利用水平井開發(fā)高含水主力油層的新方法

1、穩(wěn)油控水 穩(wěn)油控水水平井注堵水劑解決石油開采三大矛盾的新方法（采油新技術(shù)推薦）摘 要 ：水驅(qū)砂巖油藏經(jīng)過多年注水開發(fā)，油藏中產(chǎn)生了三大矛盾：層間矛盾、同層內(nèi)縱向矛盾和平面矛盾。這三大矛盾作用的結(jié)果是注水水流只沿大孔道或高滲透層流動，而在水流沖刷不到的區(qū)域留有大量的剩余油無法開采，約占地質(zhì)儲量的50%以上。如果不采取更為有效的堵水方式來解決三大矛盾，高含水油藏的大孔道和注水通道勢必要消耗大量的驅(qū)替液，使綜合含水持續(xù)上升、生產(chǎn)成本居高不下，最終在采收率不是很高的情況下，被迫關(guān)井停產(chǎn)。要大幅度提高采收率，就必須解決這三大矛盾。水平井技術(shù)已經(jīng)成熟，但目前僅局限于水平井直接采油或注水，不能很好地解決石油

2、開采的三大矛盾。因其在采油過程中易被水淹，使得水平井無法在高水淹厚油層得到推廣應(yīng)用。為解決石油開采三大矛盾，我們可以利用水平井注堵水劑來封堵油層注水通道和高滲透層，再結(jié)合其兩側(cè)垂直井注采系統(tǒng)調(diào)整，就可徹底改變注水流動方向，使其只沖刷剩余油。該方法可有效地解決石油開采過程中產(chǎn)生的三大矛盾，使“枯竭”的油田起死回生，是一種大幅度提高高含水主力油層采收率的新方法。一、水平井直接采油存在的問題使其無法在高含水主力油層推廣正如垂直井直接采油存在層間矛盾一樣，水平井直接采油存在著水平段上高含水區(qū)和剩余油富集區(qū)間的矛盾，這種矛盾作用的結(jié)果是水平井易被水淹，而剩余油無法開采。另外，由于水平井筒流動空間狹窄，如

3、果水平井直接采油，容易進入水平井的高滲段來液很快就占滿水平井筒的流動空間。長達千米的水平井難免有高滲段，高滲段來液一旦占據(jù)水平井筒狹窄的流動空間，剩余油再也無法進入水平井。因此，水平井長長的水平段和井筒狹窄流動空間的矛盾是水平井直接采油無法解決的問題，水平段越長，就意味著越容易遇到高滲段，使水平井更易被水淹，剩余油就越難采，這就是水平井無法在高含水油層得到推廣的根本原因。為使水平井能夠在高含水主力油層得到推廣，就需按揚長避短的原則，避免用它采油，而利用其在油層呈水平狀的優(yōu)點，用它在油層中建壩堵水，從而使石油開采中的三大矛盾得到解決 二、利用水平井注堵水劑解決石油開采三大矛盾的方法1、同層內(nèi)平面

4、矛盾的解決。由于平面矛盾的存在，必然在滯留區(qū)和低滲區(qū)存在剩余油，見圖1。為解決平面矛盾，在主力油層五點法中，我們可以沿著剩余油富集區(qū)塊垂直于主流線方向鉆水平井組，并通過這些水平井注入堵水不堵油的選擇性堵水劑，堵水劑必然優(yōu)先在高水淹段進入到油層，難于在剩余油富集段進入油層。然后將水平井一側(cè)的垂直井全改為注水井，另一側(cè)垂直井全改為采油井（即行列井網(wǎng)），如圖1所示。剩余油富集區(qū)水平堵水井選擇性堵水劑圖1 水平井注調(diào)剖劑堵水解決平面矛盾示意圖通過水平井組注堵水濟和其一側(cè)全改為水井、另一側(cè)全改為油井后，原注水道將被選擇性堵水劑堵塞，注入水就被迫按圖1箭頭所示方向流動，其流動結(jié)果是將富集區(qū)的剩余油沖到采油

5、井處，從而實現(xiàn)堵水采油的目的，其效果達到了解決平面矛盾的目的。2、同層內(nèi)縱向矛盾的解決。由于同層內(nèi)縱向矛盾作用的結(jié)果，使剩余油在縱向上多集中在厚油層頂部。為解決這個矛盾，可使水平段在縱向上位于厚油層底部，注入調(diào)剖劑后封堵底部注水通道來開采頂部剩余油，如圖2所示。厚油層底部注水通道被封堵后，水流被迫向頂部剩余油處沖刷，將頂部剩余油沖到采油井處，其效果達到了解決層內(nèi)縱向矛盾的目的。采油井水平堵水井注水井水平段注入堵水劑頂部剩余油沖刷區(qū)沖刷區(qū)死水區(qū) 圖2 水平井注堵水劑解決層內(nèi)縱向矛盾示意圖 3、層間矛盾的解決。油藏一般是由薄厚不一的多層油層組成，由于各油層間存在滲透率的差異（即層間矛盾），致使水流

