低滲透油田注氣提高采收率研究現(xiàn)狀

王多偉　郝瑞芬　田殿龍

摘要：開采低滲透油田對我國石油工業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的作用。文章討論了低滲透儲層特征、分析了低滲透油田開發(fā)中的技術(shù)難點，在此基礎(chǔ)上介紹了注氣提高原油采收率的方法，并指出了我國低滲透油田注氣提高采收率的不足之處。

關(guān)鍵詞：低滲透油田；注氣；原油采收率；油田開發(fā)；石油工業(yè)

中圖分類號：TE357文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）09-0046-02

我國低滲透油田的儲量很大，隨著以中、高滲透層為主的老油田逐漸進入中高含水期開采，低滲透油藏的重

要性將日益增加。提高對低滲透儲層的認識，對我國石油工業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，具有重要的戰(zhàn)略意義。

一、低滲透儲層的特征

（一）地質(zhì)特征

低滲透儲層形成有其獨特的沉積環(huán)境及沉積后的成巖作用和構(gòu)造作用的影響，使其具有典型的特征，主要包括：（1）儲層物性差，沉積物成熟度低，但后生成巖作用往往比較強烈；（2）孔隙度低，孔喉半徑小、毛細管壓力高，原始含油飽和度低；（3）基質(zhì)滲透率低；（4）裂縫往往比較發(fā)育；（5）非均質(zhì)性強；（6）粘土礦物含量高，水敏、酸敏、速敏嚴重。正是由于這些特征，決定了低滲透儲層研究的特殊性。

（二）開發(fā)特征

1．低產(chǎn)井多。在開發(fā)過程中，油井自然產(chǎn)能低。滲透率低，導壓系數(shù)小，壓力傳遞慢，油井供液不足，投產(chǎn)后產(chǎn)量遞減很快，出現(xiàn)很多低產(chǎn)井。

2．采收率低。油層受巖性控制，水動力聯(lián)系差，邊水，底水驅(qū)動很低，自然能量補給不足，多數(shù)油藏主要靠彈性驅(qū)動和溶解氣驅(qū)方式采油。一次采收率很低，一般只能達到8%～12%，注水后，一般低滲透油田二次采收率提高到25%～30%，特低滲透油田則為20%～25%。

3．采油速度低。特低滲透油田，依靠天然能量開采，采油速度約在1%以下；注水開發(fā)，采油速度在1%左右；一般低滲透油田，注水開發(fā)，采油速度在短期能達到2%以上。

二、主要矛盾和技術(shù)難點

1．低滲透油田的開發(fā)面臨的主要三大矛盾是層間、平面和層內(nèi)的矛盾；除此之外，在目前的開發(fā)條件下，主要的矛盾是注水井壓力不斷升高、吸水能力不斷下降、采油井見效差、地層壓力大幅度下降、生產(chǎn)能力急劇遞減，以及注水量、產(chǎn)油量、開采速度和采收率都很低。形象的說，就是“注不進，采不出”。

2．裂縫問題。即沿裂縫方向水竄、水淹嚴重，距裂縫較遠的兩側(cè)生產(chǎn)井注水效果很差。

3．采油工藝技術(shù)不適應問題。目前大多數(shù)油田仍采用桿式抽油泵，存在地層供液不足，供采不平衡，泵效低，抽油系統(tǒng)機械效率低等問題，因此不可避免的會出現(xiàn)較多的低產(chǎn)井。

三、注氣提高采收率技術(shù)概況

（一）研究狀況

1．研究經(jīng)驗。從構(gòu)造上，傾角大于15°,垂向滲透率大于0.2 L/m2的傾斜地層可以實現(xiàn)重力穩(wěn)定驅(qū)；存在隔層且分布較寬的平緩地層或厚度小于3m的薄油層適合注氣水平驅(qū)替。剩余油飽和度至少為25%，可考慮混相驅(qū)替；非混相驅(qū)時,原油飽和度至少為50%。在平緩地層內(nèi)，注富氣混相驅(qū)，其原油粘度最好小于1MPas，最高不能超過5MPas，密度小于876kg/m3；注干氣混相驅(qū)，其原油粘度最好也不超過1MPas，最高不能超過3MPas，密度小于825kg/m3；非混相驅(qū)替，原油密度可在876～1000kg/m3之間。

2．水驅(qū)后油藏注氣研究。適用多種油藏和氣種類，可達到油藏提高采收率在3%～6%之間；水驅(qū)后油藏進行氣驅(qū)，以水驅(qū)達100%后再進行氣水交替驅(qū)；油藏水驅(qū)后的注氣方式一般采用水氣交替，但不適合低滲透油藏。

3．對注水后期油藏轉(zhuǎn)注蒸汽開采的研究。水驅(qū)后轉(zhuǎn)注蒸汽開采油藏的條件為：油層凈總厚度比大于0.5，油層厚度大于10m，含油飽和度大于50%，油層孔隙度大于20%，地層原油粘度大于30MPas，垂向滲透率為正韻律較為有利，滲透率變異系數(shù)小于0.75。冷水驅(qū)后如果轉(zhuǎn)熱水（200）驅(qū)，由于熱膨脹和降粘效果有限，所以對驅(qū)替效果改善不大，其殘余油飽和度仍將高達28%左右；但轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)能取得較好效果，其殘余油飽和度將降至10%左右。轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)時是否經(jīng)過水驅(qū)以及水驅(qū)程度如何，對蒸汽驅(qū)的最終殘余油飽和度影響不大，均為10%左右，但水驅(qū)時間越長，蒸汽驅(qū)時的經(jīng)濟效益將越差。

