羅馬什金油田開發(fā)晚期的原油穩(wěn)產(chǎn)

編譯:溫希娟 (大慶油田勘探開發(fā)研究院)

審校:何先華 (大慶油田勘探開發(fā)研究院)

羅馬什金油田開發(fā)晚期的原油穩(wěn)產(chǎn)

編譯:溫希娟 (大慶油田勘探開發(fā)研究院)

審校:何先華 (大慶油田勘探開發(fā)研究院)

從1975年開始羅馬什金油田進(jìn)入開發(fā)晚期,原油產(chǎn)量不斷下降。近14年來,由于完善了開發(fā)系統(tǒng),采用了先進(jìn)的提高地層原油采收率的方法、技術(shù)措施和工藝,羅馬什金油田的原油產(chǎn)量開始保持穩(wěn)定,甚至出現(xiàn)了增長。在開發(fā)晚期油田主要致力于兩項(xiàng)任務(wù):其一是保證注水波及范圍和易采原油儲量達(dá)到最大化,其二是使難采原油儲量投入有效開發(fā)。為此進(jìn)行高效開發(fā)的新工藝有:對以前的生產(chǎn)區(qū)塊的規(guī)模進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化井網(wǎng)部署和井網(wǎng)密度,優(yōu)化生產(chǎn)井的地層壓力和井底壓力;完善注水系統(tǒng);廣泛推行提高原油采收率方法。

羅馬什金油田 開發(fā)晚期 穩(wěn)定 采油量 提高采收率 措施

近14年來,由于完善了開發(fā)系統(tǒng),并且采用了先進(jìn)的提高地層原油采收率方法、技術(shù)措施和工藝,羅馬什金油田的原油產(chǎn)量一直保持穩(wěn)定,甚至出現(xiàn)了增長。

羅馬什金油田的儲量主要來自陸源泥盆系油藏(帕希斯基層和基諾夫?qū)?,這里蘊(yùn)藏著該油田80%以上的探明儲量。在下石炭統(tǒng)陸源沉積中也含有近10%的探明儲量。在泥盆系和石炭系的碳酸鹽巖沉積中,下石炭統(tǒng)上多內(nèi)昔階亞層和中石炭統(tǒng)韋列伊-巴什基爾階沉積為工業(yè)油層,產(chǎn)層的特點(diǎn)是儲量動用程度各異。到目前為止,羅馬什金油田已經(jīng)開采了43%的原始平衡儲量和87%的A、B、C1級可采儲量。開采量最多的為巴什基爾沉積(超過總開采量的88%)。

按油田區(qū)塊對巴什基爾-基諾夫沉積層的注水狀況和儲量動用情況進(jìn)行了分析,結(jié)果顯示,長期的生產(chǎn)和原始儲量的大量開采改變了沉積層的結(jié)構(gòu),不僅孔滲性不同的儲層儲量比例發(fā)生了變化,飽和度各異的區(qū)塊儲量比例也發(fā)生了變化。大體上,在油田開發(fā)期間已采出86.8%的原始可采儲量,其中高產(chǎn)儲層為 90.6%,高產(chǎn)泥巖層為76.3%,低產(chǎn)儲層為52.8%;含油帶為88.2%,油水帶為77.5%。

注水波及到的地層原油采收率較高。在油田一些注水區(qū)塊進(jìn)行的原油采收率分析顯示,平均原油采收率為0.58。此外,在工業(yè)地質(zhì)過程所獲資料的基礎(chǔ)上,查明了儲層注水區(qū)的驅(qū)替效率,發(fā)現(xiàn)注水區(qū)驅(qū)替效率變化很小。就 Д1Д0地層而言,東蘇列耶夫區(qū)為0.722,阿布德拉赫馬諾沃區(qū)為0.68,阿利梅季耶夫斯克區(qū)為0.715,薩爾馬諾沃區(qū)為0.708,霍爾莫夫區(qū)為 0.698,明尼巴耶沃區(qū)為0.693,平均為0.7左右。上述數(shù)據(jù)證明,注水波及到的油藏儲量動用程度很高。目前,石油開采受到人工注水過程中流體動力作用的決定性影響。