6、沿高滲層流動，而低滲層石油無法開采。水平井只在垂直方向上射孔后進行壓裂，裂縫開裂方向不再受上部覆蓋層重力的影響，只向上或向下開裂，可同時壓裂多個油層或夾層，這一點在理論和實踐上均得到了驗證。因此，我們可先對水平井進行垂直射孔和壓裂，然后通過垂直裂縫注入選擇性堵水劑，堵水劑必然沿垂直裂縫優(yōu)先進入高滲透層（垂直裂縫注堵水劑類似于垂直井注調(diào)剖劑），如圖3所示。高滲層被封堵后，再通過垂直井的注水和采油，就可開采低滲層剩余油，其效果達到了解決層間矛盾的目的，此時可恢復油田早期籠統(tǒng)注采的開采方式。選擇性堵水劑石油調(diào)剖劑注堵水劑隔層垂直裂縫水平段圖3 水平井壓裂多油層后注堵水劑解決層間矛盾示意圖 橫斷面圖綜

7、上所述，通過油層中合理位置處的水平井注堵水劑阻斷注水通道和大孔道，再結(jié)合垂直井的注采系統(tǒng)調(diào)整，相互構(gòu)成協(xié)調(diào)配合的統(tǒng)一整體，就可徹底解決高含水油藏的三大矛盾，使注水水流在整個油藏空間內(nèi)發(fā)生徹底改變，由沿大孔道和高滲層流動改變?yōu)檠厥Ｓ嘤透患瘏^(qū)和低滲層流動，并將剩余油推到采油井處，實現(xiàn)水找油的目的，其效果達到了水平井在高含水油層內(nèi)只采油不采水的目的，也正是由于該方法能夠解決三大矛盾，可使水平井在高含水厚油層得到推廣。三、水平堵水井組鉆井、射孔及調(diào)剖時應(yīng)注意的問題1、水平調(diào)剖堵水井應(yīng)進行選擇性射孔或選擇性壓裂。水平井穿梭于厚油層，必然要同時穿越高水淹區(qū)和剩余油富集區(qū)。我們通過水平井注選擇性堵水劑的目的

8、是封堵注水通道和大孔道，在剩余油富集區(qū)就沒有必要注入大量的調(diào)剖劑。因此，在剩余油富集區(qū)水平段要少射孔，高水淹區(qū)水平段要多射孔，以改善堵水劑的選擇性。2、調(diào)剖劑注入量必須達到封堵強度的要求。從理論上講，水平段注入半徑為5m的堵水劑后，就可封堵10m厚油層的注水通道。但為了達到足夠的封堵強度，使調(diào)剖劑不被水流沖走，調(diào)剖劑注入的左右寬度應(yīng)加大，且注入寬度越大，調(diào)剖劑的有效期也會增加，剩余油受控制的范圍和采收率也會隨著升高。3、各水平井水平段鉆進方向應(yīng)該互相相反。通過水平井組調(diào)剖堵水后，原難以受到?jīng)_刷的剩余油將被沖出，這些油被采出后，水平井組可以改為水平注采井組，用于注采三元等項新技術(shù)。但在水平井采油

9、過程中，由于水平井水平段管壁對產(chǎn)出液的磨擦，必然使液體在水平段流動過程中產(chǎn)生壓力降，由于壓力降的作用，產(chǎn)生了水平段起點和終點間產(chǎn)液能力的差異，水平段越長，這種差異越大，當水平段長度超過一定臨界值后，會使水平段終端處不產(chǎn)液，而水平段起點處（即根部）則極易見水，這個缺點是限制水平井水平段長度的一個重要原因。利用水平注采井組技術(shù)完全可以克服上述缺點。為了克服這種缺點，水平注水井和水平采油井水平段必須從相反的兩個方向鉆進，如圖4所示。水平注水井水平采油井水平注水井低壓區(qū) 高壓區(qū)低壓區(qū) 高壓區(qū)圖4 水平井組克服水平段壓力梯度措施示意圖通過圖4可以看出，水平注水井起點處（即水平段根部）壓力最大，而與其對應(yīng)

10、的是水平采油井的終點（即水平段指端），在高壓力作用下，增強了采出井水平段指端的產(chǎn)液能力（使水平采油井指端位于高壓區(qū)）。與水平采油井起點（水平段根部）處相對應(yīng)的是水平注水井的終點（指端），注入壓力最低，在低壓力作用下，降低了采出井水平段根部的產(chǎn)液能力（使水平采油井的根部位于低壓區(qū)）。這也就是通過水平采油井水平段外部壓力降來平衡水平段內(nèi)的壓力降,通過這種平衡，可以使水平采出井各水平段的產(chǎn)液能力接近相同，使水平注入井各水平段吸液能力接近相同。4、調(diào)剖劑注入過程中可將水平井作為注入井進行管理。水平井注堵水劑的量較大，長1000米水平段要注入堵水劑數(shù)萬立方米，需較長的注入時間。在注堵水劑的過程中，為使堵

11、水劑正常擠注，其兩側(cè)的井必須同時采液，水平井可按水平注入井管理，其兩側(cè)垂直生產(chǎn)井的產(chǎn)油量（約數(shù)千方）就可收回水平堵水井的投資，這也是優(yōu)于其它方法的一個重要特點（即產(chǎn)能建設(shè)過程也是生產(chǎn)過程）。四、水平井注堵水劑解決三大矛盾的方法與現(xiàn)有技術(shù)的對比分析1、與水平井直接采頂部剩余油的對比分析。目前，我們常用水平井開采頂部剩余油。水平井調(diào)剖堵水與該方法相比，可大幅度提高采收率，表現(xiàn)在：（1）在油層縱向上，頂部剩余油采收率高。經(jīng)過一段時間的開采，直接開采頂部剩余油的水平井很快會被頂部剩余油內(nèi)形成的大孔道和厚油層底部水淹沒。因此，水平井直接開采頂部剩余油的左右寬度有限，頂部剩余油采收率不高。假設(shè)水平井直接開

