伍管理钻具的任务,每年至少要送收6700余根钻具,总重量超过10000吨。
她总是格外留意施工中遇到的问题。发现某种型号的螺杆钻具跟其他型号相比使用寿命明显偏低。通过大量的分析,她发现钻具内部TC结构和水帽部分有很大改进空间。经过反复试验、艰难攻关,她和同事们通过对螺杆钻具水帽部分设计耐磨层、增加转子头数、改变TC设计方向等方式,最终将此类螺杆使用寿命提高了16%,当年就为公司节约资金近百万元。
虽然在钻具创新方面有着突出的成就,张晶依然没有忘了自己最基础的工作,每天仍带领工友们奋战在钻具管理的岗位上。她带领的钻具班已为1.5万余口定向井优化匹配钻具,钻具高效钻进达3万多千米。她匹配的钻具从未发生安全事故和伤害,工作及时率与准确率均达到100%。正是这个原因,她被工友们亲切地称为“第一助产师”。
高才:“才女”撬动“油窝子”
喧嚣路旁,小马扎上数车流。千站林立,油窝子里拓市场。一年三立“军令状”,销量从千到万。方法平凡,效果不凡。柔弱之躯,独秀方圆。你,就是营销高才。
在被称为“油窝子”的山东潍坊有一个加油站,开业当天,销量只有0.4吨。员工们愁坏了,而加油站经历高才却沉得住气,她鼓励员工:“锯响就有沫,有0.4就不愁0.8,不怕销量少,就怕没客户。”
坐在站里等生意是肯定不行的,她就骑着电动车,到处打听哪有停车场,寻找目标客户。她一辆车一辆车接触,一个司机一个司机聊天,发彩页,说优惠,赠礼品。就这样,拉钢圈的车、拉农机车的车、纸业公司的车慢慢都来了。经营满月结算,平均日销量3吨。
同时,她还建立电子、纸质两套客户档案,客户开发实行责任到人,定向联络,跟踪维护,吸引消费,努力“把一天9吨变成天天9吨。”
这个成绩来得不容易。当时,高才的孩子才3个月,本该在家休产假,但她却一直在加油站起早贪黑。正式这样的坚持,她仅靠着5名员工,3台加油机,用短短3年的时间,就把一座日销量只有3吨的加油站变成了万吨站,非油销量也突破百万。
杨孝兴:背着母亲去守井
坚守,是最朴素的奉献。陪伴,是最长情的反哺。为国为油,不惧苍凉;为家为母,无愧高堂。小小井场,忠孝两全。你,用黄土地的厚度,丈量人性的高度。
独自在荒郊野岭看守油田井场是一件不容易的事情,独自照顾年过八旬生活不能自理且患有严重失忆症的老人也不容易。把这两件事放在一起会有多难?其中滋味,杨孝兴体会最深。
患病的母亲无人照料,杨孝兴请示获批后,把母亲带到井上,一遍工作,一边照顾母亲。但是母亲并不让他省心。井场上一有个啥响动,老人就说有坏人来了,喊老杨快躲起来;看到电视上有枪战的镜头,她就喊老杨快跑……每一次受惊吓,都会造成老人大小便失禁,有时候老杨每天得给她换两次内裤。
为了回馈单位的照顾,老杨更加努力地工作。耿湾作业区应急六班大班员工兰鹏说,晚上自己去井场巡线,发现有一个拿着手电筒的黑影在走动,他以为是偷油的,追上去一看是老杨先一步在巡线了。资料员岳娟说,每天早上,老杨都是第一个把井场数据传到办公室来的人,还把数据做成直观的表格,特别认真。
“身为儿女,伺候老人是孝道;作为采油工,守好油井是天职。”老杨说,“我是当过兵的人,又是一名有着30多年党龄的老党员,更该懂得这个道理。”
张文伟:设计大师的管道情
因为爱情,结缘管道,二十载青春无悔。穿山越岭,勾勒蓝图,踏平坎坷筑通道。从追赶到领跑,你为祖国扬名。你把爱,深深镌刻在万里国脉。
从中国第一条自动化管道库鄯线到汶川地震震不垮的兰成渝管道,从举世瞩目的西气东输一线、二线到保障国家能源安全的中缅、中俄管道,她主持设计了我国80%以上的大型能源通道工程,用双脚踏遍了中国遍布在山山水水中的大部分管道,获得了2016年第8批全国工程勘察设计大师,也是建国以来油气储运行业的第一位女大师。她就是张文伟。