羅馬什金油田的原油產(chǎn)量占韃靼自治共和國石油工業(yè)聯(lián)合公司的近博布里基組自1943年開始開采,泥盆系自1952年開始開采。1970年泥盆系達(dá)到最大原油產(chǎn)量 (8 190×104t),這一水平保持了6年。2000年原油產(chǎn)量為1 450×104t,是最高產(chǎn)量的17.7%。上世紀(jì)60年代末,博布里基組的原油產(chǎn)量急劇增長,1980年達(dá)到最高產(chǎn)量720×104t,目前該組產(chǎn)量為270×104t。

從1975年開始泥盆系沉積層進(jìn)入開發(fā)晚期,其特點(diǎn)是含水上升速度加快 (平均增加了2倍),采油井減少了地質(zhì)技術(shù)措施效率減少了原油產(chǎn)量不斷下降。然而,近年來羅馬什金油田的原油產(chǎn)量開始保持穩(wěn)定 (圖1和圖2)。

圖1 羅馬什金油田主要開發(fā)指標(biāo)動態(tài)

由于油田剩余儲量集中在低滲透層、薄層和注水地層,因此出現(xiàn)了如何遏制采油量下降速度、減少伴生水采出量的問題。為遏制原油產(chǎn)量下降速度做出了戰(zhàn)略部署,以采用先進(jìn)工藝和新設(shè)備為基礎(chǔ),來獲取豐厚利潤。在不采取措施的情況下,根據(jù)1994年至2007年間羅馬什金油田泥盆系實(shí)際采油量和預(yù)測采油量之間的差值確定工作成效。由于此前采用的地球物理綜合方法只能保證原有的采油量,所以只有依靠新方法來保證實(shí)際采油量的增長,使其保持穩(wěn)定。

圖2 羅馬什金油田 Д1Д0層主要開發(fā)指標(biāo)動態(tài)

假定現(xiàn)有開發(fā)系統(tǒng)和采油井工藝保持不變,對采油量進(jìn)行了預(yù)測。1994年之后,大多采用綜合地球物理方法提高原油采收率,包括:

◇不穩(wěn)定 (循環(huán))注水,由于儲層非均質(zhì)對驅(qū)油過程的負(fù)面影響大大降低,從而從根本上降低了含水上升速度;

◇根據(jù)地層的地球物理參數(shù)決定最佳注入壓力和井底壓力;

◇廣泛采用近井地帶處理的高效工藝。

14年來,在各開采區(qū)塊中共增產(chǎn)原油7 690×104t。

羅馬什金油田儲量動用程度高達(dá)80%以上,由于開發(fā)效果的降低,導(dǎo)致出現(xiàn)了大量無利潤可圖的低產(chǎn)井和高含水井。為了提高原油采收率和原油產(chǎn)量,油田將低產(chǎn)井投入運(yùn)行。通過增加國家預(yù)算(上世紀(jì)90年代)和優(yōu)惠的稅收 (2000—2001年)提高了這部分井的原油產(chǎn)量。由于將停產(chǎn)井 (因產(chǎn)能低、缺乏安裝設(shè)備或地面設(shè)備待維修的無利潤井)投入開發(fā),增產(chǎn)1 142×104t原油。在泥盆系陸源沉積層油藏開發(fā)晚期,依靠注水系統(tǒng)的完善增產(chǎn)1 675×104t原油。總體而言,依靠這些主要措施開采出5 445.3×104t原油,占增加原油產(chǎn)量的71%,還有2 200×104t以上的增產(chǎn)油量依靠其他措施獲得 (圖3)。