12、采頂部剩余油左右寬度為b，水平調(diào)剖堵水井注入調(diào)剖劑左右寬度為B，則水平調(diào)剖堵水開采的頂部剩余油的左右寬度應(yīng)為B+b，其頂部剩余油采收率遠高于水平井直接開采方式，如圖5和圖6所示。（2）在高含水油層平面上，水平井調(diào)剖堵水可開采滯留區(qū)等剩余油（即通過解決平面矛盾使油層平面上不留死角），如圖1所示。由于水平井直接采油極易被水淹，因此，水平井無法直接開采這部分剩余油。（3）水平井壓裂后注堵水劑，可有選擇性地封堵高水淹層，并通過垂直井的注、采將低水淹層的油采出（即解決層間矛盾）。而水平井壓裂后采油，優(yōu)先進入水平井的是高水淹層的水，低水淹層的油卻難于進入水平井。因此，層間矛盾對水平井壓裂后直接采油產(chǎn)生不利

13、影響，是無法解決層間矛盾的。（4）水平井直接采油對水平段的鉆進軌跡精度有嚴格的要求，稍有偏差，就易鉆入高水淹區(qū)，而造成廢井，或水平段鉆入隔層，造成水平段的丟失。而水平井注堵水劑則對水平段鉆進軌跡精度要求不很嚴格，不容易失敗。（5）本方法可使水平井在高含水厚油層推廣，而高含水油層對水平井直接采油來說，還是禁區(qū)。死水區(qū)注水井250m頂部剩余油沖刷區(qū)沖刷區(qū)水平調(diào)剖堵水井Bb/2b/2水平井水平段注入堵水劑250m水平井直接采油注水井頂部剩余油底水b 圖6 水平井直接開采頂部剩余油圖5 水平調(diào)剖堵水井封堵底部注水道開采頂部剩余油2、與深度調(diào)剖的對比分析。深度調(diào)剖主要是想要封堵遠離注水井一定深度內(nèi)油層的

14、大孔道，來緩解三大矛盾，但該方法不能徹底解決三大矛盾。從實際應(yīng)用看，調(diào)剖深度總是受到限制。以250m間距的五點法基礎(chǔ)井網(wǎng)為例，調(diào)剖深度僅能達到80m左右，超過這個深度后，再增加調(diào)剖劑注入量，則增油效果不再增加，而剩余油多分布在80m以外的區(qū)域，如圖1所示陰影部位，深度調(diào)剖無法達到最佳堵水位置。另外，深度調(diào)剖堵塞大孔道后，注入水流在油層平面上并不能徹底改變流動方向，只是在大孔道附近重新開辟一條通道（只是繞過調(diào)剖劑），只是擴大了波及體積，原剩余油富集的滯留區(qū)仍為滯留區(qū)，深度調(diào)剖不能徹底解決三大矛盾是其無法大幅度提高采收率的根本原因。本方法能夠在最理想位置處實施封堵（即實現(xiàn)在最佳位置處的液流轉(zhuǎn)向），

15、這一點是深度調(diào)剖無法比擬的。如圖1和圖2所示，在五點法中，調(diào)剖劑封堵位置正是剩余油最多的位置（實現(xiàn)了用最少的堵水劑控制最多剩余油的目的）。因此，在注入相同量堵水劑的前提下，用水平井注入堵水劑控制的剩余油要遠多于深度調(diào)剖控制的剩余油。另外，水平井調(diào)剖堵水后，再結(jié)合垂直井注采系統(tǒng)調(diào)整，可使注水流動方向改變45，直接沖刷剩余油富集區(qū)，使剩余油富集區(qū)塊變?yōu)樽⑺ǖ溃醋優(yōu)橹髁魉€），徹底消除垂直井注采過程中產(chǎn)生的滯留區(qū)（即不留死角），這是大幅度提高剩余油采收率的根本所在，如圖1所示。3、與加密井、小井距及注采系統(tǒng)調(diào)整相比。目前，為了提高油田采收率，通過小井距、井網(wǎng)加密等方法調(diào)整地下注采關(guān)系，試圖改變注

16、水流動方向。但這種方法并沒有真正封堵注水通道及大孔道，相當一部分注入水仍沿大孔道流動，致使采收率提高不理想。而且由于大規(guī)模的地面建設(shè)和井網(wǎng)加密，使油田環(huán)境千瘡百孔，建設(shè)投資及生產(chǎn)成本也隨之上升，這種采油方法屬于破壞性開采，是以犧牲環(huán)境和提高成本為代價的。與小井距和井網(wǎng)加密相反，本方法在大幅度提高采收率和降低生產(chǎn)成本的同時，是把建設(shè)投資用在地下，地面建設(shè)規(guī)模（即井網(wǎng)密度及配套設(shè)施）要大幅度下降，減少了對油田環(huán)境的破壞，該方法屬于綠色環(huán)保型采油法。目前，大慶油田主力層進入特高含水期，井間距達到125m。如果仍延用傳統(tǒng)井網(wǎng)加密的辦法提高采收率是行不通的，首先井間距過小，則井間矛盾或者說井間干擾就加大