31岁时,张文伟遇到了一次大挑战:西气东输一线设计。这条全长3900公里管线西起新疆东至上海,是我国当时压力最大、口径最大的一条长输管道,对西部大开发和长三角经济发展都意义重大。
由于国内没有成熟的经验,主要的设备材料也都来自外方,这让作为专业和技术负责人的张文伟十分谨慎。从投标阶段就翻阅了国内外大量参考资料。为了保证设计方案安全可靠,张文伟带领团队边学边干,不放过设计过程的每一个细节。甚至每一个参数,张文伟都要追溯到根源。一点一点的洽谈,反复修改完善,经过了6轮53天的商谈才完成全部签字。而正是张文伟他们的坚持,为后续管道建设留下了工程文件的范本。而如今同样的事情不到三天肯定全部完成。
西一线工程的建设获得了有着工程建设界“诺贝尔”奖的菲迪克2014年工程项目优秀奖,这是中国在世界管道行业首次获得此奖项。
从一个会简单画一些零部件图的大学毕业生,成长为全国工程勘察设计大师,张文伟与我国管道建设一同进步。她说:“我们国家的管道建设起步晚,但起点高,20多年来,我们国家的油气管网加起来有12多万公里,而美国有80多万公里,俄罗斯有40多万公里,但是我们的技术在不断向外输出,我们的管道也不断向国外延伸,所以,随着我们国家'一带一路'的推动,还有大量的管道需要建设,这都是值得期待的。”
史昆:海拔3000米戈壁滩里的“油井神医”
22载春秋,3000米高原,4项国家专利,80余项创新,你妙手匠心,昆仑相伴护油井。用坚守温热了戈壁冷月,挺立成一株株采油树。
从一名普通采油工到基层班组长直至成长为集团公司采油技能专家;从创建了“采油状元工作室”到“史昆职工技术创新工作室”,史昆传承着“缺氧不缺精神”的传统,一直坚守在平均海拔3000米的戈壁滩上守护着油井。
数年前的一个冬夜,有口边远井管线冻堵,回压升至4MPa被迫停井。刚刚躺下的史昆接到通知后立即组织安排解堵所需热洗车上井。
深夜,气温降至零下30度,寒风刺骨,严寒导致管线冻堵严重,加之井位距离站区太远,只能选择逐段顶线解堵。在顶线车的逐渐增压下,史昆突然发现井口法兰垫片刺漏,于是他在车灯的照射下开始更换垫片。管线里的混合液体,瞬间将手套,衣裤全部湿透。寒风中,工衣被冰冻得结结实实,酷似战士身上穿戴的“盔甲”,10个手指被冻得钻心疼。可是史昆没有停下来,匍匐在污油、污水里两个多小时,更换了5次垫片。天亮时分,解堵获得成功,史昆的身体被冻得失去知觉,被同事背进值班房。
22年孜孜以求,史昆记录下了上万个油井生产运行参数,绘制了上百张井站工艺流程图,练就了一身的绝活儿。只要油井出现问题,他通过“望、闻、听、摸”就能发现生产问题,迅速解决,被大家赞誉为“油井神医”。他知道,这份荣誉背后,除了自己的努力,也有妻子的汗水。
张丙辰:守护“油龙”20年
监控上千数据,洞察秋毫。调度万里管网,指挥若定。纠错,心细如发;处置,雷厉风行。8000个日夜,3000万吨原油,几万次操作。你,用20年的零失误,铸就最强管道“中枢”。
有人说过,要成为某个领域的专家,需要10000小时,换算到每一天就是要工作八个小时,一周工作五天,那么成为一个领域的专家至少需要五年。这就是一万小时定律。而张丙辰为了成为调度系统的专家,已经奋斗了整整20年。
“管道输送,一秒钟一公里,眨眼间,原油流出几公里之外,处理不及时,那就是千万元的损失,”所以,张丙辰不仅要实时监控管道的生产运行状态,还要根据计划完成输油和下达调度令,及时发现并处理异常情况。
一次,下午3点多,张丙辰正在准备交接班,突然SCADA系统开始报警,昌图站出站压力迅速降低,而同时,铁岭站进站压力迅速降低,进罐流量下降。面对异常工况,张丙辰迅速做出判断:昌图和铁岭站之间的管线肯定发生了泄漏。他当机立断,安排全线紧急停输,并命令昌图及铁岭站派人对向巡线,同时关闭两站之间所有河流两侧截断阀。
