来源:中国石化报 时间:2023-06-19 10:00
“这段时间,咱们厂区域的三采整体成效不错,但有些井注了聚合物之后,效果还不是很理想,咱们再想想办法。”6月6日,河南油田采油一厂地质研究所所长张薇组织三采项目组人员讨论解决部分注聚井效果不理想的方法。
三采技术是三次采油技术的简称,是河南油田目前提高采收率的主要技术,通过给油藏注入化学剂,把难采的油驱替出来。今年以来,河南油田系统精准地筛选评价剩余资源,针对不同类型油藏的特点,攻关形成微乳液驱提高采收率技术、降黏复合驱提高采收率技术等。今年前5个月,河南油田利用这些三采技术增油5.6万吨。
精挑细选储量接替“沃土”
河南油田于1977年投入开发,经历天然能量、注水开发后,常规水驱效益变差。“九五”时期,河南油田就“炼制”了三采技术这一“灵丹妙药”。截至今年3月底,三次采油技术已经应用29个区块,动用地质储量9353万吨,累计增油317万吨,有效延长了高效开发期。
目前,河南油田未动用三采总储量还有8100余万吨,其中,近60%为高温油藏。这类油藏动用难度大,三采产量处于低位运行状态。
“想多产粮食,先要找到肥沃的土地。要提升三采产量,就必须先找到优质的‘地源’。”河南油田勘探开发研究院副院长、化学驱提高采收率技术项目技术首席李洪生说。
此前,河南油田已进行过4次三采资源评价,但都是建立在以前技术基础上的评价。技术在不断进步,技术适用的油藏范围也在不断扩大。河南油田根据油藏物性、采出程度、综合含水率等指标和技术适用性等条件,逐个单元、油层、井组精细筛选评价剩余的三采资源,确保找到的储量能够经济有效开采。
截至5月底,河南油田对双河、下二门、魏岗、王集、古城等区块的44个单元400个单层进行了分类筛选评价,确定了7个接替区块,覆盖地质储量1186万吨,可增加可采储量85.2万吨,提高采收率7.2个百分点。
摸清更多油藏“脾气”
河南油田部分油藏温度在95摄氏度以上,注入聚合物的性能经常被高温破坏,驱油效果不理想,还增加了生产成本。对此,科研人员经过近10年攻关,研发出耐高温、黏度大、流动性强的高效纳米微乳液驱油体系。今年,他们将在Ⅶ1-3层系4个井组开展高效纳米微乳液驱先导试验。
河南油田的油藏有高温、普通稠油、低渗透等类型。经历几十年开发,地下油藏发生了各种各样的变化,注入和采出难度大、自然递减增大、稳产难度加大。“九五”时期形成的交联聚合物驱技术、三元复合驱技术等虽然达到国际先进水平,但逐渐不适应现有油藏的“脾气”。
要提升所有油藏的采收率,就必须不断丰富完善技术体系,形成技术的有序接替,“挖”出不同类型油藏里的油。
针对三类四类高温油藏、普通稠油油藏、低渗透油藏,河南油田开展纳米微乳液驱、2D智能纳米黑卡驱、降黏复合驱技术攻关,提高原油的流动能力。
在降黏复合驱技术、微乳液驱技术攻关研究取得突破性进展的基础上,他们完成了双河油田核二段稠油降黏复合驱方案、双河Ⅶ1-3层系纳米微乳液驱方案编制,控制储量175万吨,增加可采储量8.14万吨,提高采收率4.7个百分点,为三采区块有序接替、增油量的稳步增长奠定了技术基础。
研发新配方攻关新技术
注入油藏的聚合物也会受油藏和水的影响而失去“黏力”。
河南油田绝大多数油藏都进入了特高含水期。此类油藏含水高,横向上生油能力不一,纵向上层间差异大。注入的聚合物窜流严重,而且每层情况也不尽相同,三采技术应用效果逐步变差。
对此,河南油田研发了黏度和弹性更高的聚合物配方,把聚合物的黏度提高两倍以上,既增强驱油能力,又有效封堵高渗透通道,在古城B125区块、双河Ⅱ4-5等层系应用后,单元综合含水率明显下降,高渗透通道也被有效封堵。针对江河区域配聚水含硫高造成聚合物黏度下降的问题,河南油田研发了抗硫聚合物,在4个正注聚单元推广应用,覆盖储量1500万吨。
