低渗透油田增产技术研究

2023-04-15吴广，陈霄

化工设计通讯 2023年1期

吴广，陈霄

[1.中海油田服务股份有限公司，天津 300459；2.中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524057]

1 关于低渗透油田的基本论述

1.1 低渗透油田的涵义

低渗透油田是指油层储层渗透率低、丰度低、单井产能低的油田。在我国，低渗透油田数量比较多，分布广泛，加强对低渗透油田的开发既是缓解石油供需压力的有效举措，也是推动各行各业稳健发展的内在需求。另外，据粗略统计，在已探明的储量中，低渗透油藏储量占比高达2/3，可见其开发前景广阔，预计会产生非常可观的经济效益。

1.2 低渗透油田的主要特点

我国低渗透油田储量庞大，开发潜力大，我国应加强对开发技术的创新与攻克，促进低渗透油田产量不断提升。若想实现低渗透油田增产，首先要准确全面地把握其主要特点，以此采取针对性措施进行开采并提高产量。整体来讲，低渗透油田主要具有以下特点。

（1）油层孔喉细小，比表面积大，直接造成油藏渗透率下降，在实际开采中，要根据其渗透率的高低选取合适的技术，否则难以获得预期产量。

（2）储层内形成启动压力梯度，渗流规律不显著，在实际开采中，容易出现能源损耗大的问题。

（3）弹性能量不高，连通性也不理想，导致渗流阻力一直处于较高水平，严重影响了油田开采量的提升。

（4）产油能力提升空间较小，纵然通过当前比较先进的注水技术进行石油开采，也难以保证获得预期成效，在实际开采中，注水效果并非“立竿见影”，可能在六个月之后甚至一年之后才能够出效果[1]。

（5）油井见水后，产油指数锐降。

（6）裂缝性低渗透油层在开采过程中，发生水窜、水淹等现象的可能性比较大。

2 提高低渗透油田产油量的技术措施

2.1 注气技术措施

很多国家都尝试通过注气法提升水驱油田开发效率和质量，很多业内人士将此方法称为现代气法，其机理虽然尚未彻底明确，不过经过多年的实践探索，其机制逐步明确，有些学者认为是通过向油藏注气的方式实现对油田的有效开采。实现非烃气驱开采的关键是气源，石油开采人员要通过现有技术和方法全面搜寻CO2气源，不断创新和优化制N2、注N2、脱N2以及制CO2等相关技术。基于注入气体的不同，可将注气混相驱和非混相驱分为一次接触混相、多次接触混相和非混相三种方式。在非均质特性比较明显的储层中，非混相的作用明显更佳。在向低界面张力注气的过程中，因流度比难以精准实时控制，造成注入溶剂（气）前缘的稳定性比较差，以不规则指进穿入原油，令其提前突破，窜入生产井，由此可知，若想通过注气技术令渗透油田增产，需要采用服注气过程的黏性指进。

一般来讲，孔喉的尺寸、分布特点、润湿性等都会对注气技术的应用成效产生较为显著的影响。低渗轻质油油藏通过注入空气方式实现增产的关键在于保持油藏处于较高的温度水平、石油具有较强的活性以及含量较少的氧气，如果含有大量氧气，不仅容易发生爆炸，还会形成强烈的腐蚀效应，导致油藏开采设备设施受到损坏。根据矿场实地开采经验显示，一般来讲，油藏埋藏的深度越大，温度越高，注气开采的实施环境越理想，究其原因，高压环境有助于提升混相能力，高温环境能够增加氧的消耗，促其利用水平进一步提升[2]。

注气驱油技术具有广泛适用性，能够应用于各种不同类型的油藏，纵然是开采难度比较大的低渗透油田，也可以通过此技术进行开采并达到增产目的。可以说，注气驱油技术为低渗透油田增产提供了新的思路和新的方法，应用前景广阔。我国石油企业在开采低渗透油田时，应根据自身实际情况，加强对国外先进配套技术的引入和应用，促进注空气驱油先导试验项目安全有效地开展，促进我国低渗透油田产量不断提升。