后经了解,是上游清河水库未经通报泄洪,将清河河底管线冲断了。由于老张处理及时,减少了管线泄漏量,未造成重大环境污染事件。
从1997年到2017年,7600个日夜,5亿吨原油,张丙辰几十万次启、停、输、切换流程操作无一失误,这对于一名调度来说,近乎完美。
郭星:化工微分析的手上绝活
一摇一晃,滴定乾坤。独门绝技,匠人本色。六千万个数据,支撑品质;四分之一滴定,铸就典范。“唯手熟尔”,说的是你的谦逊,隐的是你的精神。你,是炼化行业的活标准。
郭星是兰州石化公司质检部乙烯质检室的一名化工分析工,从事化工分析30年,由一名稚嫩的技校生成长为技师、高级技师和技能专家,如今已是行业内公认的“活标准”。
2012年,兰州石化乙烯装置原料含有大量含氧化合物,操作稍有不慎就会造成碳二加氢反应器温度超过规定值,致使装置紧急停车,而一次停车损失就高达700多万。郭星临危受命,担任课题负责人。此时,她才发现行业内还没有相关的分析检验方法。
前人没有留下路,就自己去开路。郭星带领团队查资料,结合自己的经验以及现有的化验分析条件,经过上百次实验,建立了《乙烯裂解原料中微量含氧化合物》分析方法标准。标准建立后,可以准确测量到乙烯裂解原料中百万分之一的化合物含氧,该方法标准的建立也填补了国内行业空白。类似这样,由郭星负责建立的16个方法标准中,有多项都填补了国内行业空白。
30年来,郭星凭经验编写出22个操作规程,为分析工提供了操作标准。经她手分析的数据达6000多万个,为装置的正常运行和产品质量检验提供了精准的数据支撑。她多项技术成果被应用于实际中,被聘为国家职业技能鉴定高级考评员。
李兴春:27年只为绿水青山
那一日,你孤身火海找危源,定格最美逆行。这些年,你躬身环保搞科研,不计功与名,逐梦绿水青山。为蓝天净土,你说需要用心关爱。为子孙后代,你说值得用生命卫护。
许多人说,环保工作是造福子孙后代的千秋大业。李兴春不喜欢这顶“帽子”,他说,做环境保护工作只是在偿还前人和我们自己欠下的债。为了“还债”,他27年如一日,不停行走在环保这条路上。
期间,他为环保事业做的工作多到自己都记不清。仅是入职中国石油这15年,就获得过局级以上环保科研成果奖励25项,其中省部级10项;发表论文60多篇,出版著作6部。每一个数字背后,都有一个记录他苦辣酸甜的故事。
钻井的过程会使用大量的钻井液,这些钻井液用完后和泥土、岩屑等一起排放就成为有污染性质的废物。对于一般的废弃钻井液,最为常见的处理方法是采用固化法,即选择一处场地,对废弃钻井液进行固化处理,这样不仅会浪费很多土地,还存在着污染环境的风险。李兴春所在的安全环保技术研究院的科研团队,通过一系列的探讨与研究,成功实现钻井液与废物分离,钻井液可以循环使用,废物可以生产免烧砖、砌块、基土等,这样既可以实现废物再利用,又解决了传统处理方法带来的“占地、污染”等难题,达到了清洁生产和资源节约的双重目的。
今天,已是中国环保行业知名专家的李兴春依旧在默默努力。提到自己为之奋斗的环保事业,他感慨颇深:“从1985年进入清华大学环境工程系至今,32年时间,我经历了环保工作一步一步被国家、社会重视的过程。作为中国石油一名环保工作人员,我希望能从源头、过程中把环保问题解决好,助推中国石油实现绿色发展清洁发展、成为世界顶尖企业。”
复合驱技术创新团队:三十年磨一剑
三十年,你们只干了一件事,石缝里洗油。这一洗,绿了油田发展的常青树,白了小伙伴的少年头。攻克世界级难题,把驱油技术演绎成创新艺术。以当惊世界殊的豪迈,引擎大庆百年之航。你们,传递了科技力量,更传承了石油精神。
俗话说,上天难,入地更难。大庆油田经历50多年的开发,已经到了高含水后期,采出的液体90 %以上是水。在这种条件下采油,相当于水中找油、水中捞油。采收率要提高一个百分点,不亚于百米短跑成绩提高0.1秒的难度。
