不同類型油藏特點及節能技術對策

顧立明（中國石油冀東油田公司開發處）

油田采油生產單位的能耗有80%是電能，節能工作主要圍繞降低單耗和控制用電總量來開展。通常每年的節能技改項目、提高五大系統效率等工作都是為了降低采液單耗、注水單耗和集輸單耗，而用電總量主要取決于油田產液量、地層能量、注水量、注水壓力等因素。降低單耗在一定程度上也能減少總量，但其作用和效果遠不如油田開發技術政策的調整。

當油田開發進入特高含水階段，綜合含水對能耗總量的影響尤其明顯[1-2]。如何根據油藏特點和主要矛盾采取穩油控水措施、提高驅油效率，減少油井產水量和注水井無效注水量，這是控制用電總量的根本措施，也是油田可持續發展急需研究的課題。

1 不同類型油藏特點及能耗分析

以冀東油田某作業區為例，主力區塊主要是復雜斷塊構造巖性油藏，按含油層系可分為三類：淺層的 Nm、Ng；中深層的；深層的

1.1 油藏開發特點及主要矛盾

淺層為天然水驅油藏，高孔高滲，儲層疏松且非均質性強，邊底水活躍，優勢滲流通道發育，油水關系復雜。開發上以層內矛盾為主，油藏已整體進入特高含水后期，85%以上的儲量已經暴性水淹，部分區塊綜合含水超過95%，自然遞減率高達29%。

中深層為注水開發油藏，中孔中滲，平面非均質性強，連通率低，縱向上生產井段長，層間非均質嚴重，多層合注合采。開發上以平面和層間矛盾為主，單層突進井數占43%，無效或低效循環嚴重，驅油效率低，動用程度差。

深層為注水開發油藏，中低孔中低滲，部分低孔低滲，埋深3200～4000m，儲層物性差，砂體規模小，難以形成有效的注采系統。開發上以平面矛盾為主，注采關系難以合理配置，注水層啟動壓力大多在30MPa以上，欠注、注不進現象嚴重，油井能量得不到補充。

由于“三大矛盾”導致油田穩產難度大，注水開發油藏自然遞減達到19%。如果依靠強注強采來維持穩產，勢必造成能耗總量的成倍增加。

1.2 油藏用電單耗特點

為分析采油單耗與油藏的關系，在三類油藏各選取30口典型油井，統計與單耗有關的平均單井數據進行對比分析（表1）。

這里所說的采油單耗是指機采井用電單耗，包括噸液耗電和噸液百米耗電。結合相關理論和現場實際分析表1數據，不難發現：

1）噸液耗電的主要影響因素為液面深度。因為等量液體舉升高度越大耗電越多，深層油藏動液面是淺層的5.6倍，相應的噸液耗電為4.7倍。泵效對噸液耗電也有影響，但泵效本身主要受液面深度影響。

2）噸液百米耗電考慮了液面對噸液耗電的影響，相對來說是比較綜合的能耗指標。其他條件相近的前提下，其主要影響因素為泵掛深度。相同的液量從2000m舉升到1000m和從1000m舉升到井口相比，舉升高度相同，但耗電量是不一樣的，前者需要克服更多的摩擦阻力、震動載荷等。這里的淺層噸液百米耗電反而更高（表1），主要受原油物性影響。淺層是常規稠油油藏，雖然整體高含水減弱了影響程度，但個別井的噸液百米耗電仍然超過了5kWh。

表1 各類油藏機采井系統效率及單耗對比

1.3 機采系統效率分析

淺層、中深層、深層的沉沒度分別為857m、612m、262m，系統效率分別為18.1%、22.3%、19.7%，說明沉沒度在600m左右比較合理。分析認為，機采系統效率實際上反映了舉升系統的供排協調關系，協調關系越好系統效率越高。

淺層的單井平均泵掛1219m，平均液面362m，明顯不合理。實際上淺層油井舉升設計綜合考慮了各種因素，如泵掛位置避開造斜點、減少停井時的套管沉砂量、降低排量控制含水上升等，即人為因素導致供排不協調，致使淺層的系統效率偏低。

