低渗透油藏注气提高采收率前景分析.pdf

天然气工业 2 0 0 6 年3 月 低渗透油藏注气提高采收率前景分析 曹学良 郭 平。 杨学峰。 李士伦。 1 ． 中国地质大学 北京2 ． 中国 化中原油田勘探开发科学研究院 3 ． “ 油气藏地质及开发工程” 围家重点实骑窒 西南石油大学 曹学 良等． 低渗透 油藏注 气提高采 收率前景分析． 天然气工业 ， 2 0 0 6 ， 2 6 3 1 0 0 1 0 2 ． 摘 要 低渗透油藏的储量是难 采储 量的主要部分， 如何提 高低渗透 油藏呆收率 已成 为 当务之 急。文章 分析 了低渗透油藏的特点 ， 介绍 了国内外低渗透油藏注气提高采 收率情况及 实例 ， 分析 了低 渗透油 藏注气方 式， 认 为先 注气效果好于先注水 ， 段塞 的长度 、 注入体积、 注入压力 、 注入速度等要根据具体情况 来确实 ， 文章还 对我国低渗透 油藏注气提 出了若干建议 ， 这为低渗透 油藏 注气项 目的开展提供 了参考依据 。 主题词 注 气 低渗透油气藏 开采 采收率 研 究 国内低渗透油气 田石油地质储量丰富 ， 占陆地 探明储量的 2 6 ． 9 。注气法作为一种提高采收率 的 常用方法， 受到各大油田的普遍关注， 尤其是对低渗 透油 田非常适 用 。 一 、基本特点 低渗透油藏 的基本特点 为 ①低渗、 低孔、 自然 产能低， 常规投产甚至不出油 ， 必须经过油层改造才 能达到商业产能 ； ②原油粘度低 ， 密度小、 性质较好 ； ⑧储层物性差 ， 粒细、 分选差 、 胶结物含量高， 后生作 用强； ④油层砂 泥岩 交互 ， 砂层厚度不稳定 。 层 问非 均质性强 ； ⑤油层受岩性控制、 水动力联系差 ， 边底 水不活跃 ； ⑥流体的流动具有非达西流的特征。 二、 注气提 高采收率概况 统计资料表明， 国外提高采收率应用技术中， 注 气是第二位的。目前全 世界正在生产的注气采油项 目共有 1 3 0个， 其 中注二氧化碳 采油项 目 7 5个 ， 注 天然气采油项 目5 1 个 ， 注氮气采油项 目4个。国外 二十世纪 5 O年代就开始注气提高采收率技术研究 ， 8 O年代 ， 注气混相和非混相驱油技术 已得到广泛的 应用， 并获得较好经济效益 ， 注气可使老油田的采收 率在原来的基础上提高 2 O 左右。 在俄罗斯， 4 O 以 的难采储量集 中在低渗透 层中， 低渗透油藏大部分原油储量属于低粘油 。利 用 自动化 系统对低 渗透油藏 的采油方 法进行 了评 估 ， 2个区 的 9 1 0个 油 藏 中 3 5 5个 层 系 被建 议 注 C O 、 3 5 1个层系注气态烃 、 8 7个层系注循环气体 、 2 个层系注热水。可见， 注气法适用于 8 O 的低渗透 油藏。而在美国， 注气采油法在提高采收率 巾排第 二位 ， 仅 次于热力采 油。从 1 9 8 8 ～1 9 9 8年， ’ 利用注 气法增产的产鼍 占总增产量的比例 由 2 1 ． 2 上升到 4 O ． 8 ， 而设 汁数 由 2 4 ． 6 增加到 4 3 ． 7 。 我国发展注气较慢， 原 因在于 ① 对于多数 油田 而言 ， 气源紧张， 不可能用来 大量 注气； ②原油含蜡 多， 密度 和粘度都 比较高 ， 绝大多数油藏原油粘度大 于 5 mP as ， 注气后 由于不利 的流度 比、 气窜 和重 力差异比较严重 ， 波及系数不 高， 而 且难于混相， 需 要研究的问题较多 。