17、，使垂直井網(wǎng)加密不再可能；另外，過密的井網(wǎng)需要過密的管道及電力線路相配合，使整體地面設(shè)施紛繁復雜。水平井注調(diào)剖劑堵水則可同時解決井間矛盾和地面配套設(shè)施過密的兩項矛盾，是未來高含水主力油層進一步提高采油率的有效方法。4、與聚合物驅(qū)油相比。聚合物驅(qū)油是通過增加注入液粘度來擴大其在油層中的波及體積，但大孔道仍要消耗大量驅(qū)替液，使該方法只能是緩解石油開采過程中的三大矛盾，并沒有徹底解決三大矛盾。因水平井調(diào)剖堵水能徹底解決三大矛盾，使其與聚合物驅(qū)油相比有更多的優(yōu)點：（1）采收率高。聚合物驅(qū)油最終會在滯留區(qū)內(nèi)有留有剩余油。而水平調(diào)剖堵水井組注入堵水劑并結(jié)合垂直井注采系統(tǒng)調(diào)整后，使注入水改變流動方向，直接沖

18、刷剩余油，徹底消除原油滯留區(qū)，對剩余油沖刷的更徹底。也就是說該方法可使水驅(qū)和聚驅(qū)沖刷不到的區(qū)域受到直接沖刷，實現(xiàn)水找油的目的。 （2）基建投資低。為滿足注聚需要，在地上建設(shè)了龐大的設(shè)施，這些設(shè)施包括助劑廠、聚合物配制站、注聚站、注聚井、電力設(shè)施、各類管道、道路、含聚污水處理站等，使百萬噸產(chǎn)能建設(shè)投資居高不下。而水平調(diào)剖堵水井與聚驅(qū)相比，只是鉆水平井與注堵水劑、垂直井注采系統(tǒng)調(diào)整，井網(wǎng)密度及地面配套設(shè)施要大大減少。以在垂直井排間距為250m的五點法為例，每4口水平段長1000m的水平堵水井就可控制1平方公里的剩余油，而且在水平井注入堵水劑的過程中，其兩側(cè)生產(chǎn)井的產(chǎn)油量就可收回水平井堵水的投資（即

19、建設(shè)過程也是生產(chǎn)過程），這也是優(yōu)于聚驅(qū)的一個重要特點。（3）生產(chǎn)成本低。為滿足注聚需要，要消耗大量清水、電力、聚合物干粉，并增加了采出液處理難度。而水平調(diào)剖井只需要注堵水劑，堵完后，原注水通道被完全封死，因此注入水量要大大減少，產(chǎn)液含水將大幅度下降，產(chǎn)油量上升，生產(chǎn)成本不僅不會上升，還要下降。（4）最終結(jié)果好。聚驅(qū)后，除地下滯留區(qū)的油沒采完和地面留的大量“建筑垃圾”外，沒有給更新的技術(shù)留下太多有用的東西。而水平調(diào)剖堵水井除調(diào)剖劑失效是個損失外，它還給新技術(shù)留下了水平井，這些水平井為開采附著在砂巖體的殘余油提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，即通過水平井組注三元等可更進一步開采附著在砂巖體上的殘余油。（5）適用范圍

20、廣。在不適于聚驅(qū)的低滲透油層，可以試用這種方法。聚驅(qū)溶液要在低滲油層中走幾百米，很容易堵井，而水平井只需注幾米半徑的堵水劑就可封堵注水通道，在低滲油層中用水平段注幾米半徑的堵水劑是很容易實現(xiàn)的。五、結(jié)束語目前，為了調(diào)整水平井水平段產(chǎn)、注液剖面，已有部分水平井注調(diào)剖劑的實例，但仍沒有跳出水平井直接采油的圈子，無法使水平井在高含水油層獲得廣泛應(yīng)用。但這些實例表明，用水平井注堵水劑在現(xiàn)有技術(shù)條件下是可以實現(xiàn)的，只需再將注調(diào)剖劑的水平井與其兩側(cè)的垂直井構(gòu)成相互協(xié)調(diào)配合的統(tǒng)一整體，就可實現(xiàn)液流在最佳位置處的轉(zhuǎn)向，使驅(qū)替液只沖刷剩余油，從而大幅度地提高采收率。目前可在地下呈空間曲線鉆進的階梯水平井技術(shù)和分

21、枝水平井日益成熟，地下剩余油描述越來越精確。我們對這些新的水平井進行選擇性射孔和壓裂，并注入選擇性堵水劑，可在千米之下的油層內(nèi)更為徹底地封堵注水通道和大孔道，再結(jié)合垂直井的注采系統(tǒng)調(diào)整，可使油層內(nèi)每個角落受到徹底沖刷，可使油田采收率接近100%。水平井壓裂縫填充覆膜砂建立透油阻水篩的采油方法摘 要：大慶、勝利等油田經(jīng)過多年開發(fā)，采出液含水高達94%，但地下仍有50%以上的原油無法開采。為了控制產(chǎn)液含水上升，通過砂覆膜技術(shù)，使普通砂具有增強水表面張力并破壞油表面張力的功能（即親油憎水功能），從而使具有透油阻水功能的孚盛砂應(yīng)運而生。但目前只是沿用傳統(tǒng)技術(shù)，該覆膜砂被直接用作油井壓裂縫的支撐劑，采油