為分析系統效率與能耗之間的關系，筆者統計了大量測試數據，結果顯示：抽油機井、電泵井和螺桿泵井，其平均系統效率分別為23.4%、29.3%、34.4%，噸液耗電分別為13.3kWh、12.6kWh、5.9kWh，噸液百米耗電分別為0.98kWh、1.1kWh、1.2kWh。三種機采方式的系統效率差別較大，但噸液百米耗電相差無幾，甚至是負相關，說明系統效率并不能真實反映機采井能耗水平。

統計全油田的機采井宏觀控制圖合理區比例，抽油機井、電泵井、螺桿泵井分別為45%、52%、59%，進一步說明機采系統效率與供排協調關系直接相關。

1.4 油藏類型與能耗的關系

很明顯，影響油藏開發能耗的客觀因素有油藏埋深、地層能量、儲層物性、油品性質、含水、氣油比等，采收率、驅油效率等因素主要取決于開發技術水平。前文所述，噸液耗電、噸液百米耗電、系統效率均不能反映油藏開發的能耗水平。由于各類油藏的油水井數和開發規模不同，用電總量也不能反映油藏的能耗水平。對于采油生產單位來說，噸油氣當量采注輸用電單耗（噸油耗電）是綜合性最強的能耗指標，能夠客觀反映油藏開發能耗水平，具有橫向和縱向的可比性。

表2 各類油藏噸油（氣）單耗對比

統計不同類型油藏采油注水用電比例（集輸用電比例與產液量比例相同）和噸油耗電（表2），有幾個明顯特點：

1）淺層油藏產液量占70.9%，采油用電只占38.5%。淺層注水量主要為調剖注入水量，注入壓力不高，注水用電比例只有8.2%。由于綜合含水高達96.3%，噸油耗電仍然高于深層油藏。

2）中深層油藏的采注輸用電都不是最高的，而噸油耗電最高，主要原因是綜合含水達到87.2%，存在注采無效循環或低效循環。

3）深層油藏由于液面深、注水壓力高，采油和注水用電分別占37.1%和51.9%，而噸油耗電卻最低，因為深層的綜合含水最低。

中深層和深層均為高含水油藏，綜合含水相差11個百分點，含油卻相差近1倍，致使噸油耗電高出26.5%。可見，綜合含水對油藏開發能耗的影響之大絕非提高系統效率所能彌補的，尤其到了特高含水開發階段影響程度更為明顯。

舉一個單井實例更能說明問題，某井措施前為電泵井，堵水措施后下φ38泵生產（表3）。

首先，僅看系統效率、噸液耗電、噸液百米耗電指標，該井措施前明顯好于措施后，只有噸油耗電指標與實際能耗情況相符；其次，從增油角度評價，該井卡堵水措施沒有經濟效益，屬于無效措施；但從節能角度評價，該井1年節電量為92.3×104kWh，如果算上集輸、注水節約的電量，1年的經濟效益至少在100萬元以上，看似無效的措施變成了高效措施。

表3 某井堵水措施前后耗電量及指標對比

綜上所述，針對油藏采取的穩油控水措施往往使系統效率、噸液耗電、噸液百米耗電等指標變差，但節電效果非常明顯，噸油耗電指標能夠綜合反映油藏開發能耗水平。另外，把節電量納入油藏措施產出效益，單井措施效益評價將變得更加科學合理。

2 節能技術對策及效果

仍以該作業區為例，近幾年強化區塊綜合治理，針對“三大矛盾”采取調控措施，提高波及系數與驅油效率，控水穩油取得明顯成效。近5年來，綜合含水由94.8%下降到88.6%，采油用電總量逐年降低，噸油耗電由321kWh下降到308kWh，平均每年節約采注輸用電量900×104kWh。

