勝利海上油田提升采收率技術思路探討

2021-08-24 12:20:16龔俊

科技視界 2021年21期

龔俊

（中國石化勝利油田分公司海洋采油廠，山東東營257237）

0 引言

勝利海上油田連續四年產量超過300萬噸，已成為勝利油田產量穩定和接替的重要陣地。海洋采油廠管轄埕島油田和新北油田兩個極淺海油氣田，控制儲量2.99億噸，目前采出程度17.5%、采油速度1.09%，綜合含水82.1%。與陸地油田相比，海上油田雖然具有較高的采油速度，但由于海上平臺設計壽命僅有15～20年，考慮到平臺延壽等因素，最終壽命預計在30～35年，而采油廠目前平臺的平均壽命已接近15年。因此單純依靠水驅，采油廠的采收率預計僅能達到35%左右，資源得不到充分利用，因此有必要優化開發方式以提高采油速度及采收率。

1 勝利海上油田提升采收率工藝現狀

三次采油是提高采油速度和采收率的重要技術。化學驅是三次采油的主要實現方式，其中聚合物驅、二元復合驅、非均相復合驅等技術已經成熟配套，在陸上油田取得了良好的控水增油效果[1]。對比陸地油田，海上油田適合化學驅的儲量約有2.0×108t，具有極大提高采收率的潛力。海上油田今年來也開展了堵水調剖、二元復合驅的先導試驗，在取得一定效果的同時也發現諸多問題。

1.1 海上油田調剖開展情況

受海上生產環境限制，海洋采油廠自2004年開始先后利用船舶施工、在線注入和修采一體化平臺施工的模式開展了以凍膠、聚合物微球為主的調剖施工，如表1所示。綜合來看，在注水初期開展單井調剖取得了較好效果，但后期實施的整體調剖受施工條件和藥劑影響，效果并不明顯。

表1 海洋采油廠歷年調剖情況統計表

1.2 海上油田二元復合驅開展情況

2012年，勝利海上CB1F井組開展二元復合驅先導實驗，設計注入井4口，但至2014年由于注入黏度不達標停注。通過取樣及測試和聚合物產品質量、配注采出水水質及水化學分析，確定了采出水中硫化物是聚合物溶液氧化降解的主要原因。室內篩選了幾種水處理劑對現場采出水進行處理，并進行現場試驗，效果不是很理想，因此該項目停止。

2017年，油田分公司再次啟動海上油田化學驅項目，其技術思路為在陸地建聚合物配液站、海上建可移動式注入平臺，通過船舶運輸的方式將母液輸送至注聚平臺。注聚平臺上將母液稀釋、混配、加壓后利用原有注水海管輸送至注水井口。目前該方案正在編制，在方案設計過程中主要存在以下困難：

（1）該套方案實施需要改造和租用移動平臺、陸地建站，同時所有注水井井下管柱需要重新更換，整個方案工作量大、投資大、風險大。

（2）方案設計日注入量為6 440 m3，聚合物母液日用量約為2 000 m3，對母液運輸和儲存量要求高，而海上船舶運行受氣象、海況影響大，很難保證連續供給，影響聚合物注入的連續性。

（3）本方案設計利用現有注水海管輸送聚合物溶液，由于現有注水海管投產已經超過10年，管線內存在結垢可能性較大，將對聚合物產生較大剪切。

（4）大量聚合物注入地層后，對油井見聚的生產產生較大影響，將導致油井躺井率上升和集輸系統處理難度增大，影響海上生產穩定。

2 利用弱凝膠深部調驅提升采收率可行性分析

針對海上油田已開展的提升采收率的技術現狀，同時結合海上生產特點，弱凝膠驅油[2]作為一種適合當前海上生產運行模式的提升采收率技術思路被提出。具體分析如下。

2.1 弱凝膠驅油原理和工藝特點

弱凝膠驅油體系是20世紀80年代后期國外針對非均質性嚴重、有裂縫和大孔道或層內滲透率相差較大的油層提出的一項技術，是一種具有聚合物弱凝膠堵水和油藏內部流體流度調節兩種功能的方法。其特點是聚合物和交聯劑使用濃度低、適用范圍廣；具有很好的抗溫性和流動性，使用溫度可達90℃，不易受油藏中礦物質物理化學作用的影響；凝膠強度易控制，可以長時間保持流動性和注入能力。它在地層中具有動態波及效果，并可擴大波及體積和提高驅油效率。

