编译:温希娟 (大庆油田勘探开发研究院)

审校:何先华 (大庆油田勘探开发研究院)

罗马什金油田开发晚期的原油稳产

编译:温希娟 (大庆油田勘探开发研究院)

审校:何先华 (大庆油田勘探开发研究院)

从1975年开始罗马什金油田进入开发晚期,原油产量不断下降。近14年来,由于完善了开发系统,采用了先进的提高地层原油采收率的方法、技术措施和工艺,罗马什金油田的原油产量开始保持稳定,甚至出现了增长。在开发晚期油田主要致力于两项任务:其一是保证注水波及范围和易采原油储量达到最大化,其二是使难采原油储量投入有效开发。为此进行高效开发的新工艺有:对以前的生产区块的规模进行优化,优化井网部署和井网密度,优化生产井的地层压力和井底压力;完善注水系统;广泛推行提高原油采收率方法。

罗马什金油田 开发晚期 稳定 采油量 提高采收率 措施

近14年来,由于完善了开发系统,并且采用了先进的提高地层原油采收率方法、技术措施和工艺,罗马什金油田的原油产量一直保持稳定,甚至出现了增长。

罗马什金油田的储量主要来自陆源泥盆系油藏(帕希斯基层和基诺夫层),这里蕴藏着该油田80%以上的探明储量。在下石炭统陆源沉积中也含有近10%的探明储量。在泥盆系和石炭系的碳酸盐岩沉积中,下石炭统上多内昔阶亚层和中石炭统韦列伊-巴什基尔阶沉积为工业油层,产层的特点是储量动用程度各异。到目前为止,罗马什金油田已经开采了43%的原始平衡储量和87%的A、B、C1级可采储量。开采量最多的为巴什基尔沉积(超过总开采量的88%)。

按油田区块对巴什基尔-基诺夫沉积层的注水状况和储量动用情况进行了分析,结果显示,长期的生产和原始储量的大量开采改变了沉积层的结构,不仅孔渗性不同的储层储量比例发生了变化,饱和度各异的区块储量比例也发生了变化。大体上,在油田开发期间已采出86.8%的原始可采储量,其中高产储层为 90.6%,高产泥岩层为76.3%,低产储层为52.8%;含油带为88.2%,油水带为77.5%。

注水波及到的地层原油采收率较高。在油田一些注水区块进行的原油采收率分析显示,平均原油采收率为0.58。此外,在工业地质过程所获资料的基础上,查明了储层注水区的驱替效率,发现注水区驱替效率变化很小。就 Д1Д0地层而言,东苏列耶夫区为0.722,阿布德拉赫马诺沃区为0.68,阿利梅季耶夫斯克区为0.715,萨尔马诺沃区为0.708,霍尔莫夫区为 0.698,明尼巴耶沃区为0.693,平均为0.7左右。上述数据证明,注水波及到的油藏储量动用程度很高。目前,石油开采受到人工注水过程中流体动力作用的决定性影响。

罗马什金油田的原油产量占鞑靼自治共和国石油工业联合公司的近博布里基组自1943年开始开采,泥盆系自1952年开始开采。1970年泥盆系达到最大原油产量 (8 190×104t),这一水平保持了6年。2000年原油产量为1 450×104t,是最高产量的17.7%。上世纪60年代末,博布里基组的原油产量急剧增长,1980年达到最高产量720×104t,目前该组产量为270×104t。

从1975年开始泥盆系沉积层进入开发晚期,其特点是含水上升速度加快 (平均增加了2倍),采油井减少了地质技术措施效率减少了原油产量不断下降。然而,近年来罗马什金油田的原油产量开始保持稳定 (图1和图2)。

图1 罗马什金油田主要开发指标动态

由于油田剩余储量集中在低渗透层、薄层和注水地层,因此出现了如何遏制采油量下降速度、减少伴生水采出量的问题。为遏制原油产量下降速度做出了战略部署,以采用先进工艺和新设备为基础,来获取丰厚利润。在不采取措施的情况下,根据1994年至2007年间罗马什金油田泥盆系实际采油量和预测采油量之间的差值确定工作成效。由于此前采用的地球物理综合方法只能保证原有的采油量,所以只有依靠新方法来保证实际采油量的增长,使其保持稳定。

图2 罗马什金油田 Д1Д0层主要开发指标动态

假定现有开发系统和采油井工艺保持不变,对采油量进行了预测。1994年之后,大多采用综合地球物理方法提高原油采收率,包括:

◇不稳定 (循环)注水,由于储层非均质对驱油过程的负面影响大大降低,从而从根本上降低了含水上升速度;

◇根据地层的地球物理参数决定最佳注入压力和井底压力;

◇广泛采用近井地带处理的高效工艺。

14年来,在各开采区块中共增产原油7 690×104t。

罗马什金油田储量动用程度高达80%以上,由于开发效果的降低,导致出现了大量无利润可图的低产井和高含水井。为了提高原油采收率和原油产量,油田将低产井投入运行。通过增加国家预算(上世纪90年代)和优惠的税收 (2000—2001年)提高了这部分井的原油产量。由于将停产井 (因产能低、缺乏安装设备或地面设备待维修的无利润井)投入开发,增产1 142×104t原油。在泥盆系陆源沉积层油藏开发晚期,依靠注水系统的完善增产1 675×104t原油。总体而言,依靠这些主要措施开采出5 445.3×104t原油,占增加原油产量的71%,还有2 200×104t以上的增产油量依靠其他措施获得 (图3)。