2.1 淺層天然水驅特高含水油藏控水驅油技術

自2011年開始研究攻關并規模實施CO2吞吐提高采收率技術，先后經歷了先導試驗、單井吞吐、協同吞吐、油藏吞吐等四個階段，目前已成為淺層特高含水油藏提高采收率的第一代技術[3-4]。近6年來共實施CO2吞吐1072井次，平均單井次增油373t，累計減少產水量257×104t，平均每年節約采油用電330×104kWh，節約集輸和污水回注用電量 270×104kWh。

目前正在試驗注水吞吐和氮氣吞吐技術，并開展化學復合驅控水驅油技術攻關與試驗。

2.2 中深層注水開發油藏精細注水和調剖調驅技術

通過深斜井偏心定量分注和同心測調一體化分層注水技術的應用，注水井分注率和分注合格率逐年提高，目前分別達到67.7%和67.2%，改善了吸水剖面，水驅儲量動用程度持續提高。

為適應不同類型油藏調剖調驅的需要，研發了中高溫多酚聚酯交聯聚合物、水玻璃復合凝膠、橡膠顆粒復合、耐溫膠聯聚合物等四種調剖調驅體系。5年來實施調剖調驅130井次，抑制吸水層193個，累計減少無效注水量9.3×104m3，有效改善了層間與平面矛盾，同時節約注水用電近100×104kWh。

為解決低滲透油藏水井注入壓力持續上升的問題，研究應用雜雙子表活劑等降壓增注技術。近1年來實施降壓增注18井次，增注5.2×104m3，注水開發效果明顯改善。

2.3 深層低滲透油藏壓裂改造技術

通過技術攻關，目前形成了封隔器機械分層壓裂、水力噴射分層壓裂和泵送橋塞分層壓裂三種深斜井壓裂工藝，研發了滿足90～170℃儲層壓裂需要的低濃度胍膠壓裂液體系[5]。近3年來實施油井壓裂158口，措施有效率82.3%，平均單井增油784t；實施水井壓裂50口，壓裂前平均注水壓力31MPa，壓裂后初期注水壓力23.5MPa，累計增注28×104m3，同時配套采出端治理，實施油井卡堵水101井次、解堵58井次。降低注水壓力和油井卡堵水減少水量所節約的注水和采油用電在100×104kWh以上。

2.4 注水井帶壓作業技術

隨著水井帶壓作業技術水平和能力的提高，帶壓作業規模不斷擴大[6]。近5年來實施注水井帶壓作業250井次，累計減少排放水量11.3×104m3，節約注水用電近100×104kWh。

3 結論

1）噸油耗電指標能夠綜合反映油藏開發的能耗水平。機采井系統效率與舉升系統供排協調關系密切相關，協調關系越好系統效率越高。針對油藏采取的控水穩油措施往往使系統效率、噸液耗電和噸液百米耗電等指標變差，但節能降耗效果非常明顯。

2）針對油藏特點實施的CO2吞吐、精細注水、調剖調驅、壓裂改造等控水穩油技術措施，在改善開發效果的同時節約了大量采注輸用電。

3）采收率、驅油效率等開發指標對能耗的影響程度有待進一步研究探討。

[1]蔣福江.大慶薩中油田油藏工程節能降耗做法及效果[J].石油石化節能，2015，5（10）：32-34.

[2]張子玉，馮鼎，馮耀忠.降低油田開發能耗的提高采收率新工藝[J].石油石化節能，2012，2（10）：4-7.

[3]馬桂芝，陳仁保，王群一，等.冀東復雜斷塊油藏CO2吞吐典型井剖析[J].石油地質與工程，2013（9）：107-111.

[4]劉懷珠，李良川，吳均.淺層斷塊油藏水平井CO2吞吐增油技術[J].石油化工高等學校學報，2014（8）：52-55.

[5]劉彝，李良川，劉京，等.低濃度胍膠壓裂液在高溫大斜度井的應用研究[J].鉆采工藝，2015（7）：89-92.

[6]田紅星，黃強強，馮偉，等.不壓井帶壓作業技術在冀東油田應用[J].中國石油和化工標準與質量，2011（11）：176.