4．裂縫性油藏中注氣驅(qū)。裂縫性油藏中注氣驅(qū)是可行的,尤其向油濕性裂縫儲層中注氣，可以取得比水驅(qū)更好的開發(fā)效果，裂縫中注氣與基巖原油之間的傳遞作用是使儲層增產(chǎn)的關(guān)鍵因素。儲層中裂縫發(fā)育方向和發(fā)育程度嚴重影響注入氣流動路徑、波及范圍、突破動態(tài)以及產(chǎn)油動態(tài)，但氣驅(qū)突破速度未必比水驅(qū)突破快，氣驅(qū)波及范圍也可能比水驅(qū)廣。目前室內(nèi)實驗忽略了多孔介質(zhì)對流體相態(tài)的影響，這樣的結(jié)論準確性低，需多進行多孔介質(zhì)影響的相關(guān)實驗研究。此外分子擴散作用是裂縫性儲層注氣驅(qū)過程中的一個重要開采機理，在進行動態(tài)預測時,需考慮該機理對滲流的影響。裂縫性介質(zhì)中注氣混相驅(qū)機理復雜，雙重介質(zhì)影響的流體混相性確定方法和混相理論還有待進一步研究。

5．注溶解氣開發(fā)。以安塞油田坪橋試驗區(qū)為例子。采用枯竭開采方式，地層壓力下降快,遞減快，采收率低，開發(fā)效果差。采用注溶解氣開發(fā)最終采收率達41.1%；出程度為22.2%，比衰竭開采提高13.8%，比注水開發(fā)提高9.0%。與注水相比，注氣可更好地保持地層壓力,延長油田穩(wěn)產(chǎn)期，解決注不進水造成的困擾，而且具有更好的經(jīng)濟效益。注溶解氣段塞研究表明，在資源量允許的條件下，應盡可能注入較大的溶解氣段塞，段塞越大，開發(fā)效果越好；在溶解氣資源不足的情況下，考慮注干氣開發(fā)試驗區(qū)也是有效的。對試驗區(qū)而言，人工裂縫延伸長度越長,開發(fā)效果越差。因此，應優(yōu)化壓裂設(shè)計，增加縫寬，減少縫長，以提高導流能力。

6．注氣提高采收率潛力及評價。根據(jù)我國陸上已開發(fā)油田提高采收率的第二次評價結(jié)果，將提高采收率的技術(shù)潛力分為兩類：一類是指油藏條件好，風險小、近期內(nèi)可以實現(xiàn)的潛力；二類是指雖在技術(shù)上通過了篩選標準，但由于在篩選及潛力預測中不能考慮的各種因素影響，實現(xiàn)困難大、風險高或不易實現(xiàn)的潛力。在不考慮新發(fā)現(xiàn)適合注氣的油田時，在一類潛力中適合注氣混相驅(qū)覆蓋儲量7790×10⁴t，新增可采儲量1445×10⁴t，非混相驅(qū)覆蓋儲量38200×10⁴t，新增可采儲量4180×10⁴t；在二類潛力中，適合注氣混相驅(qū)覆蓋儲量44720×10⁴t，新增可采儲量8102.6×10⁴t，非混相驅(qū)覆蓋儲量31958×10⁴t，新增可采儲量1893×10⁴t；可見提高采收率的技術(shù)潛力是很大的，然而這僅是一個粗篩選，要具體論證油田能否注氣及注氣的可行性還得根據(jù)具體油田情況作評價，評價內(nèi)容包括配套實驗評價、地質(zhì)、注采能力、油藏工程方案設(shè)計、工藝方案、經(jīng)濟評價等，當方案設(shè)計經(jīng)濟評價可行后再進行注采工藝方案設(shè)計及經(jīng)濟評價，以形成最終的油藏工程方案和工藝方案。在這些評價中配套實驗評價是早期基礎(chǔ)評價，是確定能否注氣的重要參考指標。

（三）國內(nèi)研究存在的問題和不足

1．氣源問題。這是決定油藏注氣開發(fā)可行性的一個極其關(guān)鍵的因素。因此，要因地制宜地發(fā)展各種注氣提高采收率技術(shù)，加強天然CO₂資源的勘探、充分利用油田內(nèi)外，尤其是油田附近的CO₂和煙道氣資源；加強脫N₂、脫CO₂和CO₂防腐等工藝技術(shù)問題的研究，積極探索制N₂、注N₂和脫N₂設(shè)備的引入。

2．室內(nèi)實驗和現(xiàn)場先導試驗的研究還不夠，應該重視以下8項配套技術(shù)的研究：（1）細化油藏描述；（2）完善提高采收率方法的篩選評價技術(shù)，尤其薄弱的是注氣部分；（3）發(fā)展注氣混相驅(qū)數(shù)值模擬技術(shù)；（4）發(fā)展礦場設(shè)施和注入工藝技術(shù)；（5）注入井剖面測定和調(diào)剖技術(shù)；（6）混相驅(qū)過程動態(tài)監(jiān)測和效果評價技術(shù)；（7）混相驅(qū)過程防氣竄和改善波及效率技術(shù)；（8）配套建立注氣混相驅(qū)室內(nèi)實驗評價技術(shù)。

3．關(guān)于油田和注氣種類目前尚無統(tǒng)一的篩選標準，應當針對具體油田和氣種類進行系統(tǒng)的可行性評價，包括進行室內(nèi)評價、油藏工程研究、方案設(shè)計和采收率預測、經(jīng)濟評價等，在確認經(jīng)濟效益明顯后才投入實施。

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作者簡介：王多偉（1977－），男（蒙古族），甘肅民勤人，長江大學在讀工程碩士，助理工程師，研究方向：油氣田開發(fā)。