科技创新为老油田带来新曙光。三元复合驱技术,可在水驱基础上提高采收率20个百分点以上。
“1986年,大庆油田与法国国家石油研究院合作进行三元复合驱可行性研究,法国专家说我们大庆油田原油酸值太低,三元复合驱不适用,让我们忘掉这个技术。”大庆油田公司副总工程师兼复合驱项目经理部经理程杰成说,“但我们并没放弃,反而憋了一口气要开展研究。”
三元复合驱从注配到采出,从技术完善到管理标准,涉及地上、地下,是复杂的系统工程。程杰成和他的团队,30年来,从当年的“小伙伴”一路拼到如今的“老伙伴”,多少次“山重水复疑无路”,他们却“咬定青山不放松”,千磨万砺,多次换来了“柳暗花明又一村”。
30年的“三元”圆梦之路,锻造了一支石油科技的“梦之队”,该团队群英荟萃:培养中国石油技术专家7人, 16名地区公司专家,形成了老、中、青三代和专业结构合理的人才梯队,其中博士32人、高级工程师119人。他们的成果被国家知识产权局授权的就有发明专利42件、实用新型专利15件、软件著作权2件。
一次次挑战科技极限,一次次勇闯世界难关,大庆油田30年的“三元”圆梦之路,正是大庆科技“应用一代,研发一代,储备一代”的生动“现实解说”。由此也锻造了一支石油科技的“梦之队”,彰显了中国石油前行的科技力量。
坚守自己的岗位就是最大的精神。
郭兰磊 张以根 宋新旺 姜颜波
摘要 描述了胜利油区三次采油的发展历程;综合运用室内实验、数值模拟和油藏工程等多种研究手段,深入研究了三次采油期间以及后续水驱过程中相关的技术政策界限,以最大限度的减少三次采油的风险,最大幅度地提高油田的最终采收率;还提出了三次采油攻关的方向和目标,以保障胜利油区三次采油的可持续发展。
关键词 胜利油区 三次采油 聚合物驱 技术政策
一、引言
胜利油区经过30多年的勘探开发,勘探新增储量的难度越来越大,成本越来越高。已开发油田目前大都处于高含水或特高含水期,水驱稳产难度越来越大。为了在老油田的增产挖潜方面走出一条新路,保持油田开发持续稳定发展,在二次采油的基础上出现了三次采油。
胜利油区自20世纪60年代就开始了三次采油室内实验研究工作,积累了丰富的研究经验,为现场实施奠定了基础。1992年,在孤岛油田中一区Ng3开展聚合物驱矿场先导试验,在孤东油田开展了三元复合驱油先导试验,开始了胜利油区三次采油新纪元,为胜利油区的增产挖潜注入了新的活力,并取得了显著的降水增油效果。在此基础上,从适宜三次采油资源的一类单元开始,于1994~1995年开展了孤岛、孤东两个聚合物驱扩大试验,取得了明显的效果。之后,三次采油规模迅速扩大,从1997年开始进入工业化推广应用阶段。为了最大限度地降低三次采油的风险性,通过大量的室内实验、数值模拟和矿场资料统计,深入研究了胜利油区三次采油的技术政策界限。针对胜利油区的油藏特点,提出了三次采油的发展方向。
二、三次采油驱油剂产品质量的技术政策界限
性能优越的化学驱油剂是三次采油取得明显效果的基本前提。目前,三次采油化学驱油剂产品种类繁多。为了有效控制驱油剂产品的质量,针对胜利油区的油藏特点,经过“八五”、“九五”的攻关和大量的室内实验研究,建立了适合胜利油田的三次采油单元油藏特点聚合物和表面活性剂的产品质量指标。
1.聚合物产品质量指标
制定的聚合物产品技术质量指标见表1。以此指标对每批聚合物产品进行固含量、分子量、水解度和滤过比等基本物化性质进行测定和增粘性、筛网系数、抗剪切能力、热稳定性及吸附与滞留等基本应用性能进行评价。该标准得到国内外大公司认可,在聚合物干粉订货中,严格执行该技术质量指标,确保聚合物干粉的质量,保护了油区的经济利益。
表1 聚合物产品质量指标表
2.表面活性剂产品质量指标