22、過程中油層和井筒內(nèi)的巨大壓力差，使大量水透過孚盛砂縫隙被壓入井筒并擠占油的流動空間，使其透油阻水功能蕩然無存，產(chǎn)液含水仍居高不下；另外由于井筒附近壓力梯度大而剩余油少，使放置在該區(qū)域的孚盛砂對遠離油井的剩余油富集區(qū)作用小，不能提高油田最終采收率，其結(jié)果是只能加快井筒附近的采油速度。水平井技術(shù)雖然已是成熟的技術(shù)，但僅局限于直接采油，由于水平井怕水的缺點，使其不能在高含水主力油層獲得應(yīng)用。為避免該覆膜砂和水平井應(yīng)用中存在的問題，設(shè)想出水平井垂向壓裂縫填注覆膜砂建立透油阻水篩的采油方法。該采油方法同時避免了孚盛砂和水平井各自的弱點，發(fā)揚了其各自的優(yōu)點，可使其在高含水主力油層獲得廣泛應(yīng)用。一、具有透油

23、阻水功能的孚盛砂直接用作裂縫支撐劑存在的不足按目前傳統(tǒng)方法，孚盛砂直接用作油井壓裂縫的支撐劑，被放置在油井高壓力梯度（即沖刷強度高）、高含水區(qū)內(nèi)，使其透油阻水功能幾乎蕩然無存，使其應(yīng)用效果遠未達到最佳狀態(tài)。這可通過油井底部驅(qū)替壓力差、壓裂縫與剩余油在油層的分布形式兩方法進行預(yù)測。1、通過驅(qū)替壓力預(yù)測。這可從下表試驗記錄中得到預(yù)測，在下表的油水混驅(qū)一欄中，當驅(qū)替壓力從0.025 MPa增加到0.048 MPa后，過濾后液中油水體積比由6：4變化為5.8：4.2。這一變化說明，隨著驅(qū)替壓力的升高，過濾后液中含水在上升，孚盛砂的選擇性在降低。表1 5：5油水混驅(qū)透過孚盛砂試驗數(shù)據(jù)驅(qū)替液流速（mL/m

24、in）驅(qū)替壓力（Mpa）濾后油水比例水50.033/100.052/油水同驅(qū)50.025油水體積比6：4100.048油水體積比5.8：4.2油50.11/100.023/在油井實際生產(chǎn)過程中，抽油機上抽過程中油水混合液要在0.5MPa以上的壓力下進入油井，這個壓力是試驗壓力的10倍。在如此高的壓力下，進入井筒內(nèi)部混合液的油水比例與井筒外部油水混合液的油水比例是相差無幾的，使孚盛砂選擇性蕩然無存，需要全新的使用方法來改變這種狀況。2、根據(jù)壓裂縫與剩余油在油層的分布形式預(yù)測。在油層中，剩余油主要富集的壓力梯度最小的區(qū)域內(nèi)，一般在油水井中間和分流水線上。而在壓力梯度大的區(qū)域內(nèi)，因水流沖刷強度大，剩

25、余油就最少、含水最高，一般在油水井筒附近區(qū)域。因最靠近井筒部位與井筒內(nèi)部之間的壓力梯度最大，所以大部分油井產(chǎn)液是透過最靠井筒部位的一小段孚盛砂（即壓裂縫根部的孚盛砂）進入井筒，這部分產(chǎn)液含水高（主力油層高達94%），它的進入擠占了遠離井筒的剩余油富集區(qū)液體進入油井的空間（也就是井筒附近高含水混合液優(yōu)先于遠離井筒高含油混合液進入井筒），如下圖1所示。注水井采油井難于進入油井的裂縫端部石油（也是石油最富集的區(qū)域）壓力梯度最大的區(qū)域（也是貧油區(qū)）壓力梯度最大的區(qū)域（也是貧油區(qū)）高含水混合液透過裂縫根部進入油井圖1 孚盛砂壓裂縫無法開采剩余油富集區(qū)石油示意圖這樣的結(jié)果只能是用孚盛砂作支撐劑開采的多為井

26、筒附近的高含水液體，而裂縫端部的剩余油富集區(qū)內(nèi)石油受效甚微。因此，用該傳統(tǒng)方法提高油層的最終采收率難度很大，只能是提高采油速度，迫切需要全新的應(yīng)用方法來提高孚盛砂的應(yīng)用效果。按照孫子兵法，只有知道自己的優(yōu)點和缺點，又知道敵方強弱虛實，按照避實擊虛的作戰(zhàn)原則，以己之長克敵之短，才能百戰(zhàn)不殆。據(jù)此原理，孚盛砂應(yīng)該避開井筒附近壓力梯度大且剩余油少的區(qū)域，轉(zhuǎn)而應(yīng)該去攻擊壓力梯度小且剩余油多的區(qū)域，只有通過這種避實擊虛的方法，才能充分發(fā)揮孚盛砂低壓下嚴格的選擇性優(yōu)點，克服其高壓漏水的缺點，將剩余油富集區(qū)內(nèi)的石油全部采出。為此設(shè)想出了用孚盛砂建立透油阻水篩的采油方法。二、透油阻水篩采油方法簡介油田采用注水

27、開發(fā)后，其采油方式是通過注水井注入的水（或聚合物水溶液、三元注入液等）來驅(qū)動原油進入采油井。但隨著原油的采出，在采出原油的位置處形成了大量的走水通道，注入水沿著這些通道進入采油井，使油田采出液中的含水迅速上升、含油下降。目前綜合含水已高達94%，但地下仍有50%以上的原油無法采出。為了截斷注入水在油層中的流動、增強油的流動性，降低出水量、增加出油量，我們可以在注水井和采油井中間的水平井垂向壓裂縫內(nèi)，用孚盛砂作支撐劑在油層中建立一道“透油阻水篩”來過濾油水混合物，使原油透過篩子流向油井，而水被阻擋在篩子的另一側(cè)。該透油阻水篩將原油開采區(qū)分隔成注水區(qū)和采油區(qū)，如圖2所示的單一油層內(nèi)建立的透油阻水篩

