油田注水開發后期提升采油率的技術措施

王志永，宋文娟，柳青馨(中國石油冀東油田分公司陸上油田作業區，河北 唐山 063200)

0 引言

經濟全球化時代中我國石油項目的發展策略逐漸由國內轉向國外，面對能源供需格局的全新變化，能源體系的優化能夠進一步提高我國在石油項目上的國際綜合競爭力。從我國當前石油項目的發展情況來看，未來一段時間內，石油項目工程仍舊具有較大上升空間，因此，對油田注水開發后期采油率的提升至關重要。

1 油田注水開發技術要求

中國石油經濟技術研究院信息顯示，2019年至2021年，世界石油供應情況分別為10 060.0萬桶/每日、9 390.0萬桶/每日及9 540.0萬桶/每日，基于全球石油需求較快恢復的基本情況，進一步提高油田注水開發采油率迫在眉睫。以下對油田注水開發技術要求進行介紹。首先，采用注水開發工藝的油田，在后期開采階段中原油含水率將發生較大變化，主要表現為含水率提高。在這種情況下，油田產量將受到顯著負面影響，因此，降低油田注水開發后期的含水率是提高采油率的主要技術要求之一。其次，在油田注水開發后期，油田生產對注水水質的要求顯著提高，相關技術人員應通過分析注入水水質標準改善油田注水開發環境。一般來說，油田生產注水水質的主要控制指標包括懸浮固體量、懸浮物顆粒直徑中值、含油量、平均腐蝕率、點腐蝕、SRB菌、鐵細菌、腐生菌等，輔助性指標包括溶解氧、硫化物、侵蝕性二氧化碳和pH。最后，在油田注水開發后期油田采出液含水率可達90%以上。在這種情況下，開采人員需要處理大量的采油污水，而采油污水所具有的水溫較高、礦化度較高等特征將直接增加注水堵塞概率，繼而影響油田開采率。從這一角度出發，可通過改良采油污水處理方法，加強水質環境分析，有效優化石油開采環境，合理滿足油田注水開發的技術要求[1]。

2 油田注水開發機理

國家統計局資料顯示，2016年至2021年，我國原油產量分別為19 969.0萬噸、19 151.0萬噸、18 911.0萬 噸、19 101.0萬 噸、19 492.0萬 噸 和19 898.0萬噸；2017年至2021年，我國原油產量增速分別為-4.1%、-1.3%、1.0%、2.0%和2.1%。可知，在未來一段時間內，我國依舊具有較大的原油開采需求。油田注水開發技術在一定程度上緩解了我國的石油開采壓力，以下對油田注水開發機理進行介紹。

與其他石油開采工藝相比，注水開發技術具有較高的石油采收率，我國部分油田具有開采時間持續較久、地下虧空環境復雜以及油層壓力較低等主要特征，相關技術人員可采用油田注水開發技術對具體油田地層進行能量提升。同時，水資源具有較為穩定的能量比，能夠在一定程度上穩定油田的油層壓力，保持油田產量的均衡，避免原油損失。在實際應用油田注水開發技術的過程中，相關技術人員可根據油田不同油層的開采條件對其進行超前、早期、中期和晚期注水，對解決油田一次開采后的開采故障以及改善油田開采環境具有多樣技術優勢。

在油田注水開采工藝中，注水井是注入水從地面進入地層的通道，它的主要作用是懸掛井內管柱；密封油、套環形空間；控制注水和洗井方式，如：正注、反注、合注、正洗、反洗和進行檢查作業。除井口裝置外，注水井內還根據注水要求(分注、合注、洗井)下有相應的注水管柱，相關技術人員在油田注水過程中，將依靠由干線來水壓力表、總截斷閥、注水支線截斷閥、注水水表、注水控制閥、注水壓力表、注水井口裝置和洗井水表為主要儀器的專業注水設備完成油田注水，并經由注水站對水進行升壓處理，滿足注水壓力要求。采用油田注水工藝進行原油開采可有效滿足油田注水開發對注入水水質、壓力及水量的要求，同時，這種工藝流程具有管理方便、維修量小、容易實現自動化以及節省鋼材及投資、施工量小的主要優勢[2]。