在大量界面张力、驱油、抗[Ca2+]/[Mg2+]能力等试验的基础上,提出了适合胜利油区油藏特点和复合配方体系的表面活性剂质量指标,即pH>7;固含量≥40%;与碱的复配体系界面张力≤3×10-3mN/m。
三、油藏条件技术政策界限
胜利油区油藏条件极其复杂,本文主要对驱油效果影响较大的油藏非均质性、油层韵律、沉积相、油层温度、水矿化度、原油粘度、剩余油饱和度、注入时机、单层及多层等油藏条件进行了研究。
1.油藏非均质性
油藏非均质性是影响聚合物驱的一个重要因素,又分静态非均质和动态非均质两个方面。
(1)静态非均质
静态非均质性用油层渗透率变异系数(VK)来表征,随VK增大,水驱和聚合物驱的采收率均下降,但幅度不同。初期随 VK增大,由于聚合物具有一定的增粘作用,可以一定程度地调整油藏纵向和平面非均质,所以采收率下降幅度较水驱下降缓,聚合物驱提高采收率幅度(ER)逐渐增大;但聚合物的增粘和改善油藏非均质性具有一定的限度,如果VK过大,其“指进”或“舌进”现象将加剧,因而△ER将下降。研究结果认为VK为0.7左右最佳,适合于三次采油区间的VK为0.5~0.8。
(2)动态非均质
动态非均质是指在长期注水过程中由于水的冲刷作用而使原来渗透率很高的油层渗透率变得越来越高,形成“大孔道”,又称贼层,贼层的存在对开发效果有显著影响。数模研究结果表明,当含水大于90%,油田经强烈的注水冲洗,使油层渗透率增大,三采效果明显变差。矿场统计结果表明,大孔道井区见效比例与其他井区相近,但平均单井增油和每米增油幅度明显较低。因此,进行三次采油的区块动态非均质应不严重。
2.油层韵律
数值模拟结果表明,对于不同韵律的地层,水驱采收率依次为反韵律>复合韵律>正韵律。在反韵律地层中,由于高渗透层位于地层的上面,而低渗透层位于地层的下面。在重力作用下,上面高渗透层的水会向下部的低渗透层窜流,从而改善了中低渗透层的驱动效果。因此,反韵律油层的采收率高于正韵律油层的采收率,而复合韵律层的采收率介于反韵律和正韵律地层之间。
实施聚合物驱后,三种韵律的地层采收率都有不同程度的提高。其提高采收率幅度依次为:正韵律>复合韵律>反韵律(表2)。可见,聚合物的注入减弱了重力的影响,减小了垂向上水的窜流。
表2 地层的韵律性对提高采收率的影响表
3.沉积相
从矿场统计结果平均单井增油幅度来看:心滩相(A1)>河道充填相(A2)>河道边缘相(B)>泛滥平原相(C)。而每米增油幅度依次为:河道边缘相(B)>河道充填相(A2)>心滩相(A1)>泛滥平原相(C),但A1、A2、B相间相差不大,C相明显较差。说明与C相比A1、A2和B对三次采油更有利。
4.油层温度
油层温度影响聚合物溶液地层粘度,而地层粘度是决定聚合物驱效果的主要因素之一。用黄河水配制5000mg/L的聚合物溶液,用回注污水稀释成1500mg/L浓度,测定不同温度下的粘度。实验结果可知:随温度的上升,聚合物溶液粘度呈下降趋势,粘度保留率减小,70℃时,其粘度为26mPa.s,仅为30℃时(39.8mPa·s)的65.3%。表明聚合物溶液具有较强温敏性,目前条件下实施三次采油单元油藏温度应小于80℃。
5.水矿化度
水矿化度是通过影响聚合物溶液地层粘度而影响聚合物驱效果的。以不同比例的回注污水与黄河水混合,配制成不同矿化度的聚合物溶液,并测定溶液粘度随矿化度的变化曲线。随配制水矿化度的不断增加,溶液中的聚合物分子由伸展构象逐渐趋于卷曲构象,分子的有效体积缩小,溶液粘度减小。如质量浓度为1000mg/L的聚合物溶液完全污水配制时,其粘度为8.5mPa.s,仅为完全清水配制时(15.4mPa.s)的55.2%。聚合物溶液浓度越高,粘度保留率越低;地层水矿化度越高,聚合物溶液注入地层后,其前缘粘度下降愈大,会降低聚合物溶液的驱油效果。
