低滲透油藏開發(fā)存在問題、開發(fā)難點(diǎn)及開發(fā)新思路.doc

低滲透油藏開發(fā)存在問題、開發(fā)難點(diǎn)及開發(fā)新思路2009-01-01 12:00低滲透油藏在勘探階段就要依靠?jī)?chǔ)層改造提高產(chǎn)能，幾乎全部新井都需要壓裂投產(chǎn)。結(jié)合勝利低滲油藏的特點(diǎn)和國(guó)內(nèi)外低滲透油藏開發(fā)技術(shù)的新進(jìn)展，科學(xué)規(guī)劃近期乃至未來510年的技術(shù)發(fā)展方向，關(guān)系到低滲透油藏的有效動(dòng)用，關(guān)系到勝利油田的穩(wěn)定發(fā)展大局。 國(guó)際上把滲透率在0.1毫達(dá)西至50毫達(dá)西之間的油藏界定為低滲透油藏。20世紀(jì)80年代，我國(guó)僅陜北地區(qū)就探明低滲透油藏儲(chǔ)量數(shù)億噸，其平均有效滲透率只有0.49毫達(dá)西，而當(dāng)時(shí)能夠成功開發(fā)的只是滲透率為10毫達(dá)西以上的油藏。此外，還有一種特殊的低滲透油藏鹽湖沉積低滲透油藏，它除了具有滲透率低的特點(diǎn)外，還常常因?yàn)榻Y(jié)鹽結(jié)垢導(dǎo)致油水井作業(yè)頻繁、井況惡化等。但是，隨著勘探開發(fā)程度的不斷提高，老區(qū)穩(wěn)產(chǎn)難度越來越大，開發(fā)動(dòng)用低滲、特低滲油藏成為我國(guó)陸上石油工業(yè)增儲(chǔ)上產(chǎn)的必經(jīng)之路。 在低滲透油藏開發(fā)方面，我國(guó)石油地質(zhì)科技人員經(jīng)過長(zhǎng)期的探索與研究，形成了地層裂縫描述、全過程油層保護(hù)、高孔密射孔、整體壓裂改造、小井距密井網(wǎng)等一系列技術(shù)。但在裂縫描述、滲流機(jī)理研究、開發(fā)技術(shù)政策界限研究、配套工藝技術(shù)研究等方面，還不能完全適應(yīng)低滲透油藏高效開發(fā)的需要，低滲透油藏儲(chǔ)量動(dòng)用程度、水驅(qū)采收率還比較低。因此，進(jìn)一步探索動(dòng)用低滲透油藏，提高低滲透油藏采收率，依然任重而道遠(yuǎn)。 一、低滲透油藏開發(fā)存在的問題 任何一個(gè)油田，從發(fā)現(xiàn)到投入開發(fā)，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)是有限的。但是，隨著大規(guī)模開發(fā)的進(jìn)行，為了便于管理，按初期對(duì)油藏的認(rèn)識(shí)，人為地劃分開發(fā)單元在所難免。而接下來的地質(zhì)研究和油水井動(dòng)靜態(tài)研究，也隨之按人為劃分的單元展開。這就等于把一個(gè)局限性的認(rèn)識(shí)關(guān)進(jìn)一個(gè)特制的籠子里，進(jìn)行局限性的研究。在勘探開發(fā)過程中，隨著地質(zhì)研究的逐步深入，人們發(fā)現(xiàn)這種人為劃分的單元與油藏分布的實(shí)際狀況存在很大差別。人為劃分的單元，絕大部分情況下把本來連片的油藏割裂開來，使地質(zhì)研究乃至地質(zhì)認(rèn)識(shí)出現(xiàn)局限性，直接導(dǎo)致油藏認(rèn)識(shí)的不完整性，成為制約低滲透油藏開發(fā)的瓶頸之一。因此，加快開發(fā)低滲透油藏，就要重新按照油藏分布劃分開發(fā)單元，繼而進(jìn)行整體的地質(zhì)研究，使低滲透油藏開發(fā)成為老油田穩(wěn)產(chǎn)的主戰(zhàn)場(chǎng)。 對(duì)于低滲透油藏的特殊性研究，直接關(guān)系到它的開發(fā)效果。近年來，國(guó)內(nèi)外地質(zhì)科研人員對(duì)低滲透油藏做了大量研究。通過實(shí)驗(yàn)，推導(dǎo)出了低滲透油層的滲流數(shù)學(xué)方程，總結(jié)了低滲透油層中油、水非線性滲流特征及其規(guī)律，這為低滲油藏開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)。