针对不同油藏注聚效果差异,河南油田攻关形成了不同注聚阶段不同区域合理配液配注、强边水油藏边水控制、注采耦合轮换开采等技术。今年以来,河南油田应用不同注聚阶段不同区域合理配液配注技术65井次,日增产23.2吨;在强边水区块应用边水控制技术日增产3吨;在H2Ⅳ油组应用注采耦合轮换开采技术3井次,单元聚驱效果明显改善,日增油2.4吨。(本报记者 常换芳 通讯员 梁丽梅)
专家视点
化学驱提高采收率的技术进展与发展方向
化学驱是指向注入水中加入化学剂,以改变驱替流体的物理化学性质及驱替流体与原油/岩石矿物之间的界面性质,从而增加原油产量的一种开发方式。化学驱将化学与地质有机结合,通过向油层合理注入高效驱油剂来大幅度提高石油采收率,是多学科结合的前沿性科学技术。主要包括聚合物驱、聚合物/表面活性剂二元复合驱、表面活性剂/聚合物/碱三元复合驱、黏弹性颗粒/聚合物/表面活性剂非均相复合驱等。
化学驱是水驱“双特高”油田大幅度提高采收率的接替技术。随着油田开发进入中后期,地下油水分布更复杂,采油速度下降,生产成本上升,应用常规开发技术开采难度大。目前,我国中高渗透油藏整体进入“双特高”阶段,以大庆长垣、渤海湾复杂断块为代表的中高渗透油藏综合含水超过90%,可采储量采出程度超过80%,单一水驱面临技术和经济双重考验。尽管中高渗透油藏进入“双特高”阶段,但地质储量采出程度仅为40%左右,仍有大量原油滞留地下,剩余储量规模大,亟须转变开发方式,通过化学驱技术大幅度提高老油田采收率。
目前,我国是世界上化学驱工业化应用规模最大的国家。我国化学驱技术始于20世纪60年代,截至目前,已形成聚合物驱、三元复合驱、二元复合驱、非均相复合驱为代表的技术系列,在大庆、胜利、渤海、新疆、河南和辽河等油田实现工业化应用,动用地质储量超20亿吨,化学驱累计产油超4亿吨,累计增产原油2.5亿吨,年产油1400万吨以上,化学驱技术对老油田长期稳产发挥了不可替代的支撑作用。
中国石化经过数十年攻关实践,实现了化学驱技术在高温高盐油藏的工业化应用。中国石化化学驱资源以河流相为主,储层非均质性强,油藏温度为65~120摄氏度,地层水矿化度为6000~100000毫克/升,地下原油黏度以50~2000毫帕·秒为主,属于高温高盐稠油油藏。20世纪90年代,在胜利、河南等油田开展了三元复合驱矿场试验和聚合物驱矿场试验并推广应用,21世纪初至今,开展了二元复合驱和非均相复合驱技术矿场试验并推广应用。目前,高温高盐油藏聚合物驱、二元复合驱和非均相复合驱配套技术,在胜利油田和河南油田实现了工业化应用,聚合物驱、二元复合驱在江苏油田、江汉油田、中原油田开展了矿场试验,动用地质储量6.8亿吨,截至2022年,累计增油近3800万吨,为东部老油田增储稳油发挥了重要作用。
针对耐温抗盐难题,形成了高温高盐油藏聚合物驱配套技术,提出了实现聚合物增黏的路径和聚合物与原油合理黏度比技术界限,制定了不同类型油藏聚合物产品类型筛选及其浓度优选标准,目前,聚合物驱技术在高温高盐Ⅰ、Ⅱ类油藏实现工业推广,Ⅲ类油藏正开展矿场试验,覆盖地质储量4.1亿吨,累计增油2814万吨。
针对无碱条件下获得超低界面张力的难题,形成了聚合物/表面活性剂二元复合驱油技术,提出了以“油剂相似富集、阴非加合增效、聚表抑制分离”为核心的二元复合驱理论,以原油为原料研发出石油磺酸盐表面活性剂,并以其为主剂创建了二元复合驱油体系,目前,二元复合驱技术动用地质储量1.9亿吨,累计产油2236万吨,提高采收率10~20个百分点,已成为高温高盐油藏化学驱核心技术。