3 油田注水開發后期采油率影響因素

目前，我國石油產業正由追求發展速度轉向發展質量，國家統計局資料顯示，2016年至2020年，我國原油需求量分別為57 778.0萬噸、60 661.0萬噸、64 849.0萬噸、69 609.0萬噸、73 569.0萬噸以及111 252.0萬噸。經計算可知，2017年至2021年，我國原油需求量增速分別為5.0%、6.9%、7.3%、5.7%和51.2%。面對急速提升的原油需求量，合理提高油田采油率至關重要，以下對油田注水開發后期采油率影響因素進行分析。第一，孔隙類型及結構特征。近年來，我國油田開采水平呈現了明顯的上升趨勢，相關技術人員在油田開采前進行了油田孔隙類型及結構特征的分析。目前，孔隙類型主要包括粒間孔隙、溶孔、晶間孔、微裂縫和面孔率，不同的孔隙結構又對應著差異性的物性特征。在油田注水開發后期，采油率將直接產生差異性變化。第二，2002年以來，注水開發技術已在我國大部分油田中得以應用，注水壓力呈現了明顯的上升趨勢，相關研究表明，地質因素對注水壓力上升具有顯著影響。我國地質條件較為復雜，在不同的地質環境中，喉道的功能將直接作用于液流的總流動阻力，繼而反映在采油率上。第三，不同地質環境下油田的敏感性傷害也是影響油田注水開發后期采油率的主要因素。目前，敏感性傷害類型主要包括速敏、水敏、鹽敏、酸敏、堿敏和應力敏，傷害率分別為22.40%、47.60%、51.80%、26.40%、13.20%、32.90%，傷害程度分表現為弱、中等偏弱、中等、中等偏弱、弱和中等偏弱，因此，敏感性傷害將直接導致油田滲透率下降[3]。

4 注水開發后期提升油田采油率的方法

4.1 改良技術支持

自然資源局信息顯示，2015年至2021年，我國石油新增探明地質儲量分別為35.0億噸、35.01億噸、35.42億噸、35.73億噸、35.55億噸、35.57億噸和53.93億噸。2016年至2021年，我國石油新增探明地質儲量增長率分別為0.0%、1.2%、0.9%、-0.5%、0.1%和51.6%。由此可知，我國將面臨較大的石油開采需求，可通過改良技術支持，提高注水開發后期的油田采油率。

首先，傳統采油技術在我國具有較長的應用歷史，在油田開采中，技術人員積累了大量的實踐經驗，在實際應用中，相關人員可根據油田注水開發后期的采油率保證需求及具體的開采要求完成油田的二次開采。例如，可采用熱力法有效降低原油黏度，提高液體的流動效率。值得一提的是，在應用熱力法的過程中，技術人員應合理控制作業成本。

其次，技術人員還可根據實際開采條件采用注水井控制技術，該技術對原油稠度和流動性的影響較為顯著，相關技術人員將通過現代數字技術完成井下開采環境的分析，繼而實現注水井流量環境的改善。

再次，采用微生物采油技術，該技術可有效作用于井下環境中的微生物，完成地質環境和地質構造的優化，繼而通過提高滲透率，達到采油率提升的目的。

最后，技術人員可積極應用現代信息技術，對采油率的變化情況進行實時掌握，以便通過合理優化井下環境，進一步提高油田井下開采條件控制水平。

4.2 加強環境分析

中國海關資料顯示，2016年至2021年，我國石油和天然氣出口數量分別為43 536.5萬噸、48 882.7萬 噸、55 265.2萬 噸、60 308.4萬 噸、64 461.4萬噸和63 661.0萬噸。至2021年，我國石油和天然氣出口金額已達30 986 769.0萬美元，可知石油和天然氣資源在我國經濟體系內占有重要地位。為有效提升油田注水開采后期的采油率，技術人員應充分認識到環境對具體開采條件和開采效率的影響。以下對加強環境分析提出相關建議。

第一，近年來，國內外高度重視油田的協同注水開發，目前已實現地面集輸系統、注水系統、地下油藏系統、采油系統的具體優化，基于油田采油率需求，相關技術人員可利用現代信息技術完成不同井網的注水量計算和平面流動產量計算。例如，在不同井網的注水量計算中，相關人員可針對直線排狀注水的井網、交錯排狀注水的井網、五點法注水井網、七點法注水井網和反九點法注水井網，進行針對性探究，有效掌握注水井與生產井、腳井和邊井的壓差，確定腳井與邊井的產量比、日注水量、油層的絕對滲透率、原油的相對滲透率、油層厚度、排距、井距、井半徑、原油黏度等油田井下環境數據信息。