28、及生產(chǎn)過程橫斷面圖，圖3為多小油層內(nèi)建立的透油阻水篩及生產(chǎn)過程橫斷面圖，此時可恢復油田早期籠統(tǒng)注采的開采方式。注水井采油井水平井垂直段注水區(qū)采油區(qū)水平段垂直射孔壓裂后形成垂向裂縫面，縫內(nèi)注入孚盛砂后建立的透油阻水篩（位于壓力梯度最小區(qū)域內(nèi)）。水平井水平段剩余油被水擠過篩子的剩余油壓力梯度最大的區(qū)域壓力梯度最大的區(qū)域注入水把油擠過篩面圖2 單一主力油層內(nèi)建立透油阻水篩及生產(chǎn)過程橫斷面圖壓力梯度最大的區(qū)域壓力梯度最大的區(qū)域被水擠過篩面的剩余油把油擠過篩面的水水平井水平段位于壓力梯度最小區(qū)域內(nèi)的透油阻水篩采油區(qū)注水區(qū)隔層采油井水平井垂直段注水井圖3 多油層內(nèi)建立透油阻水篩及生產(chǎn)過程橫斷面圖三、透油阻

29、水篩堵水效果預(yù)測孚盛砂的性能和驅(qū)替壓力（或液體通過的流量）決定了透油阻水篩的堵水效果。根據(jù)室內(nèi)演示試驗，水在驅(qū)替壓力極低時是無法透過孚盛砂的，但隨著驅(qū)替壓力的升高，水分也會透過孚盛砂的縫隙。而按本方法設(shè)計的透油阻水篩兩側(cè)壓力差是極低的，其估算過程如下：按油水井間距200米、油水井間壓力差為5Mpa計算，則厚度為1cm的篩面兩側(cè)壓力差為（120000）5=0.00025Mpa，其壓力差僅相當于2.5cm高水柱壓力，根據(jù)室內(nèi)物理模擬試驗，水分在這樣低的壓力下是無法透過孚盛砂的，即達到滴水不漏的效果。與此相反，孚盛砂直接用作垂直井裂縫支撐劑時，其承受的液流壓力差超過0.5MPa，如此大的壓力差，又在

30、含水量最高的區(qū)域，使其透油阻水功能已不太明顯。另外，我們也可模擬實際生產(chǎn)情況，根據(jù)透過篩面液體的流量來判斷其阻水效果。按水平段長1000米的水平井在厚10米的油層中建立了油水過濾篩計算，其過濾面積為10000m2；其注水區(qū)側(cè)有5口注水井，每口井每天注水量為60m3；則每天有5602=150m3的液體透過10000m2的篩面，其透過篩面的平均厚度僅為15010000=0.015m，即每天透過孚盛砂的液體厚度僅有1.5cm。根據(jù)室內(nèi)演示試驗，如此低的液體流量只能是原油，不可能是水，所以用孚盛砂建立的透油阻水篩可使堵水效率達到100%，即達到滴水不漏的效果。同樣的估算可知，孚盛砂直接用于垂直油井壓裂

31、支撐劑時，每天透過1平方米孚盛砂的液體流量高達90m ，是過濾篩流量的6000倍。在如此高流量的沖刷下，又在最高含水區(qū)域內(nèi)，使其透油阻水功能已不太明顯。四、如何在油層中建立透油阻水篩透油阻水篩在油層中的展布形狀完全受水平井壓裂縫的控制。為使篩子在油層中呈垂直于水流方向的鉛垂面且使裂縫盡可能地加寬，水平井水平段須進行垂向密集射孔，而且水平段的走向要盡量與地層的水平最小地應(yīng)力方向垂直，如圖4所示。為了提高射孔密度、加寬裂縫寬度、減少裂縫長度，以達到要求的裂縫面尺寸（即篩面尺寸），也可以只進行向上或向下的單向射孔后壓裂。水平井垂向射孔壓裂時，重力對裂縫啟裂方向無影響，其開裂方向僅受水平地應(yīng)力的影響。

32、當水平段垂直于水平最小地應(yīng)力時，可使裂縫面垂直于水流方向（也就是順著水平井水平段方向），并使裂縫向下、向下垂向延伸；密集射孔后壓裂可使各條裂縫貫通為一個裂縫面并使裂縫面盡可能加寬。如此這般就能夠得到我們所需要的裂縫形狀，注入孚盛砂后就得到了想要的透油阻水篩。水平最小地應(yīng)力水平最大地應(yīng)力垂向裂縫面內(nèi)注入孚盛砂建立透油阻水篩裂縫面長度可達2800m圖4垂直于最小水平應(yīng)力水平井垂向射孔壓裂建立的豎向裂縫面五、利用透油阻水篩采油的具體過程若要利用透油阻水篩大規(guī)模地開采其兩側(cè)的剩余油，其開采過程可分為三個階段：第一階段，如圖2或圖3所示，由于篩子兩側(cè)壓力差的估算值僅有0.00025MPa，在此低壓下原油