针对聚合物驱后油藏非均质性强和剩余油分散的难题,突破传统均相体系,创建了固—液非均相复合驱油技术,研发了软固体黏弹性颗粒驱油剂,与聚合物、表面活性剂均相水溶液构筑固液共存的非均相体系,实现了驱油剂在油藏深部的运移和高效驱替,拓展了二元复合驱应用领域。该技术已在中国石化规模化应用,“十四五”期间预计可覆盖地质储量1.5亿吨,延长老油田经济寿命期8~11年。
化学驱技术应用领域向更高温、更高盐、更高黏度、中低渗透油藏拓展。针对聚合物(受油藏温度和地层水矿化度制约)和表面活性剂(缺乏普适性)等驱油剂的局限性,亟须研发适合更苛刻油藏条件的新型驱油剂和驱油体系,攻关采收率70%的二元驱后非均相复合驱技术、高温高盐Ⅲ类油藏和中低渗透油藏复合驱油技术。(王友启)
(作者为石油勘探开发研究院高级专家)
胜利油田:化学驱技术“洗”出剩余油
2022年,胜利油田完成原油产量2340万吨,其中化学驱单元年产油270万吨,占比11.5%。
1992年以来,有7550余万吨原油是利用化学驱技术从地下岩石的孔隙中“洗”出来的,相当于胜利油田3年的产油量。截至目前,胜利油田89个区块6.3亿吨地质储量已应用化学驱技术。
化学驱技术在胜利油田的应用始于上世纪90年代,在经过多年勘探开发和高产稳产后,当时胜利油田进入特高含水开发阶段,整体平均含水率在90%以上,剩余油高度分散,效益开发面临极大挑战。
此前,很多国际石油公司先后对胜利油田化学驱可行性进行过评价,认为胜利油田油藏在高温、高盐、高原油黏度条件下不具备开展化学驱油的条件。
科研人员从引进吸收、集成创新到自主创新,经历室内研究、单井试验、先导试验、扩大试验、推广应用5个阶段,相继攻克了聚合物驱、二元复合驱、非均相复合驱等技术。
在胜利油田勘探开发研究院首席专家元福卿看来,化学驱技术是帮助老油田大幅度提高采收率和稳产上产的重要技术方法。多年来,他一直参与化学驱技术的攻关与研究,见证了胜利油田化学驱技术从最初的跟跑、后来的并跑到现在的领跑。
“十二五” 末,胜利油田的化学驱规模化推广再次面临新的挑战,优质资源已经基本动用完,尽管聚驱后非均相驱技术先导试验刚取得突破,但尚未开展扩大试验,同时,海上、Ⅲ类资源技术攻关尚未突破,工业化应用可实施储量受到严重制约。
对此,胜利油田研发适合不同油藏类型的驱油体系,在每年9月开展技术应用再评价,根据各层级试验的实施情况,动态更新化学驱可实施资源技术界限,明确第二年方案选区,把接替阵地落在实处。
“各类油藏试验相继取得突破,为胜利油田开辟了新的化学驱接替阵地,化学驱技术应用领域从水驱向聚驱后、从高温向更高温、从稀油向稠油、从陆上向海上拓展。”胜利油田油气开发管理中心副经理李绪明说。“十三五”末,化学驱规模化应用技术的可实施储量增至6亿吨,2019~2022年新投储量规模持续增长,2022年新投储量达4488万吨。
“十四五”期间,胜利油田将统筹大幅度提高采收率目标和经济效益,规模化推广非均相复合驱、降黏化学驱、海上化学驱等成熟技术,推动油田可持续高质量发展。(本报记者 于 佳 通讯员 刘梦雪 娄鑫娟 宋 敏)
中原油田:“一藏一策”提高采收率
“地下的岩石层在经过一、二次采油后,缝隙中还有部分剩余油存在,这就需要利用三次采油技术将其最大程度驱替出来,就像在骨头缝里剔肉。”中原油田勘探开发研究院副院长罗波波解释。
中原油田动用地质储量采出程度仅26.08%,经过多年注水开发,油藏综合含水率高达94.76%,仅依靠常规的注水开发难以大幅度提高采收率,且开采难度越来越大。自2007年起,中原油田就在三次采油上做文章,创新开展了二氧化碳驱室内试验,陆续在19个油藏区块内的46个井组实施二氧化碳驱,覆盖地质储量2164.3万吨,累计注气82.06万吨。曾经一度被评估为废弃油藏的濮城沙一下油藏,也成为中国石化,甚至国内唯一中高渗高含水油藏注二氧化碳驱提高采收率的典范。