因此注气混相驱和非混相驱一 直未能很好地开展起来 ， 但近十几年有所改变 。 l 9 9 8年 ， 全国开展了三次采油潜力 的二次评价 工作 ， 据初步统计 ， 适合于注气 C O 混相驱的地 质 储量在 1 0 ． 5 7 l 0 t以上 ， 占参评石油地质储量 的 1 0 ． 4 ， 与水驱相 比， 平均可提高采收率 1 6 ． 4 ， 增 加可采储量 1 ． 7 3 1 0 t 此 ， 要改变单一的注水 开发模式 ， 因地制宜、 经济有效地发展多种提高采收 率技术 ， 这就迫切地要求我们对注气混相和非混 相 驱技术予以足够 的重视和必要 的关滓 。 三、 注气提高采收率实例分析 为了对 注水开 发油 田和 注气开 发油 田进行 比 较 ， 俄罗斯对 多林油 田的曼尼利特油藏和皮特柯 夫 作者简介 曹学 良， 1 9 6 5年牛 ， 博士研究 生； 现从事 油气藏 开发研 究 _ r作 。地址 4 5 7 0 0 1 河 南省 濮 阳市 巾原 路 1 5 7号。 电话 0 3 9 3 4 8 2 1 5 8 1 。E ma i l c x 1 6 5 1 O 0 1 S O h U ． t o m 1 O O 维普资讯 第2 6 卷第3 期 天然气工业 油田的曼尼利特油藏的注水与注气开发问题进行了 比较 ， 由于这两个油藏的地质特征 、 井网部署和开采 速度等条件十分相似 ， 因而此项研究工作很有意义 。 从生产状况和经济技术指标分析对 比可以看 出， 注 气开发方式 比注水开发方式更为有效。主要表现 ①注气开发方式 比注水 开发方式增产效果好 ； ② 多 林油田曼尼利特油藏注水井吸水能力大 幅度下降 ， 皮特柯夫油田曼尼利特油藏注气井吸气能力大幅度 上升 ； ③多林油 田注水井和油井损害严重 ， 报废井大 幅度增加 ， 皮特柯夫油 田注气井 和油井损坏情况较 轻； ④从经济对比看， 注气方式比注水方式优越。 多林油田曼尼利特油藏是“ 自流式” 注气， 即利 用地下高压气层 的天然气 ， 直接“ 流入” 油藏。这样 省去了建设气体压缩站的费用 ， 注气成本较低。为 了使注气和注水对 比条件保持对等， 皮特柯夫油 田 曼尼利特油藏注气的经济指标人为地增加 了建设气 体高压压缩站 的费用 ， 注气成本 比注水方式低 5 o -- 6 3 ， 注气方式增加 l t 采油量的费用 比注水方式 少 5 2 ～ 7 8 。 综上所述 ， 皮特柯夫油 田曼尼利特油藏注气开 发效果和经济指标 ， 明显优于多林油 田曼尼利特油 藏注水开发方式。多林油田注水所出现 的问题 和我 国实际情况很类似。 对美国进行注气提高采收率情况作简要介绍。 ①E k o fi s k油 田位于 No we g i a n区块 ， 于 1 9 6 9年发 现， 属于一典型挥发性 、 欠饱 和油藏 。它是 高孔 隙 度、 特低渗透率硅酸盐地层。孔隙度为 2 5 ～4 O ， 渗透率为 0 ． 1 ～5 X 1 0 ～ m ， 上层是低孔 、 低渗地 层。于 1 9 7 5年开 始注入烃类气体 ， 从 1 9 7 5 ～2 0 0 1 年问， 注气可提高 2 ～3 9 ／ 5 。