低渗透油藏的开发技术

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低渗透油藏的开发技术目录第一章低渗透油藏概况-1-1.1低渗透油藏地质特征-1-1.2低渗透油藏注水现状-1-1.3低渗透油藏增注工艺进展-2-第二章低渗透油藏增注技术的研究与应用-4-2.1酸化增注技术的研究与应用-4-2.2活性降压技术的研究与应用-6-2.3径向钻井技术的研究与应用-7-2.4袖套射孔技术的研究与应用-7-第三章结论-9-第四章下步技术攻关方向-10-参考文献-11-致谢-12- 第一章低渗透油藏概况滨南采油厂低渗透油藏探明储量1.168×108t，动用储量0.958×108t，占采油厂储量的29.4%，年产量占全厂的36.8%，相对断块、稠油油藏具有产量稳、递减小等特点，储量投入规模、产量比重逐年加大，储采平衡状况及自然递减率等指标都领先于全厂平均水平，无疑是我厂重要的稳产、上产阵地，因此，继续扩大低渗油藏储量、产量规模，提高单井产能、采油速度和采收率，是采油厂可持续稳定发展的重要阵地。1.1低渗透油藏地质特征我厂低渗透油藏构造简单，其中陈庄洼陷是利津凹陷的一个次级负向构造单元，近东西方向延伸，总体构造面貌比较简单，以向斜为主。中央隆起带的构造面貌同样较为简单，为一整体向东北方向抬升、向西南方向倾没的北东向大型鼻状构造。我厂低渗透油藏砂体与围岩间呈相变接触特征，均为岩性油藏，构造简单，主要分布于滨州、利津凹陷第三纪沙河街组的沙三段，为半深湖、深湖沉积体系。储层物性差，非均质严重，储层主要为长石石英粉细砂岩和岩屑长石细砂岩。由于压实作用和后生成岩作用强，普遍存在石英次生加大和白云石充填裂缝的现象，造成储层物性差。孔隙度15-22％，渗透率10-50×10-3um2，且滑塌浊积砂岩，应力集中，微裂缝发育，具有双重孔隙特征。孔喉半径小，一般为1.4-3.5um；平面及纵向非均质性严重，砂体核部物性明显好于砂体边部，渗透率级差105，储层内部夹隔层发育。储层以泥质胶结为主，粘土矿物含量高。敏感性资料表明：沙三段储层主要为非速敏，中-强水敏，中-弱酸敏，弱盐敏。由于储层物性很差，中等敏感性就会对储层造成较大伤害，因此易受污染，且污染后难以恢复。1.2低渗透油藏注水现状采油厂目前低渗透油藏共开水井306口，其中欠注井146口，日欠注水量2273m3/d。其中低于配注50%的严重欠注井99口，占总开井数的32.4%，平均单井欠注量23m3/d。表1-12014年低渗油藏欠注井调查表油藏类型开井数欠注井数，口所占比例（%）欠注水量（m3）低于配注50%井数低于配注80%井数低于配注50%井数低于配注80%井数低于配注50%井数低于配注80%井数-11- 低渗3069914632.447.722732634低渗透油藏欠注井较多的问题，已严重制约了低渗单元注水开发，导致地层能量得不到及时补充，对应油井产能下降，部分区块明显呈现供液不足的状况，平均单井动液面由1459m下降至1698m。通过对历年增注井进行调查分析，以注水动态分析为基础，综合油藏地质资料、井筒管柱状况、注水压力水质等多方面资料对欠注井的欠注因素进行了明确的划分，为增注方式选择提供依据。1、干压低因素：指在正常系统压力条件下能够达到注水要求，但因注水泵运转不正常，或注水管线过长导致压降损失大等因素，导致注水油压明显低于正常系统压力4MPa以上而注水量不足的情况。2、污染因素：分为前期污染和后期污染两类。一是前期污染：泥浆污染因素：完井过程中，钻井完钻泥浆比重大于地层压力系数0.35g/cm3以上的，会导致泥浆侵入地层，引起的储层孔隙度和渗透率的降低，导致开井后吸水差。二是后期污染：水质污染因素：针对储层渗透率大于20um2，在注水过程中正常注水压力条件下，较长时间内注水量稳定，受水质不达标因素影响注水量逐渐降低的水井。3、物性差因素：渗透率在5-20um2之间，纵向或平面非均质性因素控制下，低渗、薄层或砂体边部储层物性差导致注水启动压力高，正常系统压力条件下吸水困难的井，转注初期即吸水能力差。表1-22014年低渗油藏欠注井分欠注原因统计表欠注因素井数所占欠注井数比例目前日欠注水量泵压油压日注配注物性差4141.4%32.633.7619967干压低33.0%28.330.131845合计99100%30.731.662222731.3低渗透油藏增注工艺进展-11- 2012年以前针对欠注井的增注工艺多采取酸化增注方式，且酸化配方主要采用缓速土酸，少数井采用增压注水方式。酸液体系较为较为单一，因对欠注原因缺少系统的论证分析，酸液配方的针对性较差。2012年以后,在明确划分出三类欠注因素的基础上,进一步开展增注方式的优化。对于属于污染堵塞欠注井,采用酸化增注,根据堵塞类型及堵塞程度开展两类化学体系的优选配套，如浅层堵塞应用盐酸体系，综合污染应用土酸体系.