33、優(yōu)先透過篩子，并聚積在篩子的采油區(qū)一側(cè)，而水被截留在注水區(qū)并擠占原油空間。待注水區(qū)全部剩余油進入采油區(qū)后，由于沒有原油通過篩子，則注水區(qū)內(nèi)壓力會陡然升高，并使水穿過篩子繼續(xù)推動采油區(qū)內(nèi)的石油進入采油井。第二階段，如圖7所示，待采油區(qū)采出液含水上升到一定高度后，就沒有進一步開采的價值，但采油區(qū)內(nèi)仍有大量剩余油無法開采，此時應(yīng)將原注水井改為采油井、原采油井改為注水井，也就是原采油區(qū)變?yōu)樽⑺畢^(qū)、原注水區(qū)改為采油區(qū)，使原采油區(qū)剩余油反向透過篩子，并聚積在篩子的另一側(cè)。把油擠過篩面的注入水水平井垂直段注水井改采油井壓力梯度最大的區(qū)域壓力梯度最大的區(qū)域剩余油被水擠過篩子的剩余油水平井水平段位于壓力梯度最小

34、區(qū)域內(nèi)的透油阻水篩注水區(qū)采油區(qū)圖7 透油阻水篩采油的第二階段示意圖第三階段，如圖8所示，原油反向透過篩子后，再將注水井停掉、而油井改為注水井且水平井改為采油井，使聚積在篩面的油在注水壓力作用下透過壓裂縫進入水平井并被采出。上述注水區(qū)和采油區(qū)之間的轉(zhuǎn)化過程，改變了液流通過篩子的方向，從而實現(xiàn)了篩子在油層中左右移動的效果，最終將其兩側(cè)剩余油過濾后采出，使采收率接近100%。再改為注水井水平采油井停產(chǎn)井生產(chǎn)區(qū)透油阻水篩水平井水平段過濾后剩余油被水平井采出的石油圖8 透油阻水篩采油的第三階段示意圖六、透油阻水篩采油法相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點除油田注水開發(fā)外，目前大慶油田正開展大規(guī)模的聚合物驅(qū)采油，并正準備

35、進行三元復合驅(qū)采油。但透油阻水篩采油法與這些現(xiàn)有技術(shù)相比具有采收率高、基建投資低、生產(chǎn)成本低、保護環(huán)境等諸多無法比擬的優(yōu)點。（一）采收率高。目前，大慶油田水驅(qū)、聚合物驅(qū)、三元復合驅(qū)技術(shù)全部應(yīng)用后，最高可使大慶油田的采收率突破60%，而利用透油阻水篩采油法具有堵水效率高、堵水時間長、堵水位置佳等優(yōu)點，可使采收率逼近100%。 首先是孚盛砂堵水效率高。在建立透油阻水篩前，水驅(qū)時流過篩斷面的液流中含油只有6%，聚驅(qū)和三元復合驅(qū)僅能使流過篩斷面液流含油升高到20%。而用孚盛砂構(gòu)建的透油阻水篩在低壓差下具有超強的透油阻水選擇性，可達到滴水不漏的效果，也就是可使流過篩斷面的液流含水降低到0%，含油升高到1

36、00%，這一點已在物理模擬試驗中得到驗證。注入水全部被篩子阻擋在注水區(qū)并將原油驅(qū)離出注水區(qū)而進入采油區(qū)。其次是孚盛砂堵水時間長。聚合物驅(qū)和三元復合驅(qū)開采年限短，聚驅(qū)和三元驅(qū)時，隨著原油的采出，在原油采出位置處留下更多的走水通道，使流過篩斷面液流含水由94%降低到80%再回升到94%僅需5年時間，之后繼續(xù)開發(fā)的價值就很小了。現(xiàn)有任何其它堵水方法也都存在著隨著原油開采而走水通道逐步擴大的問題。而透油阻水篩是由高強度覆膜砂構(gòu)成，耐酸耐堿，在地層條件下永不失效，這一點負責該覆膜砂應(yīng)用的技術(shù)人員是最清楚的。油水同驅(qū)的情況下，油優(yōu)先通過篩子，只要有原油通過篩面，壓力差就不會升高，水就被徹底封堵。其篩面不會

37、出現(xiàn)因部分原油的采出而走水通道擴大的問題，直到全部原油通過篩面后，水才會在陡然升高的壓力下穿過篩子。第三，堵水位置佳。透油阻水篩將孚盛砂展布在壓力梯度最低的剩余油富集區(qū)內(nèi)，在地層中實現(xiàn)最佳位置處堵水，可將富集區(qū)內(nèi)的大部分剩余油采出。 目前，全世界現(xiàn)有各種調(diào)剖堵水方法都不能在最深位置處實現(xiàn)堵水，即不能在剩余油最富集區(qū)內(nèi)堵水。第四，可提高注水驅(qū)替效率。在建立油水過濾篩前，為避免注水井和采油井間的水竄影響，注水井必須在低于破裂壓力條件下注水（或注聚合物溶液等）；油水過濾篩建立后，只要注水井壓裂縫長度不超過篩面，就可進行超破裂壓力注水，這樣可大幅度地提高低滲區(qū)剩余油的驅(qū)替效果。（二）基建投資低。目前，