②东 C a n t o n t 由田位于 美国俄 亥俄州， 属 于一 低渗透、 溶解气 驱 的砂岩油 藏， 初始采收率为 7 ． 2 9 ／ 5 ， 当注入天然气后 ， 采收率达 到 1 4 ． 4 。 随着低渗透油藏 的比例和储量增大， 国内已对 一 些油田进行可行性评价和现场试验 。如我 国吐哈 葡北 油 田 K一3 0 X1 0 - 。 ～1 0 0 X1 0 ／ , m。 已开 展 注 烃混相驱达 3年多 ， 运行效果 良好 ； 长庆靖安油 田注 天然气 K一2 1 0 g m 已获得成功 ， 并取得 了一 定经验； 富民油 田 K一7 ． 5 1 0 。 m 已成功地开 展了 C O。 吞吐试验和注气驱现场试验 ， 取得 了明显 经济效益 ； 辽河油 田注 C O 吞吐试验、 大庆外 围油田 K 2 1 0 m。 注 C O z驱现 场 试验 正 在 进 行 中 ； 中原文 留油 田 K一1 0 1 0 ～2 0 1 0 _ 。 m 低渗 透注烃气项 目已通过评审 ， 进入实施阶段 ； 克拉玛依 低渗透油 田 K5 0 1 0 ～ m。 正处于论证 中； 川中 大安塞低渗透裂缝灰岩油藏注气进行 室内评价论证 认为有经济效益 ； 青海南翼 山带裂缝 油藏 基质 K 0 ． 8 l 0 ／ , m 注天然气可行性也在论证之中。 近几年来 ， 我国已有许多低渗透油 田对注气开 发低渗透油藏潜力进行 了初步研究。 1 冀东油区 适合注 C 0 的为高 3 O区块 ， 含水 9 5 时， C O 驱采收率 3 2 ． 1 ， 比水驱高 1 3 ． 8 。动用含油 面积 2 ． 8 k m。 ， 地质储量 4 4 8 1 0 t ， 增加可采储量 2 8 ． 6 1 0 t 。预测高 3 O区块群含 4个注水 区块 ， 覆盖储量 6 6 2 X 1 0 t ， 可增加可采储量 8 1 ． 4 X 1 0 t 。 2 华北油区 该 区的潜山注 N。 非混相驱提高采收率 已经过 多年研究和探索。由于其埋藏深 2 5 0 0 m 以下 、 温 度高 1 。 0℃左右 、 活跃底水和裂缝 系统发育 ， 主要 靠重力、 原油降粘及膨胀和改善流动条件来提高采 收率 。该区的雁 翎油田已开展 了大量 注气前期室 内 研究和现场试验工作， 计算提高采收率 2 ． 9 3 9 ／ 6 ， 剩余 油储量 5 8 2 ． 2 X 1 0 t ， 增加可动油量 6 2 1 0 t 。 3 安塞 油 区 安塞油 田是一典型特低渗透油 田， 其储层为三 叠系延安组致密砂岩 ， 地质储量 5 0 0 0 1 0 t ， 该区渗 透率较低， 平均孔隙度 1 1 ． 7 9 ／ 5， 平均渗透率 0 ． 9 7 X 1 0 ／ , m。 。原油密度 0 ． 8 4 ～0 ． 8 5 g ／ c m。 ， 地 面粘度 4 ． 8 ～7 mP a s ， 地下粘度 2 ～3 mP as 。油层压力 8 ． 3 1 MP a ， 饱 和 压力 4 ． 6 5 ～6 ． 7 9 MP a ， 油层 温 度 4 5 ℃ ， 原 始含水 饱 和度 为 0 ． 4 6 ， 原 始含 油饱 和度 为 0 ． 5 4 ， 油藏无气顶 。注入天然气 ， 当注入 8 O ％ C 。 Hs 时， 可实现混相驱替。计算水驱采收率是 2 0 ． 6 ％， 而 天然气驱采收率是 2 6 ． 