罗马什金油田的开发经验证明,在油田开发晚期通过采取有效措施可以使原油产量保持稳定。

罗马什金油田的开发现状分析证明,复杂构造陆源非均质油层原油储量的有效动用问题可以成功解决。油田在60年的开发历程中,在开展下列工作的同时创建了诸多采用边内注水进行高效开发的新工艺:

◇对以前生产区块的规模进行优化,优化井网部署和井网密度,优化生产井的地层压力和井底压力;

◇完善注水系统;

◇广泛推行提高原油采收率方法。

罗马什金油田开发晚期主要致力于两项任务:保证注水波及范围和易采原油储量达到最大化;使难采原油储量投入有效开发。要解决第一个问题需要对产液量和注水量进行系统监控和调整,第二个问题则需采用推荐的方法对难采原油储量进行开发,使低产储层和泥岩储层投入有效开发,提高油水带的开发效果。非均质多层油田开发的主要问题之一就是保证注水波及效率,提高低产储层的原油采收率。

根据矿场试验分析、总结以及大规模专项实验的结果,解释了低产储层储量动用慢的主要原因,找到了将其投入有效开发的方法。主要原因为:

◇根据非均质地层的厚度和区块按单一井网进行钻井,但这些地层的参数相差几倍;

◇按同一压力情况建立注水系统,同时分别注入到严重非均质储层中。

罗马什金油田的许多区块都在采用先进的提高原油采收率方法。这些方法分为两类:水动力法和三次采油法。其中油田开发晚期主要的水动力方法是钻补充井和优化井网密度。1994—2007年,年钻井量在88～249口之间,14年来在这些井中开采出1 090.2×104t原油。

目前,在油田大部分区块或单元都用钻新井来替代停产井,或进行井网加密,但这需要大量资本投入,且具有一定的风险性。在众多方法中最根本、最有效的方法是用侧钻井和老井侧钻水平井方法恢复停产井,这要比钻新井节约30%～50%。

首先,要在地质分析的基础上选择可进行侧钻井和侧钻水平井的区块,这样可以确定停产井是否存在未动用原油储量。钻井之前要对这些井的侧钻井和侧钻水平井工艺效果进行评估,确定最佳分支井段的深度、打开套管柱的方法,对偏向装置进行定位。然后开始设计井身剖面图,选择水平井固井方法和开采方法。这一切都完成之后,就开始综合地球物理研究侧钻井眼。在分析研究结果的基础上可确定含油井段。大多数情况下分支井井底距离主井100～250 m。

图3 依靠系列措施增加的原油产量

在油田开发晚期采用侧钻井和侧钻水平井工艺最为合理,因为在此之前采油区已经钻了大量主井和储备井,而储量动用并不充分。

对于老采油区来讲,这种强化采油的方向最具前景。它的发展需具备下列条件:大量的完钻井,完钻井中的主力油层已采尽,未动用油层不仅存在于主采油区中,还存在于上覆沉积层中。这样就能在不同剖面的井段钻水平井。

截至2008年1月1日,在罗马什金油田22个区块的泥盆系沉积中已在无利润的生产井中钻199口侧钻井,4口水平井。

地质构造的差异、井数众多以及油田的长期开采使得必须选择合适的区块,以最有效地采用提高原油采收率的方法。在采用提高原油采收率方法方面,鞑靼自治共和国石油工业联合公司积累了大量作业经验,研究出150多种工艺。在鞑靼自治共和国石油工业联合公司现有数据库、计算机程序、地质工艺模型、人工智能系统的基础上,采用油田区块自动化选择系统,找出最适合的油井增产措施和提高原油采收率工艺。在区块开展自动化油井普查,以采取最适合的措施。同时运用程序就三种措施对开发单元的可行性进行多标准预测评估:注入井中采用的提高原油采收率方法,采油井中的强化产液和高含水井的堵水作业。

为提高波及效率可采用下列方法:

◇聚合物溶液或其他增稠剂驱油 (基本上为纤维酯类);

◇采用聚合物分散体系或其他封闭体系 (胶态分散体系、纤维分散体系、构造形成体系、有机聚合物悬浮液、细碎活性物质悬浮液等);

◇ 近井地带堵水和疏水处理 (硅酸盐 、г и п а н、有机树脂、碳氢化合物溶液和表面活性剂、黏弹性体系、憎水性成分等)。

提高驱油效果的工艺有:

◇注入水溶性或油溶性表面活性剂;

◇注入胶束-聚合物;

◇注入润湿剂 (磷酸钠等);

◇碱性溶液和碱性溶液混合物驱油 (碱性聚合物悬浮液混合物、碱性表面活性剂和碱性聚合物、含铝氯化物、凝胶成分等)。

在物理方法中最普遍的方法为地层水力压裂,该方法从20世纪50年代起就开始采用。然而近些年来研究人员才得出结论,应将其作为低渗透储层的强化开发工艺来进行研究。这项工艺的实施需要完善的新方法,在很多情况下必须完成深穿透水力压裂,深穿透水力压裂不仅可处理近井地带,还可处理单独的区块,能提高原油采收率。此外,地层水力压裂是近井地带处理最为有效的方法,它可促使在地层中形成足够长的人工通道。

目前,地层水力压裂之所以重新引起人们的兴趣,不仅仅因为其压裂效果,还在于其生态清洁性。从这个角度来看,它比物理化学方法和热力法提高原油采收率更受欢迎。近年来,在新工艺新技术的基础上地层水力压裂不断发展,这个方法能实现低产井强化开采,使动用程度低的地层投入开发。

可见,在采取综合有效的油层增产工艺的基础上进行开发管理,罗马什金油田甚至在开发晚期也可稳定其采油量。

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.1.002

资料来源于俄罗斯《 Н е ф т я н о еХ о з я й с т в о》2008 年 7 月

2009-01-05)