为了更好地挖潜剩余油,提高油藏采收率,科研人员细致摸排中原油田适合三次采油的区块,优选潜力目标,有序推进气驱,积极探索化学驱,重启天然气驱,为中原油田原油产量稳步提升提供支撑,为水驱后提高采收率储备技术。
“综合考虑储层、井网等条件,今年初,共筛选出中原油田可实施化学驱的油藏20个,覆盖地质储量5000余万吨;可实施二氧化碳驱的油藏33个,覆盖地质储量5736万吨;可实施天然气驱的油藏4个,覆盖地质储量3359万吨。”中原油田勘探开发研究院提高油气采收率研究所党支部书记、副所长王坤说。
只有找准影响油藏采收率的关键因素,才能有针对性地制定提高采收率方案。科研人员精细描述水驱后剩余油分布特征,从地质因素、开发因素、工艺因素等方面入手,综合运用矿场统计法、数值模拟法及理论公式法等手段,深入剖析,明确油藏提高采收率主控因素,为油藏提高采收率技术方向确定、介质优选奠定了基础。
合适的才是最好的。面对化学驱、气驱、热力驱、微生物驱等种类繁多的提高采收率技术,研究人员探索中原油田不同类型油藏提高采收率的路径。他们坚持“一藏一策”,对症下药,在井网不完善的复杂断块油藏开展二氧化碳吞吐,低渗注水困难油藏开展连续二氧化碳驱、特高含水油藏开展二氧化碳气/水交替驱,收效显著。(杨 敏 彭有聪)
江汉油田:高效开发难动用稠油
6月4日,江汉油田清河采油厂面23-16斜11井在实施水溶性化学降黏措施后,恢复正常生产。该技术具有水相增黏、油相降黏、加强洗油、储层保护等功能,可帮助稠油井正常举升释放稠油产能。
江汉油田普通稠油油藏广泛分布于八面河油区,江汉油区钟市、王场、黄场区块,储量有2586万吨,具有较大的开发潜力,但由于流动性差、前期开采方式成本高、对环境不友好、有效期短,一直处于难动用状态。对此,江汉油田持续攻关研究,逐步形成化学降黏和微生物驱等三次采油技术,让难动用的稠油动起来,持续提升老油田采收率。
八面河油田以稠油为主,具有埋藏深、油层薄、渗透差、易出砂的特点。“以往以热采开发方式为主,但是随着热采轮次的增加,热采井问题增多,成本逐年升高,稠油热采的经济效益逐年变差。”江汉油田研究院清河工程所科研人员付明明说。针对热采带来的问题,他们全力开展稠油冷采技术攻关,形成了水溶、油溶两项配套稠油降黏工艺。
他们在能量充足、热采后水淹风险高的稠油油藏开展水溶性化学降黏,通过注入活性高分子降黏剂,解决该区增液不增油等问题。在原油黏度高、热采效果差的油藏,他们采取“油溶性降黏剂+二氧化碳协同”的方法,利用二氧化碳的膨胀扩散性能,携带更多的降黏剂进入油层深部,二氧化碳和油溶性降黏剂可产生协同降黏效应,并萃取轻质成分实现增产。目前,稠油冷采降黏技术累计在43口井实施,平均单井增油309吨,每口井可节约作业费用10万元左右。
江汉油区稠油渗透率低、能量低、液量低,原油黏度高、胶质高,产量较低。对此,科研人员自主探索一套“大排量+段塞式”的微生物深部吞吐工艺,在钟市、王场区块开展单井工艺试验,单井增油2~3倍。
“向油层注入微生物或营养液,利用油藏条件下微生物的生物代谢活动,降解、乳化稠油,改善流动性,最终提高原油产量和采收率。”江汉油田工程技术研究院科研人员姚快说。
王1斜2-16井因为区块能量弱及无注水井补充,前期压裂后日产油仅0.4吨,应用微生物驱油技术后,日产油2.1吨,目前已持续有效300天。同时,该井应用微生物吞吐技术,费用仅为压裂工艺的1/6。(夏 梅 徐清洲 陈金菊 马美娜)