勝利油田通過引入壓力梯度函數(shù)改造達(dá)西定律，開發(fā)了“非線性滲流三維二相油藏?cái)?shù)值模擬軟件”，成為準(zhǔn)確描述低滲透油藏滲流特殊性的利器。 一方面，在油層認(rèn)識(shí)上，其測(cè)井響應(yīng)特征及解釋標(biāo)準(zhǔn)與常規(guī)油層差異性大，隨著低滲透油藏的不斷開發(fā)和開發(fā)工藝的不斷提高，逐漸發(fā)現(xiàn)有些井原本測(cè)井解釋為干層，但經(jīng)過壓裂試油獲得了工業(yè)油流甚至高產(chǎn)。因此有必要重新制定油層劃分標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行儲(chǔ)量復(fù)算，重新認(rèn)識(shí)低滲透油藏的物質(zhì)基礎(chǔ)。 另一方面，對(duì)開發(fā)配套工藝提出了更高要求。鹽的強(qiáng)腐蝕作用、鹽塑性流動(dòng)作用造成套管損壞嚴(yán)重，可溶性鹽類重結(jié)晶在儲(chǔ)層孔隙中結(jié)鹽結(jié)垢，鈣芒硝礦物見水極易溶解析出石膏、結(jié)硫酸鈣垢，造成地層傷害，導(dǎo)致井況惡化。采用摻水解鹽的方法可以緩解井筒結(jié)鹽，但不能從根本上解決鹽卡鹽堵等問題，油井作業(yè)頻繁，勢(shì)必增加作業(yè)維護(hù)費(fèi)用，嚴(yán)重時(shí)造成油井大修，影響正常生產(chǎn)。 二、低滲透油藏開發(fā)難點(diǎn) 優(yōu)化和完善注采井網(wǎng)，是提高低滲透油藏采收率的重要途徑，而合理調(diào)整注采井網(wǎng)的首要前提是了解和掌握低滲透油藏開發(fā)現(xiàn)狀。國(guó)內(nèi)低滲透油田開發(fā)技術(shù)與國(guó)外相比，存在一定差距，這里列舉了目前普遍存在的四個(gè)問題。 一是注采井網(wǎng)部署未考慮沉積微相類型和分布特征。沉積微相研究是井網(wǎng)部署的地質(zhì)依據(jù)。但由于初期人為劃分開發(fā)單元，沉積微相研究也以人為劃分的油田或開發(fā)單元展開，導(dǎo)致編制開發(fā)方案針對(duì)各開發(fā)單元主體部位，缺乏整體考慮。 二是注采井網(wǎng)未考慮裂縫分布。由于目前對(duì)裂縫分布認(rèn)識(shí)的局限性，對(duì)油田注入水流線推進(jìn)規(guī)律認(rèn)識(shí)不清，注采調(diào)整過程中，注采井網(wǎng)部署未考慮裂縫分布，油田注水開發(fā)后，注入水沿裂縫突進(jìn)，造成主線上油井含水上升快，甚至暴性水淹，油井產(chǎn)量下降快。同時(shí)，側(cè)向油井見效差，甚至注水不見效，長(zhǎng)期低產(chǎn)低液。 三是部分開發(fā)單元局部注采失衡。應(yīng)當(dāng)說，油田開發(fā)初期，注采井網(wǎng)是相對(duì)完善的，但經(jīng)過長(zhǎng)期開發(fā)后，一般都會(huì)出現(xiàn)油水井套損，同時(shí)油井高含水轉(zhuǎn)注或關(guān)井，導(dǎo)致不同開發(fā)單元之中，注水井相對(duì)集中，形成多注少采的格局，且注入水顯示出方向性，從而導(dǎo)致部分開發(fā)單元局部注采失衡。 四是剩余油分布規(guī)律認(rèn)識(shí)不清。低滲透油藏孔隙系統(tǒng)的孔道很微細(xì)，固液界面上分子力作用顯著增強(qiáng)，導(dǎo)致流體產(chǎn)生非規(guī)律的滲流。因此低滲透油藏的開發(fā)與中、高滲砂巖油藏油水滲流特征有很大差異，注水開發(fā)過程中油水運(yùn)動(dòng)更加復(fù)雜。 在低滲透油藏的開發(fā)中暴露出來的矛盾，主要表現(xiàn)在主力低滲透油藏開發(fā)單元已進(jìn)入中高含水期，低滲透油藏開發(fā)系統(tǒng)工程技術(shù)需要完善配套，超深層低滲透油藏開采效益差。中國(guó)石化已開發(fā)低滲透油藏的含水率為42.9%77.7%，采出程度為2%13.9%，采油速度僅為0.51%0.89%，目前整體處于中含水開發(fā)期，普遍存在儲(chǔ)量利用程度低、單井產(chǎn)量低、采油速度較低的開采特征。 