3 ， 采收率增长大于 5 。 4 富 民油 区 江苏 富民油 田是一 复杂小 断块低渗透 砂岩油 藏， 地质条件差 ， 含油面积小。地质储量 为 5 5 X 1 0 t ， 渗透率为 7 ． 5 1 0 一 m ， 孔隙度为 1 1 ． 8 ， 地下 原油 密度 为 0 8 3 2 4 g ／ c m。 ， 地下 原 油粘 度为 1 ． 6 mP as 。原始含油饱和度为 7 O ， 目前剩余油饱和 度为 4 0 ， 地层压力为 1 9 ． 4 9 MP a ， 地层温度为 1 0 2 ． 5 ℃。现在注入 C 2 进行吞吐 ， 结果表 明产液量、 产油 量明显增加 ， 含水下降。吞吐后， 可提高水驱残余 油 采收率 1 0 以上， 注入量越高 ， 采收率增加幅度越大。 投入产出比为 l； 5 ． 8 2 ， 内部收益率为 8 9 。 综上所述 ， 结合我国实际情况 ， 与传统的注水开 发方式相比， 注气 开发方式 的有利因素可以归纳如 1 01 维普资讯 天然气工业 2 0 0 6 年 3 月 下 ①吸气能力强， 并且能够保持稳定 ， 易于实现注 采平衡 ； ②注气流压低于注水流压 ， 有利于避免裂缝 张开， 防止产生窜进 现象 ； ③无水质 问题 ， 可避免一 整套 比较复杂的处理水质的工艺流程设备； ④ 因水 质腐蚀和泥岩膨胀 而造成的套 管损坏问题较轻 ， 报 废井较少； ⑤油井 见注入气 的情况 比见注入水 的情 况简单， 比较容易管理。 目前 ， 我国低渗透油气 田注水开发现状很不理 想 ， 因而在天然气储量 比较充足的地 区， 应该积极开 展注气保持压力的开发方式试 验， 改变单一的注水 开发模式 ， 因地制宜、 不失时机、 经济有效地发展注 气提高采收率。 四、 注气方式 的选择 提高采油速度和采收率是低渗透油 田开发所 面 临的难题。低渗 透油 田一般天然能量小， 渗透阻力 大 ， 能量消耗快 ， 压力下降快 ， 产量递减大。一旦压 力 、 产量下降， 恢 复起来 十分 困难 ， 因此对天然能量 小的低渗油 田， 应该采用早期注入保持地层压力。 低渗透油藏注水的缺点是 ① 注水 困难甚至是 注不进去 ， 常造成水井或油井的损坏； ②油井见水后 产液指数大幅度下降、 油井含水率上升 ， 产油量急剧 递减 。 根据低渗透油田的特点和气水转注能显著提高 采收率的实验结果， 表明早期注气、 后期注水的开发 方案对低渗透油气田是有效 的和可行 的。 期注气 时注入井吸气能力高 ， 易于实现注采平衡 、 保持地层 压力； 后期注水能提高波及效 率， 防 【上 气 窜， 使油井 在较长的时间内稳定在较高的产量上。在注气工艺 上， 由于只有一次转注 ， 注气 亡 艺相对简单， 注气设 备可以车载移动服务多井。 实验表明， 转注可 以提高采收率 ， 其机理明确。 早期注气 、 后期注水 的开发 ‘ 案能提高采收率和采 油速度 ， 是笔者推荐 的低渗透油藏的注入方式。具 有 可用的 C O 气源的地区， c 驱转水驱应列为优 先考虑的方案 ， 因该方案能显著提高采收率 ， 且 C O。 的利用率高， 用量小 。注气开发具有注入阻力小 、 对 地层污染小的优点， 适合于难以注水的低渗油藏。 五 、 认识及 建议 1 低渗透油阳由于其 自身的特点和渗透率低 、 水敏等 因素， 以往的开发方式难以解决问题、 困难 。 