第二，應進一步掌握油田的區塊特征，包括地質特征和開發特征。就地質特征而言，技術人員可通過現代勘測技術對油田的構造情況、地層情況進行有效掌握。除此之外，還應完成油藏類型評價，判斷儲藏的非均質性，從而合理優化注水開采環境，進一步提高采油率[4]。

4.3 調整注采規模

我國是能源持有大國，也是能源應用大國，石油工程在我國具有較大的發展規模，能源是國民經濟和社會發展的基礎。同時，石油工程是石油瀝青產業鏈的上游產業，主要進行原油開采，而以原油開采為源頭的石油瀝青產業的中間產業、下游產業覆蓋了交通運輸、建筑業、農業、水利工程、采掘業和民用工程。由此可知，石油工程具有較大的影響力。在油田注水開發后期采油率的提升至關重要，以下對調整注采規模進行介紹。

在帶高滲透層的碳酸鹽巖油田注水開發過程中，相關技術人員應合理診斷生產井過量產水情況，開展水平井水淹模式研究，繼而在掌握油田區塊特征(包括地質特征和開發特征)的基礎上，合理建立注水開發區診斷模型，深入分析注水開發水區診斷的單井情況(主要包括主控因素為高滲帶的單井診斷、主控因素為裂縫和滴水的單井診斷以及主控因素為高滲帶和滴水的單井診斷)，利用R-(wor)R’-(wor)曲線模型判斷主控因素對開采率的具體應用，繼而針對性調整注采規模。另外，在調整注采規模的過程中，相關人員還可建立水驅規律模型，以高滲帶滲透率、裂縫發育程度、注采井的相對位置和注采比作為分析水驅規律、調整注采規模的主要影響因素。

4.4 優化注采方案

國家統計局、中國石油信息顯示，2013年至2021年，我國原油凈進口量分別為28 033.0萬噸、30 778.0萬 噸、33 263.0萬 噸、37 807.0萬 噸、41 471.0萬 噸、45 927.0萬 噸、50 491.0萬 噸、54 239.0萬噸、51 298.0萬噸；2013年至2021年，中國石油對外依存度分別為58.3%、59.3%、60.3%、64.2%、67.2%、69.7%、72.3%、73.4%和71.9%。由此可知，近年來，我國石油對外依存度較高，同時也意味著在未來一段時間內，我國石油勘探開發力度還將持續提高。基于注水開發技術在油田開采中的應用普遍率較高，可通過優化注采方案有效保障采油率。相關技術人員可根據油田的實際情況，完成不同區塊的油藏開發效果分析，分析內容主要包括油藏生產概況、注水開發效果評價、水渠建校特征及評價以及分層注水井組開發效果評價和注CO2試驗井組開發效果評價，就油藏生產概況而言，其主要覆蓋天然能量開發階段、實驗注水階段和全面注水階段，而在注水開發效果評價中，其包括水驅儲量控制程度分析、水驅儲量動用程度分析、水驅采收率分析、注水利用率分析和能量保持水平分析、開發效果綜合評價。在水驅見效特征及評價中，其主要內容為水驅見效情況典型單井見效情況和典型井組見效情況。以此為前提，技術人員能夠對開發效果影響因素進行深度掌握，并在此基礎上完成注水開發方式的調整。

4.5 注采效果評價

相關研究表明，石油儲存的巖石學特征、沉積相特征、物性特征及孔距結構均將直接影響采油率，技術人員可通過完成注采效果評價，實現采油率的有效控制，以下對其進行介紹。在油田注水開采過程中，技術人員應有效利用現代勘測技術對油層開采條件和注水環境進行深度分析，分析內容包括油藏類型、流體性以及壓力與溫度。以此為前提，技術人員能夠確定注水開發指標，并依此完成生產動態分析。在開發指標的確定過程中，注水指標主要包括注水利用率、注水量、注水強度、吸水指數、注采比水驅指數，而采油相關指標主要覆蓋采油速度與采出速度、采油液強度和采油液指數以及遞減率。

5 結語

總而言之，在“一帶一路”建設下，石油工程項目具有了持續開展基礎，為切實提高石油開采項目工作質量，相關人員應致力于探究油田注水開發后期采油率的影響因素，基于油田注水開發機理和油田注水開發技術要求，針對性改良技術支持，加強環境分析，調整注采規模，優化注采方案，并有效開展注采效果評價，合理降低油田注水開發成本，加強對采油率的掌控能力。