38、利用聚驅(qū)或三元復合驅(qū)開發(fā)1km2的剩余油約需基建投資約1.5億元（參考薩北開發(fā)區(qū)北三東西塊二類油層弱堿三元復合驅(qū)工業(yè)性示范工程數(shù)據(jù)），工程內(nèi)容包括新鉆井、機桿泵、地面設(shè)施（包括管線、電力線、道路、配注站、油水分離處理站等）；而利用過濾篩采油，其工程內(nèi)容只包括新鉆水平井、水平井壓裂后填孚盛砂，其余注水井和采油井均利用現(xiàn)有老井。水平段長1000m的水平井在垂向上建立上、下兩條5m長的裂縫面，填砂后就可形成1000（5+5）=10000m2的篩子面。如果裂縫的平均寬度為1cm，則每口水平井需填注100000.01=100m3的孚盛砂。按水平井間距200m計算，每平方公里需5口，孚盛砂價格按6000元

39、/m3計算，開發(fā)1平方公里需孚盛砂費用為51006000=300萬元，加上鉆水平井和壓裂費用，開發(fā)1平方公里的總費用也不超過5000萬元，只相當于聚驅(qū)或三元驅(qū)基建投資的三分之一。（三）生產(chǎn)成本低。過濾篩采油生產(chǎn)成本在以下幾方面低于現(xiàn)有技術(shù)：1、地下無需藥劑成本。目前正在應(yīng)用的聚合物驅(qū)油技術(shù)和將要推廣應(yīng)用的三元復合驅(qū)技術(shù)，僅藥劑就使噸油成本增加333元左右，占原油銷售價格的6.5%。而透油阻水篩采油過程中，注入水中不需要任何藥劑，降低了藥劑成本，可使原油價格直降6.5%左右。2、地上油水分離成本明顯降低。三元復合驅(qū)是在地下通過表面活劑促進油水乳化融合后開采原油的，而采出的油水混合物在地上又要進行

40、油水分離，在地上需通過加藥破乳、加熱電脫破乳過程促進油水分離，其地下油水融合過程（即乳化過程）和地上油水分離過程（即破乳過程）是完全相反的，這無疑增加了地上油水分離成本。而過濾篩采油在地下就進行了油水分離過程，其采出液不含任何影響地上油水分離破乳的藥劑，其油水分離成本必然大幅度降低。3、污水處理及回注成本大幅度降低。因透油阻水篩的堵水效率達100%，該采油法可使產(chǎn)液含水大幅度下降，從而可進一步降低污水處理及污水回注的成本。目前大慶油田每年有3億多立方米的污水需要處理并回注，其成本在總成本中占有很大的比例，油水過濾篩采油后，需要處理并回注的污水量將會大幅度下降，其成本也必然會大幅度降低。4、避免

41、了聚合物驅(qū)和三元復合驅(qū)在生產(chǎn)中的各項技術(shù)難題。聚合物驅(qū)油和三元復合驅(qū)油方法中，主要存在兩大技術(shù)難題：（1）因采出液中含有大量藥劑，對油田生產(chǎn)設(shè)施造成了嚴重的不良影響，主要表現(xiàn)在對油田設(shè)施的腐蝕、生產(chǎn)過程中的結(jié)垢、堵塞油層以及采出液出砂嚴重等諸多問題；（2）目前由于三元復合驅(qū)采出液中表活劑的存在，使油水分離和污水達標處理異常困難。這兩大問題是三元復合驅(qū)十幾年來不能全面推廣的兩個重要原因，并為其投入了大量的科研經(jīng)費。而利用油水過濾篩采油法，因其采出液中不含任何腐蝕性、促結(jié)垢、促乳化的藥劑，使油田設(shè)施腐蝕、結(jié)垢、堵塞油層、出砂、油水分離及污水處理等各項難題不攻自破。5、減少了生產(chǎn)過程中油水井、站的維

42、修成本。聚合物驅(qū)油和三元復合驅(qū)需要大規(guī)模地增加油水井數(shù)，新建大量站所，這些設(shè)施在生產(chǎn)過程中必然增加其維修維護成本。而油水過濾篩采油無需這些地面設(shè)施，也就不需要這些維修成本。（四）保護環(huán)境目前為了確保大慶4000萬噸原油穩(wěn)產(chǎn)，聚合物驅(qū)油和三元復合驅(qū)油技術(shù)均利用垂直井反復加密提高產(chǎn)量（如薩北開發(fā)區(qū)北三東西塊二類油層弱堿三元復合驅(qū)工業(yè)性示范工程使每平方公里面積內(nèi)增加油水井55口），其結(jié)果是每年在大慶油田地上新建數(shù)千口油水井及大量配套設(shè)施，如配制注入站、污水處理站、管線、電線、道路等，這些油田設(shè)施使周邊環(huán)境千瘡百孔，管線、電線及道路等縱橫交錯，井、站等星羅棋布，嚴重地破壞了油田環(huán)境，建設(shè)投資和生產(chǎn)成本也隨之大幅度上升，這兩種技術(shù)是以犧牲環(huán)境為代價的掠奪式油田開發(fā)，必須盡快用更高效環(huán)保的技術(shù)加以代替。而油水過濾采油法可使具有少井高產(chǎn)特性的水平井技術(shù)大面積地應(yīng)用于高含水主力油層，僅5口長1000米的水平井與老井網(wǎng)結(jié)合，就可開采1km2的石油，其新鉆井密度不到三元復合驅(qū)的十分之一，實現(xiàn)了少井高產(chǎn)的效果，并大幅度地減少了地面設(shè)施的建設(shè)，保護了地面環(huán)境。另外，聚合物驅(qū)油和三元復合驅(qū)油對水質(zhì)要求極高，各類藥劑的生產(chǎn)加工