2.2 压裂施工技术

压裂是改造低渗透油气藏、增加石油产量的重要措施。通过人为制造储层裂缝，可改善油在地下的流动环境，使油井产量增加，相当于在地下修建油气流动的“高速公路”。但是，一直以来，受海上平台大小及载重能力、运输条件等因素的制约，海上油气藏的压裂开发难度较大，进展缓慢。虽然早在2006年开始，我国海油就开展了海上压裂作业，但由于低渗压裂长期以来一直规模小、改造有限，导致生产效果不稳定，大量低渗储量仍在地下未能动用。

为实现国内油气增储上产“七年行动计划”中的海上低渗压裂增产目标，自2019年以来，中国海油不断按下低渗压裂“快进键”，逐渐具备了成熟的直井、定向井单层或多层压裂及大规模水平井分段压裂的作业能力，从油藏分析、工艺设计到现场施工、压裂后效果评价等全链条压裂技术服务能力，形成了封隔器滑套压裂技术、爆燃压裂技术、酸化压裂技术等一系列针对海上低渗透储层的压裂改造技术，以及连续混配、返排液处理等配套技术，为海上低渗油田经济有效开发创造了条件[3]。

近期我国进行了一次压裂作业，可以说是对中国海油压裂装备技术能力的一次大检阅。作业期间，压裂团队从地面高功率防砂泵组、混砂车、数采房和高压管线，到井下防砂工具、封隔器等关键设备和工具，全部采用国产化装备，摆脱了长期以来对国外装备和井下工具的依赖。同时，采用中国海油历时3a研制的高温海水基压裂液体系，5min内黏度可达到最终黏度的80%，极大提高了海上压裂作业时效。另外，我国压裂工作人员深入贯彻一体化理念，弱化专业和机构界限，积极培育低渗高产井，油井提前5d释放产能。

2.3 微生物采油技术

如今，包括吉林、大庆等在内的多个油田相继采用微生物采油技术开采油田，取得了良好的成效。在实践中，微生物开采剩余油技术能否取得预期成效受到多重因素的影响，比如微生物的表面活性剂等。微生物采油技术是一个比较宽泛的概念，包含了多种具体的技术，比如微生物单井吞吐技术、微生物除蜡技术等。该技术措施的优势主要表现为两个方面。

（1）投入少；

（2）无需使用大量的化学剂，也不会产生较大的能源损耗，经济性比较突出。

不过微生物采油技术的作用机理较为复杂，其作用机理会因油田不同而呈现出较大差别，有时候，纵然是同一片油田，也会因其油田性质的不同而造成机理有所差别，控制难度比较大。此外，在运用微生物采油技术时，在油层中培育繁殖有效菌是一项非常艰巨的任务，在此过程中，原生菌也会在合适的条件下大量繁殖，继而对地层带来不良影响，比如会释放出H2S等有害气体。所以，在使用微生物采油技术时，应加强对油藏的细致勘探和实时监测，根据监测到的数据采取合适的微生物采油技术[4]。

2.4 层内爆炸增产技术

在储层中产生较多的缝隙有利于提升低渗透油田采收率。一般来讲，井筒周围地层中的缝隙数量越多，分布的范围愈发广阔，那么低渗透油田开采率就愈高。无论是从经济角度来讲，还是从能量损耗方面而言，炸药化学反应释能都是一种比较理想的方法，其使用增益系数比较高，现已在国防建设、建筑建设等多个行业得到大力推广和积极应用，在低渗透油田开发方面也表现出良好的应用潜力，按照此思维模式，提出了层内爆炸增产方法。