弱凝膠驅油體系的主要成分為聚合物和交聯劑[3]。另外，根據需要添加延緩交聯劑、穩定劑等。相比常規化學驅，弱凝膠驅油體系具有以下特點：

（1）有機交聯弱凝膠驅油體系在部分水解聚丙烯酞胺濃度為200~600 mg/L、交聯劑濃度為30~300 mg/L的范圍內，可以代替普通聚合物驅。與普通聚合物驅相比，具有更好的耐溫抗鹽性能，是一種廉價高效的新型驅油劑。

（2）有機交聯弱凝膠驅油體系成本上是普通聚合物驅的1/10~1/2，而成膠后體系的黏度則高出3倍以上（100~3 000 mPa·s）。在現場應用，不僅可以提高采收率，而且具有更好的經濟效益。

（3）有機交聯弱凝膠驅油體系成膠條件受水質影響小，無論是清水還是采出水，都具有優良的成膠性能，可以解決采出水回注的重大技術難題。

（4）巖芯物模實驗結果表明，有機交聯弱凝膠驅油體系在巖芯內成膠能力強，且有一定的流動性，并具的很高的阻力系數、殘余阻力系數和較強的剖面改善能力。

（5）有機交聯弱凝膠驅油技術現場注入工藝簡單，各組分濃度使用范圍較寬，現場便于控制和操作，適用于邊緣區塊和海上油田。

2.2 弱凝膠驅油在國內外的應用實例

根據檢索資料，國內在“九五”“十五”期間先后在勝利油田、吉林油田、大慶油田等使用弱凝膠驅油技術，取得了明顯的增油降水效果。孤島油田渤19斷塊交聯聚合物驅試驗結果表明：與聚合物驅相比，交聯聚合物在油藏中更容易吸附和滯留，可抑制聚合物竄流，改善油藏的非均質性，提高原油采收率，含水由注聚前91.3%下降到84.6%，日產油由201 t上升到364 t。河南油田1997年1月至2007年10月，在9個區塊開展微凝膠驅先導試驗和工業化應用，平均注入微凝膠0.20 PV，成本低于聚合物驅的條件下，增油好于聚合物驅。使用聚合物濃度400 mg/L、交聯劑150 mg/L，采出水配置，體系黏度在50 mPa·s以上，室內實驗提升采收率20%（相比注聚提高3%~5%），且3年后油井采出聚合物濃度不到原注聚區塊的1/3。

國外20世紀80年代即開始弱凝膠驅油技術研究，Maralthon公司針對Wyoming北部油田有中等發育裂縫，注水開發中有“早竄”現象等問題實施了兩次流體轉向技術的礦場試驗。第一次處理17口水井，12口油井，每口油井平均增產油848 m3，每噸聚合物增油130 m3，處理每口水井增加可采儲量34 400 m3，取得了明顯的效果。第二次為擴大試驗，處理了26口水井，8口油井及45口水平井，共增加可采儲量約20×l04m3。1983-1993年，美國ITORCO公司共實施了29個弱凝膠驅油礦場試驗，其中19個取得了經濟上的成功，占66%；3個在技術上取得成功，但經濟上沒有明顯的效果，占10%；7個項目未成功，占24%。其中懷俄明州Rainbow開發單元注入弱凝膠0.11 PV，提高采收率8%以上。19個成功項目的共同特點是：油層非均質嚴重，滲透率變異系數在0.6~0.9之間，滲透率1~8 500 mD，含水飽和度65.6%~80%，原油黏度1~4 mPa·s。累積注入凝膠體系量0.1%~1.58%PV，累積注水量18.1%~125.3%PV，提高采收率幅度為1.3%~18.2%。