羅馬什金油田的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)證明,在油田開發(fā)晚期通過采取有效措施可以使原油產(chǎn)量保持穩(wěn)定。

羅馬什金油田的開發(fā)現(xiàn)狀分析證明,復(fù)雜構(gòu)造陸源非均質(zhì)油層原油儲量的有效動用問題可以成功解決。油田在60年的開發(fā)歷程中,在開展下列工作的同時創(chuàng)建了諸多采用邊內(nèi)注水進(jìn)行高效開發(fā)的新工藝:

◇對以前生產(chǎn)區(qū)塊的規(guī)模進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化井網(wǎng)部署和井網(wǎng)密度,優(yōu)化生產(chǎn)井的地層壓力和井底壓力;

◇完善注水系統(tǒng);

◇廣泛推行提高原油采收率方法。

羅馬什金油田開發(fā)晚期主要致力于兩項(xiàng)任務(wù):保證注水波及范圍和易采原油儲量達(dá)到最大化;使難采原油儲量投入有效開發(fā)。要解決第一個問題需要對產(chǎn)液量和注水量進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控和調(diào)整,第二個問題則需采用推薦的方法對難采原油儲量進(jìn)行開發(fā),使低產(chǎn)儲層和泥巖儲層投入有效開發(fā),提高油水帶的開發(fā)效果。非均質(zhì)多層油田開發(fā)的主要問題之一就是保證注水波及效率,提高低產(chǎn)儲層的原油采收率。

根據(jù)礦場試驗(yàn)分析、總結(jié)以及大規(guī)模專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,解釋了低產(chǎn)儲層儲量動用慢的主要原因,找到了將其投入有效開發(fā)的方法。主要原因?yàn)?

◇根據(jù)非均質(zhì)地層的厚度和區(qū)塊按單一井網(wǎng)進(jìn)行鉆井,但這些地層的參數(shù)相差幾倍;

◇按同一壓力情況建立注水系統(tǒng),同時分別注入到嚴(yán)重非均質(zhì)儲層中。

羅馬什金油田的許多區(qū)塊都在采用先進(jìn)的提高原油采收率方法。這些方法分為兩類:水動力法和三次采油法。其中油田開發(fā)晚期主要的水動力方法是鉆補(bǔ)充井和優(yōu)化井網(wǎng)密度。1994—2007年,年鉆井量在88～249口之間,14年來在這些井中開采出1 090.2×104t原油。

目前,在油田大部分區(qū)塊或單元都用鉆新井來替代停產(chǎn)井,或進(jìn)行井網(wǎng)加密,但這需要大量資本投入,且具有一定的風(fēng)險性。在眾多方法中最根本、最有效的方法是用側(cè)鉆井和老井側(cè)鉆水平井方法恢復(fù)停產(chǎn)井,這要比鉆新井節(jié)約30%～50%。

首先,要在地質(zhì)分析的基礎(chǔ)上選擇可進(jìn)行側(cè)鉆井和側(cè)鉆水平井的區(qū)塊,這樣可以確定停產(chǎn)井是否存在未動用原油儲量。鉆井之前要對這些井的側(cè)鉆井和側(cè)鉆水平井工藝效果進(jìn)行評估,確定最佳分支井段的深度、打開套管柱的方法,對偏向裝置進(jìn)行定位。然后開始設(shè)計井身剖面圖,選擇水平井固井方法和開采方法。這一切都完成之后,就開始綜合地球物理研究側(cè)鉆井眼。在分析研究結(jié)果的基礎(chǔ)上可確定含油井段。大多數(shù)情況下分支井井底距離主井100～250 m。

圖3 依靠系列措施增加的原油產(chǎn)量

在油田開發(fā)晚期采用側(cè)鉆井和側(cè)鉆水平井工藝最為合理,因?yàn)樵诖酥安捎蛥^(qū)已經(jīng)鉆了大量主井和儲備井,而儲量動用并不充分。