具體來看，低滲透油藏開發(fā)中普遍存在著如下問題。首先，絕大部分低滲透油藏天然能量不足且消耗快。低滲透油藏依靠彈性能量開發(fā)的采收率一般低于5%，油井自然產(chǎn)能很低，一般只有18噸，甚至沒有自然產(chǎn)能。經(jīng)壓裂后，平均單井日產(chǎn)油量可達(dá)到3.627.7噸。 其次，注水井吸水能力低，注水見效差。低滲透油層一般吸水能力低，加之油層中黏土礦物遇水膨脹和注入水的水質(zhì)與油層不配伍等因素導(dǎo)致的油層傷害，油層吸水能力不斷降低，注水壓力不斷上升，致使注水井附近形成高壓區(qū)，降低了有效注水壓差，造成注水量迅速遞減。 第三，油井見水后產(chǎn)量遞減快。低滲透油藏的油水黏度比一般小于5，見水后，采油指數(shù)連續(xù)大幅度下降，采液指數(shù)急劇下降，雖在高含水期采液指數(shù)慢慢回升，但最終也不能恢復(fù)到原始采液指數(shù)。此外，由于低滲透油層滲流阻力大，通常采用較大的生產(chǎn)壓差投產(chǎn)，見水后通過加大生產(chǎn)壓差來提高產(chǎn)量的可能性較小。 第四，裂縫性低滲透砂巖油藏注水水竄嚴(yán)重。低滲透砂巖油藏往往有天然裂縫，由于需壓裂投產(chǎn)，還存在人工壓裂裂縫。這類油藏一旦注水壓力超過破裂壓力或裂縫開啟壓力，裂縫即處于開啟狀況，導(dǎo)致注水井的吸水能力急劇增大。當(dāng)井網(wǎng)與裂縫分布規(guī)律及方向不相適應(yīng)時(shí)，沿注入水主流線方向的油井水竄嚴(yán)重，有的甚至注水幾天就使油井暴性水淹。 三、低滲透油藏開發(fā)的新思路 針對(duì)低滲透油藏儲(chǔ)層的復(fù)雜性，在深化地質(zhì)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行分類潛力評(píng)價(jià)，并針對(duì)不同的潛力區(qū)，結(jié)合裂縫分布規(guī)律、剩余油分布規(guī)律進(jìn)行調(diào)整，從注采井網(wǎng)、注入方式等方面優(yōu)化綜合調(diào)整，對(duì)低滲透儲(chǔ)層進(jìn)行油層改造，是低滲透油藏高效開發(fā)的必經(jīng)之路。在油層改造方面，對(duì)于低滲透油藏中油層薄、隔層薄的油藏，措施工藝難度大，距離水層及邊水較近的區(qū)塊，易出現(xiàn)壓裂后水竄水淹等現(xiàn)象，同時(shí)由于分層措施難度大，易出現(xiàn)小層出力狀況不均等問題，影響后期整體區(qū)塊的開發(fā)效果。因此，可以通過低滲透油藏儲(chǔ)層裂縫描述、控制縫高壓裂優(yōu)化技術(shù)、油層保護(hù)技術(shù)等方面的研究，攻克低滲薄層控縫壓裂改造工藝技術(shù)難關(guān)。 低滲透油藏開發(fā)是一大難題，但要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)目標(biāo)，必須正視開發(fā)低滲透油藏面臨的問題，尋求相應(yīng)的對(duì)策。只有這樣，才能讓這類難動(dòng)用儲(chǔ)量成為現(xiàn)實(shí)的石油產(chǎn)量。低滲透油藏在中國(guó)石化的油田開發(fā)中，作用越來越重要，地位越來越突出。其一，新增探明儲(chǔ)量中低滲透油藏儲(chǔ)量占較大比例。19952003年新增低滲透油藏儲(chǔ)量占年新增探明儲(chǔ)量的20%，其中2003年新增低滲透油藏儲(chǔ)量占新增砂巖油藏儲(chǔ)量的29%。其二，低滲透油藏的原油產(chǎn)量比例越來越高。中國(guó)石化1995年低滲透油藏的產(chǎn)量在原油總產(chǎn)量中所占比例為9.6%，2003年上升到13.8%。其三，低滲透油藏開發(fā)潛力大。截至2003年，中國(guó)石化累計(jì)動(dòng)用低滲透油藏占石油地質(zhì)儲(chǔ)量的15.6%，在剩余可采儲(chǔ)量中占20%。在中國(guó)石化的286個(gè)低滲透砂巖油藏已開發(fā)單元中，不同開發(fā)單元地質(zhì)特點(diǎn)和開發(fā)過程中存在的問題不同，甚至同一開發(fā)單元在不同開發(fā)階段暴露的矛盾也不同。 