2 注气提高采收率具有很多优越性 ， 尤其是对 于低渗储层 、 正韵律储层采用注气的方法可以大大 1 02 提高采收率 ， 目前大部分油 田注气均属低渗透 。 3 注气提高采 收率技术在全世界的范 围内得 到 了广泛 的应用 ， 增 产油龟和在三采 中的比重逐年 提高 ， 这为我 国采用 注气提高采收率 积累了丰富的 经验， 可以更好地指导实践 。 4 不同的注入方式， 其采收率会截然不同。总 之 ， 先注气效果好于先注水。段寒 的长度、 注入体积、 注入压力、 注入速度等要根据具体情况具体分析。 5 注气提高采收率方法使用 的气 源种类很多 且数量很大， 现有 的制氮、 分离、 注入技术和设备能 够完全满足需要 ， 采用注气提高采收率方法有坚实 的物 质基 础 。 6 天然气 中 C O 含量高的气源是注气非常好 的气源， 因为分离会使成本 卜 ． 升， 但 由于 C O 的存在 可能会大大提高油藏采收率 ， 而且可以保护环境 ， 具 有广阔的应用前景。 7 低渗透油 田注气提高采收率是 一个系统工 程 ， 投资大 ， 在工程项 目开展前应当进行充分的论证 和评价， 特别是注气提高采收率的经济效益问题。 参 考 文 献 [ 1 ]罗平业 ， 孟英 峰 ， 舒适洪 ， 等． 我 国低渗透油气 资源勘 探和 开发 巾的若干 问题 [ J ] 、 l t c 界 石油 J 业 。 1 9 9 8 ． [ 2 ]李留f ■， 赵艳 艳． 低渗透油 田沣水 与注气 开发数值模 拟 比 较[ J ] ． 西安 油学 院学报 ， 1 9 9 9 ． [ 3 ]刘炳官 ， 等． 低 渗透 复 杂小 断块轻 油 油减 c 备 研 究 [ J ] ． 油气采收率技术， 1 9 9 7 4 ． [ 4 ]张威 ， 工 晶， 注气法在开采难采储 量中的作 [ J ] ． 同外油 _ I 程 ， 2 0 0 0 8 ． [ 5 ]李士伦， 郭平， 戴磊， 等． 发展汁气提高采收率技术[ J ] 西 南石油学院学报 ， 2 0 0 0 3 ． [ 6 ]郭平， 李上伦 ， 杜志敏， 等． 低渗透油藏注气提高采收率评 价[ J ] ． 曲南 油学 院学报 ， 2 0 0 2 5 ． [ 7 J 杨学峰 ， 郭平 ， 杜志 敏． 应用 系线解 析法 计算最 小混 卡 } J 压 力[ J ] ． 天然气工 业， 2 0 0 4 ， 2 4 6 ． [ 8 郭平， 孙良田， 李 j 伦， 等． c 。 注入对原油高压物性影响 的理论 模拟和实验研究[ J J ． 天然气工 q k ， 2 0 0 0 ， 2 0 2 ． L g ]梅海燕 ， 张茂林 ， 李十伦 ， 等． 石蜡凯积预测 方法[ J ] ． 人然 气 I 业 ， 2 0 0 3 ， 2 3 3 ． [ 1 o ]马翠． 注气法开采难采储量[ J ] ． 人J大 油地厦 与开发， 2 00 0 6 ． [ 1 】 ] 1 i 雅茹， 高树乍， 赵玉昆． C 。 驱油技术在大J 夫 油田的应 用[ J ． wTI T， l 9 9 6 I ． [ 1 2 ]贾忠盛 ， 藩 严富． 人庆油 田烃 气 非混相 驱矿场 试验 [ J ] ． 石油勘探 与开发 ， 】 9 9 7 2 ． 收稿 口期2 0 0 5 1 2 0 8 编辑韩晓渝 维普资讯