对于储层物性较差,存在残余油堵塞的欠注井,配套活性体系清除残余油堵塞,改善水相渗透率。对于因井距较大导致的欠注井，采用径向钻井技术改善油水井连通状况。对于低孔低渗导致高启动压力欠注井，配套袖套射孔技术，深部射孔解除物性差导致的欠注难题。通过加强注水井欠注因素、欠注机理分析论证，优选适应性增注方式，对症下药，提高单井增注效果和增注有效率。自2012年以来，增注工艺由单一的酸化增注，增加到目前的酸化增注、活性降压、径向钻井、袖套射孔四类体系；从增注工作量、平均单井化工费用、平均单井累增注量、有效率等各方面均有明显改善。表1-32008-2013年低渗透油藏欠注井增注措施对比效果统计表措施指标2008年2009年2010年2011年2012年2013年低渗增注工作量，井次334036476459施工压降，MPa34↘2833↘2734↘2733↘2833↘2534↘26平均单井化工费用，万元4.273.573.493.172.762.35平均单井累增注，m3264331073368356740054426有效率，%63.667.575.078.782.886.4-11- 第一章低渗透油藏增注技术的研究与应用2.1酸化增注技术的研究与应用针对渗透率＞20um2，因水质、泥浆污染因素欠注的，通过“堵塞类型及堵塞程度”综合论证，大力推广盐酸、土酸两类酸液体系。酸化增注的机理是酸液进入地层时，一部分是与射孔孔眼和孔喉处的堵塞物(结垢或机杂)反应；另一部分是与地层矿物发生反应。1、盐酸体系水质污染导致结垢机杂堵塞井水量呈现缓慢下降趋势，采用盐酸酸洗工艺技术即可达到增注效果。表2-1滨南采油厂各污水站注水井结垢趋势预测饱和指数SI：①SI=0时，碳酸钙刚饱和，不析出垢；②SI>0时，钙离子处于过饱和状态，结垢析出③SI<0时，钙离子不饱和，不会结垢。取样地点结垢指数SI是否结垢结垢类型二首站（污水站）0.2347结垢碳酸盐垢滨七联（污水站）0.2766结垢碳酸盐垢滨一站（污水站）0.2022结垢碳酸盐垢利津联合站（污水站）0.1872结垢碳酸盐垢盐酸体系可以解除低渗油藏水井因结垢、悬浮颗粒含量超标，导致的污染堵塞欠注。2010-2013年，对盐酸体系的酸液配方进行了优化，降低了酸液浓度，由15%HCl降至12%HCl，优选了低本高效的添加剂。通过配方优化，增注效果逐年改善，有效率由66.7%提升至92.9%。-11- 表2-22008-2013年盐酸体系增注效果统计表年度井次施工压降单井化工费用措施前目前初日增注累计增注有效期有效率施工前施工后油压日注油压日注配注200800000000000002009630271.1829.6526.43339282231822666.72010631251.0728.6325.93538322096124366.72011729240.9228.4523.73244272736224271.420121628220.6230.0322.32830256591828693.820131434250.68296292330227498230492.92、土酸体系针对林西、郑4块等单元石英、长石、粘土成分较高，存在较深程度污染的泥质胶结储层，采用土酸酸化解除堵塞问题。表2-3部分低渗储层岩石矿物成分断块储层物性矿物成分粘土渗透率孔隙度泥质含量石英长石碳酸盐高岭石伊蒙混层伊利石绿泥石林西1318.517463912.153421918滨6492919.31345.63511.44135227-20单633171539.94110.5233525不均郑4479.2-232125.129.7为主822918152010年以来，通过对土酸酸液添加剂进行室内评价优化，降低了酸液浓度，由之前的盐酸：氢氟酸13.5:3.5降至目前的12:2，将之前的酸化缓蚀剂+薄膜扩展剂+铁离子稳定剂改为目前的具有缓蚀、降低表面张力等一剂多效的耐高温缓蚀剂，确保了在高温条件下的有效性，既降低了化工成本，又提高了增注有效率，由71.4%提升到95.7%。-11- 表2-42008-2013年土酸体系增注效果统计表年度井次施工压降单井化工费用措施前目前初日增注累计增注有效期有效率施工前施工后油压日注油压日注配注200800000000000002009132273.1429.9126.6224021831821110020101433262.9628.9225.52436225292524371.420111830262.6328.6224.72834276623225383.320122733232.2428.8120.72931288631328992.620132334242.1227.7422.22029159125829495.72.2活性降压技术的研究与应用针对低渗油藏渗透率在10-20um2、地层启动压力在35MPa以下，因地层残余油堵塞导致欠注的，采用自主研发活性体系降压增注。