為了高效開發(fā)低滲透油藏，需要對(duì)低滲透油藏進(jìn)行精細(xì)分類，分析各類油藏在目前開發(fā)階段存在的問題和暴露的矛盾，查明各類油藏的特點(diǎn)、開發(fā)狀況和潛力，制定相應(yīng)的開發(fā)技術(shù)對(duì)策。從中國(guó)石化老油區(qū)總體開發(fā)形勢(shì)來看，“十一五”期間要保持原油產(chǎn)量基本穩(wěn)定，低滲透油藏開發(fā)能否取得突破是關(guān)鍵，必須加快低滲透油藏基礎(chǔ)研究和配套技術(shù)研究，奠定低滲透油藏穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)的基礎(chǔ)。 （1）低滲透油藏精細(xì)分類 影響低滲透油藏開發(fā)效果的因素主要是滲透率級(jí)別、天然能量強(qiáng)弱及油藏埋深。綜合考慮這三個(gè)因素，可以根據(jù)優(yōu)選滲透率、油藏壓力和油藏埋藏深度指標(biāo)進(jìn)行綜合分類。王光付說，結(jié)合中國(guó)石化所屬油田的情況，他和同事將低滲透油藏分為以下幾類。深層高壓特低滲透油藏，共有22個(gè)開發(fā)單元，占中國(guó)石化低滲透油藏動(dòng)用儲(chǔ)量的7.36%。中深層常壓特低滲透油藏，共有57個(gè)開發(fā)單元，占中國(guó)石化低滲透油藏動(dòng)用儲(chǔ)量的15.5%。淺層低壓特低滲透油藏，僅有鄂爾多斯盆地坪北油田延長(zhǎng)組油藏，占中國(guó)石化低滲透油藏動(dòng)用儲(chǔ)量的5%。深層高壓低滲透油藏，共有56個(gè)開發(fā)單元，占中國(guó)石化低滲透油藏動(dòng)用儲(chǔ)量20.4%。中深層常壓低滲透油藏，共有124個(gè)開發(fā)單元，占中國(guó)石化低滲透油藏動(dòng)用儲(chǔ)量45.2%。淺層常壓低滲透油藏，共有25個(gè)開發(fā)單元，占中國(guó)石化低滲透油藏動(dòng)用儲(chǔ)量6.47%。在對(duì)低滲透油藏進(jìn)行精細(xì)分類的基礎(chǔ)上，再對(duì)其開發(fā)特征進(jìn)行深入研究，以便找出問題，制定對(duì)策。 （2）改善低滲透油藏開發(fā)狀況的幾點(diǎn)思路 首先，加強(qiáng)低滲透儲(chǔ)集層精細(xì)研究及其滲流機(jī)理研究。低滲透油藏與其他類型油藏的主要差異是儲(chǔ)集層特征，包括其沉積、物性及含油性、非均質(zhì)性和敏感性的特征，因此，要實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)低滲透油藏，加強(qiáng)低滲透儲(chǔ)集層精細(xì)研究及其滲流機(jī)理研究是基礎(chǔ)。 其次，合理加密井網(wǎng)是改善已開發(fā)低滲透油藏開發(fā)效果的重要途徑之一。油田開發(fā)實(shí)踐證明，要實(shí)現(xiàn)有效注水開發(fā)，必須達(dá)到一定的井網(wǎng)密度，井網(wǎng)密度加大到一個(gè)界限值后，低滲透油藏開發(fā)效果大幅度改善。 第三，精細(xì)注水是改善低滲透油藏開發(fā)效果的重要保證。如果多數(shù)開發(fā)單元合注合采，而各層吸水能力差異大，則只有極少數(shù)油層吸水，水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量程度低。根據(jù)低滲透油藏的地質(zhì)特征、油水運(yùn)動(dòng)規(guī)律，細(xì)分開發(fā)層系，調(diào)整好注采井網(wǎng)的匹配關(guān)系和單井注采強(qiáng)度，做到多向、細(xì)分、適壓、平衡注水，確保油井多向受效，努力追求平面動(dòng)用的均衡性，是提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度和油井產(chǎn)能的重要保證。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)完善發(fā)展高壓分注技術(shù)，尤其要提高分注有效期，使高壓注水井層間注水量可控