6.原油粘度
三次采油单元的地层原油粘度也很重要。原油粘度低,水驱采收率高,三次采油提高采收率潜力小;原油粘度太高,也不利于驱油剂作用的发挥。数值模拟表明,胜利油区馆陶组油藏聚合物驱的原油粘度有利范围在40~70mPa·s之间,60mPa.s为最佳。
7.剩余油饱和度
剩余油是聚合物驱的物质基础。剩余油饱和度是保证三次采油驱油效果的主要因素之一,也是影响见效时间的关键因素之一。在相同地层条件下,驱油剂用量、浓度及段塞大小相同,油层的剩余油饱和度高,容易形成原油富集带,见效时间早,驱油效果好。
孤东油田八区Ng3~6和孤岛油田中一区Ng4地质条件相似、储集层物性相近、流体性质相差不大。矿场实施聚合物驱后,孤东油田八区注入0.06PV聚合物溶液即开始见到增油效果,而孤岛油田中一区Ng4注入量达到0.19PV时才开始见到明显效果(PV为孔隙体积)。其原因之一就是由于孤岛油田中一区Ng4注聚前采出程度较高(38.33%),剩余油饱和度较低,而孤东八区注聚前采出程度较低(18.9%),剩余油饱和度高。
8.注入时机
聚合物注入时机对增加采收率的幅度有明显的影响。室内物理模拟表明,注聚时间越早提高采收率效果越好,还可节省大量的注水及水处理费用。
9.单层和多层
数值模拟结果表明,多层注聚能充分发挥聚合物溶液的调剖作用,改善层间动用状况,效果好于单层注聚。在特高含水期,多层注聚优越性更明显。
四、注入参数技术政策界限
选择合适的注入参数能充分发挥驱油剂的驱油效果,相反,如果注入参数选择不当,则会不同程度的影响到三次采油的效果,甚至见不到驱油效果,造成巨大的经济损失。本文重点对驱油效果影响较大的井网、井距、用量、注采方向、受效方向数、注采比、注入速度等进行了研究。
1.井网
一般说来,三次采油都是在注水开发中后期进行的,因此需对注水开发的井网进行优化,优选出适合于三次采油的最佳井网。共计算了五点法、七点法和反九点法四种不同井网下的开发效果,注采井距取250m,数模结果表明,对于水驱,驱油效果由好到差的顺序为五点法井网、四点法井网、七点法井网、反九点法井网。对于聚合物驱,驱油效果由好到差的顺序为五点法井网、七点法井网、四点法井网、反九点法井网。而聚合物驱的增采幅度则以七点法为最高,反九点法为最低。因此,七点法、五点法和四点法井网为聚合物驱采油的理想井网。
2.井距
以五点法井网为例,研究了200m、250m、300m三种不同的井距对聚合物驱开发效果的影响。与水驱相比,提高采收率幅度分别为11.95%、11.94%和11.86%。可以看出,井距对聚合物驱的开发效果影响不大,相对来说,小井距的井网聚合物开发效果相对较好一些,但由于胜利油区油藏的非均质性较强,井距太小,易造成聚合物溶液的窜流,因此,井距为250~300m之间较为合适。
3.用量
数值模拟结果表明,聚合物用量越大,进行聚合物驱含水下降漏斗的深度和宽度也越大,提高采收率幅度也越大,但当用量过大时提高采收率上升的幅度明显变缓。矿场实际统计表明,聚合物用量越大,单井增油幅度及每米增油幅度也越大。因此,从技术角度上讲,三次采油在矿场实施过程中,用量越大效果越好。另一方面,随着聚合物用量的增大,其提高采收率幅度变缓,说明其经济效益变差。优化结果表明,胜利油区三次采油聚合物用量在450~550PV.mg/L时,财务净现值较大。因此,从经济角度上讲,聚合物最佳用量为450~550PV·mg/L。
4.注采方向
根据矿场实际统计结果,三次采油注水井的注入方向由高渗透区往低渗透区注,其驱油效果单井增油和每米增油均高于由低渗透区往高渗透区注入的方向。
5.受效方向数
三次采油中心井的见效比例、单井增油和每米增油均远远高于边角井的效果。实施三次采油油井的受效方向数越多,其增油效果越好。因此,在三次采油投产或转后续水驱时,一定要考虑同时投产或同时结束注聚,避免人为地造成大量的边角井,影响驱油效果。