采油厂在2012年初成立厂项目进行活性剂降压增注配方的自主研发，开发出适合低渗区块的ZX增效剂。ZX增效剂具有的表面活性及翻转润湿性，可以降低毛管力作用；洗油率在75%以上。可达到清洗孔喉残余油的目的，增加可流动孔隙，提高储层渗透率；可降低储层粘土膨胀及运移，保持储层孔喉的分布。工艺所化学室通过室内静态（配伍性、表面活性、界面张力、乳化性能、温敏实验）与动态（天然岩心速敏、驱替实验）实验，优选出1%ZX增效剂溶液配方。采取循环驱替方式试验，驱替压力仍具降低趋势。表2-51%ZX增效剂室内评价指标统计表序号配伍性表面张力mN/m乳化性能界面张力温敏稳定性1%ZX增效剂良好28.5+++0.254.83%在单井现场试验的过程中，形成了先酸洗，清除地层机杂垢类浅层堵塞；然后酸化，解除深部地层污染堵塞；最后采用活性剂，解除地层残余油堵塞，提高水相渗透率的一系列降压增注工作思路。自2011年以来，共实施活性降压增注措施8井次。整体取得了较为显著的效果，有效率100%。对比增注措施前，平均施工压力降低5MPa，日增注水能力19m3/d。-11- 表2-62011-2013年活性体系降压增注效果统计表井号施工压降措施前措施后效果油压日注油压日注初日增注累增注生产时间滨4-7-x63303028.792041325436189郑41-4-1034323012610967080尚2-x191524229129201969761林1-x1338203442838348206473S6-10-26414135.5135.5121182973史127-2036343083022144803256滨649-340363013414133604273S10-15-23373430130181725322702.3径向钻井技术的研究与应用针对渗透率在5-10um2、地层启动压力在35MPa以上，因地层物性差、对应井距大导致欠注的，采用径向钻井技术在改变油水井距基础上优化注采井网提高日注能力。径向钻井技术采用高压泵对无固相钻井液加压（最大15000psi约105MPa），钻井液经喷射钻头，高压转换成高速射流的动能，穿透地层，最终形成深度100m，直径1-3in的水平井眼。该技术施工中弯曲半径极短，无需扩径；采用特殊材质的磨孔钻头和万向节，确保套管顺利开孔；配套专业喷头和高压软管，配合连续油管保证井眼平直；可以在同一地层或单井的不同层位进行立体式径向钻进。径向钻井技术借助高压射流的水力破岩作用在油层中的不同方向上钻出多个直径达50mm、长度100m左右的小井眼，起到增大有效驱替半径目的，并且形成多层多向多分支径向孔，适应较大的井距，对储层改造具有明确的方向性。2012年以来采用水平径向钻井技术，在单10-15-17、尚10-291等仿水平井开发单元开展径向钻井12口井，措施后平均单井初日增注23m3，累计增加注水36492m3，平均单井生产时间225天。2.4袖套射孔技术的研究与应用针对低渗油藏地层启动压力在35MPa以上，常规增注措施无效的欠注井，创新应用袖套射孔现场试验。-11- 袖套式推进剂射孔就是在射孔枪管外套装推进剂药柱，利用射孔弹产生的金属热粒子引燃射孔枪外套装的推进剂，推进剂燃烧产生大量高温和高压气体，直接作用于射孔孔眼，对射孔孔眼进行冲击、冲刷，对地层实施造逢压裂，在孔眼周围地层中产生多条径向裂缝，并直接在目的层段伴随热化学作用。该技术通过高压对地层深部射孔，提高射孔的效果，加大加深射孔通道，对地层无伤害，并且造缝能力强,有效提高地层的渗透导流能力。袖套射孔施工思路：采用油管输送，撞击起爆的方式进行施工。起管柱-通井-下射孔枪-校深-投棒起爆-起提射孔枪。目前滨南油区已实施袖套射孔现场试验5口井，累计增注16563m3，有效率100%，对应油井见效3口，累计增油585吨，为注水开发提供有利的保障。-11- 第一章结论本文通过对欠注井三类欠注因素的划分，从根本上找出欠注原因，并对酸化增注、活性降压、径向钻井、袖套射孔四类增注方式进行研究与优化，通过两级决策技术手段，对不同的欠注因素配套针对性的增注措施解决欠注难题，在控制成本的前提下，实现增注有效率的提高，改善低渗油藏开发状况，提高采收率。-11- 第一章下步技术攻关方向总结以上增注技术目前的应用情况后，下步计划开展以下攻关研究方向：1、对泡沫酸、多氢酸等不同酸液种类进行调研，优选出具有低渗单元针对性的酸液配方，达到降低注水压力，延长酸化有效期的目的。2、通过油水井对应关系，对需要进行径向钻井的层位从厚度、方位、孔眼深度等进行施工参数的优化，并在径向钻井施工过程中，对钻井轨迹进行实时监测并记录，作为施工情况及效果分析的依据。-11- 参考文献【1】曲占庆，低渗透油藏酸化改造技术新进展，油气地质与采收率【2】周万福，砂岩油田酸化半径与增产倍数关系研究与实践，中国科学技术大学学报。-11-