對于老采油區(qū)來講,這種強(qiáng)化采油的方向最具前景。它的發(fā)展需具備下列條件:大量的完鉆井,完鉆井中的主力油層已采盡,未動用油層不僅存在于主采油區(qū)中,還存在于上覆沉積層中。這樣就能在不同剖面的井段鉆水平井。

截至2008年1月1日,在羅馬什金油田22個區(qū)塊的泥盆系沉積中已在無利潤的生產(chǎn)井中鉆199口側(cè)鉆井,4口水平井。

地質(zhì)構(gòu)造的差異、井?dāng)?shù)眾多以及油田的長期開采使得必須選擇合適的區(qū)塊,以最有效地采用提高原油采收率的方法。在采用提高原油采收率方法方面,韃靼自治共和國石油工業(yè)聯(lián)合公司積累了大量作業(yè)經(jīng)驗(yàn),研究出150多種工藝。在韃靼自治共和國石油工業(yè)聯(lián)合公司現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫、計算機(jī)程序、地質(zhì)工藝模型、人工智能系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,采用油田區(qū)塊自動化選擇系統(tǒng),找出最適合的油井增產(chǎn)措施和提高原油采收率工藝。在區(qū)塊開展自動化油井普查,以采取最適合的措施。同時運(yùn)用程序就三種措施對開發(fā)單元的可行性進(jìn)行多標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測評估:注入井中采用的提高原油采收率方法,采油井中的強(qiáng)化產(chǎn)液和高含水井的堵水作業(yè)。

為提高波及效率可采用下列方法:

◇聚合物溶液或其他增稠劑驅(qū)油 (基本上為纖維酯類);

◇采用聚合物分散體系或其他封閉體系 (膠態(tài)分散體系、纖維分散體系、構(gòu)造形成體系、有機(jī)聚合物懸浮液、細(xì)碎活性物質(zhì)懸浮液等);

◇ 近井地帶堵水和疏水處理 (硅酸鹽 、г и п а н、有機(jī)樹脂、碳?xì)浠衔锶芤汉捅砻婊钚詣椥泽w系、憎水性成分等)。

提高驅(qū)油效果的工藝有:

◇注入水溶性或油溶性表面活性劑;

◇注入膠束-聚合物;

◇注入潤濕劑 (磷酸鈉等);

◇堿性溶液和堿性溶液混合物驅(qū)油 (堿性聚合物懸浮液混合物、堿性表面活性劑和堿性聚合物、含鋁氯化物、凝膠成分等)。

在物理方法中最普遍的方法為地層水力壓裂,該方法從20世紀(jì)50年代起就開始采用。然而近些年來研究人員才得出結(jié)論,應(yīng)將其作為低滲透儲層的強(qiáng)化開發(fā)工藝來進(jìn)行研究。這項(xiàng)工藝的實(shí)施需要完善的新方法,在很多情況下必須完成深穿透水力壓裂,深穿透水力壓裂不僅可處理近井地帶,還可處理單獨(dú)的區(qū)塊,能提高原油采收率。此外,地層水力壓裂是近井地帶處理最為有效的方法,它可促使在地層中形成足夠長的人工通道。

目前,地層水力壓裂之所以重新引起人們的興趣,不僅僅因?yàn)槠鋲毫研Ч?還在于其生態(tài)清潔性。從這個角度來看,它比物理化學(xué)方法和熱力法提高原油采收率更受歡迎。近年來,在新工藝新技術(shù)的基礎(chǔ)上地層水力壓裂不斷發(fā)展,這個方法能實(shí)現(xiàn)低產(chǎn)井強(qiáng)化開采,使動用程度低的地層投入開發(fā)。

可見,在采取綜合有效的油層增產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)管理,羅馬什金油田甚至在開發(fā)晚期也可穩(wěn)定其采油量。

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.1.002

資料來源于俄羅斯《 Н е ф т я н о еХ о з я й с т в о》2008 年 7 月

2009-01-05)