6.注采比
数值模拟结果表明,实施三次采油其注采比为1.0~1.1时含水下降最大,提高采收率幅度最高,驱油效果好。因此,三次采油矿场应保证均衡注采,以达到最佳的三采效果。
7.注入速度
注入速度对最终采收率影响不大,但速度越快见效越早,投资回收快,经济效益好。而注入速度越大,剪切速率越大,聚合物溶液粘度损失越大,且易引起窜流或注入压力过高。从目前胜利油区实施单元的注入速度来看,注入速度在0.08~0.12PV/a时较合适。
五、后续水驱技术政策界限
从孤岛、孤东三个已转后续水驱的聚合物驱试验单元看,目前后续水驱阶段实际增油已占总增油量的50%左右,预测后续水驱阶段最终增油量约占总增油量60%,即三次采油的大部分油量要在后续水驱阶段采出。因此,后续水驱阶段是三采增油的一个重要阶段,必须加大对这一阶段的技术政策界限研究,以确保达到最大的增油效果。
1.压力保持水平
地层压力水平高,高渗条带压差加大,导致注入水突破聚合物段塞和已形成的“油墙”,形成新的水流通道,影响聚合物驱效果。数值模拟结果表明,在后续水驱阶段,压力保持在饱和压力附近时的开发效果要好于压力较高的开发效果。
2.后续水驱注采比
为了探讨在后续水驱阶段最佳的注采强度,对后续水驱阶段的注采比进行了数值模拟研究。结果表明,后续水驱阶段的最佳注采比为0.8~1.0,在这一范围内提高采收率幅度最大。
六、发展方向
1.高温高盐驱油体系研究及矿场实施
资源评价结果表明,胜利油区适合三次采油的地质储量为10.7649×108t,其中一类单元地质储量为2.723×108t,二类单元地质储量为2.6772×108t,三类单元地质储量为4.5707×108t,四类单元地质储量为0.794×108t。目前,矿场已动用的三采资源基本为一类单元,并且一类优质资源所剩余无几,而油层温度较高和矿化度较高的二、三类资源动用较少或未动用。因此,今后需在耐温耐盐驱油体系研究方面进行攻关,以便动用丰富的二、三类地质资源。
2.聚合物驱后进一步提高采收率研究
‘八五”、“九五”期间,胜利油区实施聚合物驱单元12个,动用地质储量超过1×108t。聚合物驱试验结果表明,聚合物驱实施完以后,仍有50%~70%的原油存留在地层中,地层中的剩余油储量仍十分丰富。目前,已开展的聚合物驱单元已进入或即将进入后续水驱,首要面临的问题是聚合物驱以后如何提高采收率。因此,急需开展聚合物驱以后的新技术、新方法攻关研究,以充分开采剩余在地下的石油资源。当务之急是在弱交联和石油磺酸盐驱方面进行攻关,以取得突破性进展。
3.复合驱将成为聚合物驱接替技术
如何更有效地利用石油资源和进一步提高采收率是21世纪更为关注的问题,而解决这一问题更为合理的手段是充分利用不同采油方法之间的优势,采用复合方式进行采油。随着合成化学剂复合驱(如三元复合驱、二元复合驱等)、合成化学剂-气复合驱(如泡沫驱)、不同气复合驱(如CO2+富气等)、合成化学剂热力复合驱、合成化学剂水平井注入复合驱等复合驱油技术的发展,以及结垢和注剂效果(如粘度、活性等)的改善,复合驱油方法将成为21世纪最重要的聚合物驱接替技术。
七、结论
通过制定三次采油驱油剂的质量标准,使驱油剂的质量得到了保证;通过制定三采注入过程和后续水驱阶段的技术政策界限,明确了适合三次采油的油藏条件范围和合理的工作制度。以上研究从不同的方面保证了胜利油区三次采油向好的方向发展。
另外,高温高盐驱油体系研究及矿场实施、聚合物驱后进一步提高采收率和各种复合驱技术研究将是今后三次采油研究的重点和方向。
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