层内爆炸增产技术严格来讲是基于水力压力技术之上形成和发展起来的，同时也融入了高能气体压裂等相关技术的要点。关于层内爆炸增产技术，其作用机理并不是复杂，通俗来讲是：通过水力压裂形成两条主裂缝之后，将流动性良好的乳状炸药快速安全地注入已形成的主裂缝中，与此同时，通过已经比较成熟的不损毁井筒技术将注入主裂缝中的乳状炸药点燃，随着炸药的爆燃，释放出大量的热量，形成高温高压环境，并对主裂缝产生直接作用，即在垂直于主裂缝壁面的方向上形成多个中小裂缝群，由此使得储层另一个方向的导流能力明显提升，这样就能够实现提升采收率、增产原油之效。

在层内爆炸增产技术中，炸药释放能量的形式可分为三种：爆轰、爆燃、燃烧。

按照常规经验，地层深部水力压裂形成的缝宽为2~3mm，裂缝容积为2~3L/m2，此时可向裂缝内注入2~3kg的炸药。在爆破工程项目中，爆轰破碎单位体积岩石的耗药量为1kg/m3左右，按照此标准，“层内爆炸”在爆轰过程中能够将2~3m3的岩石有效破碎，其耗药量远少于具有一定危险性的核爆法。在爆轰过程中，爆轰压力快速升高，并明显超过岩石强度，此时，岩石周围容易形成密实圈（也有很多学者将其称作为应力笼），加大了储层的改造难度。在现实中，为避免毁坏井筒，也为了避免形成“应力笼”，一般会将爆燃选为“层内爆炸”炸药释放能量的主要形式。

如上所述，层内爆炸技术是以水力压裂技术为基础而形成和发展起来的技术方法，在低渗透油田增产方面表现出卓越优势，而这既意味着适用于水力压裂技术的低渗透，油田也能够适用于层内爆炸技术。如今，水力压裂技术应用比较广泛，理论体系日臻完善，现场配套设施也不断更新换代，为层内爆炸技术的实际应用创造了有利的条件。

2.5 压驱增产技术

压驱技术是近年来刚取得突破的重大技术，与传统的压裂技术存在本质差异。压驱技术主要由“压裂-渗滤-驱洗”等组成，其作用机理是通过大排量、高压泵注设备，以高于地层破裂的压力将地层压裂开缝，再一次性将大量低黏度驱油剂快速送至剩余油富集部位，最后在裂缝中加砂支撑裂缝，补充地层能量，这样在“洗洗刷刷”的过程中就能够将油井被锁住的油洗出来。

作为一项新技术，压驱技术应用于实践之后表现不凡。有资料显示，截至2020年3月底，胜利油田临盘采油厂压驱注水试验按照整体规划、分步试验、规模应用的理念，实施试验压驱注水21个井组，对应油井开井57口，累计增油2.4万t，创效1 289万元。压驱项目组运行以来，制定压驱注水工作实施细则，梳理运行流程，细化节点、精细控制，确保各节点超前运行；统筹部署新老区油藏压驱，从特低渗油藏到一般低渗油藏，再到中高渗复杂断块油藏，21个井组完成压驱试验，初期日增油145.6t。其中，典型区块盘21-4断块实施后井组日增油5t，累计增油1 500t，增加经济效益80万元，由此可见，压驱技术应用前景可观，发展潜力较大[5]。

另外，据2022年7月发布的新闻可知，由有限湛江分公司牵头组织的涠洲12-2油田三口井压裂项目已顺利完成，作业后增油增注效果显著。海油发展工程技术公司承担该项目压裂压驱施工作业，采用了“模块钻机+支持平台”的复合作业模式，以自升式钻井船“国湛”作为支持平台，再通过涠洲12-2油田持续不断给支持平台供液，有效解决了油田现场平台甲板能力不足及供液问题。该项作业用液量达13 356m3，加砂量175m3，为中国海油迄今实施的最大规模压驱作业。压驱作业后，B13井产油量提升50%，目前产量还在继续上升。