低滲透油田增產技術研究

吳 廣，陳 霄

[1.中海油田服務股份有限公司，天津 300459；2.中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057]

1 關于低滲透油田的基本論述

1.1 低滲透油田的涵義

低滲透油田是指油層儲層滲透率低、豐度低、單井產能低的油田。在我國，低滲透油田數量比較多，分布廣泛，加強對低滲透油田的開發既是緩解石油供需壓力的有效舉措，也是推動各行各業穩健發展的內在需求。另外，據粗略統計，在已探明的儲量中，低滲透油藏儲量占比高達2/3，可見其開發前景廣闊，預計會產生非常可觀的經濟效益。

1.2 低滲透油田的主要特點

我國低滲透油田儲量龐大，開發潛力大，我國應加強對開發技術的創新與攻克，促進低滲透油田產量不斷提升。若想實現低滲透油田增產，首先要準確全面地把握其主要特點，以此采取針對性措施進行開采并提高產量。整體來講，低滲透油田主要具有以下特點。

（1）油層孔喉細小，比表面積大，直接造成油藏滲透率下降，在實際開采中，要根據其滲透率的高低選取合適的技術，否則難以獲得預期產量。

（2）儲層內形成啟動壓力梯度，滲流規律不顯著，在實際開采中，容易出現能源損耗大的問題。

（3）彈性能量不高，連通性也不理想，導致滲流阻力一直處于較高水平，嚴重影響了油田開采量的提升。

（4）產油能力提升空間較小，縱然通過當前比較先進的注水技術進行石油開采，也難以保證獲得預期成效，在實際開采中，注水效果并非“立竿見影”，可能在六個月之后甚至一年之后才能夠出效果[1]。

（5）油井見水后，產油指數銳降。

（6）裂縫性低滲透油層在開采過程中，發生水竄、水淹等現象的可能性比較大。

2 提高低滲透油田產油量的技術措施

2.1 注氣技術措施

很多國家都嘗試通過注氣法提升水驅油田開發效率和質量，很多業內人士將此方法稱為現代氣法，其機理雖然尚未徹底明確，不過經過多年的實踐探索，其機制逐步明確，有些學者認為是通過向油藏注氣的方式實現對油田的有效開采。實現非烴氣驅開采的關鍵是氣源，石油開采人員要通過現有技術和方法全面搜尋CO2氣源，不斷創新和優化制N2、注N2、脫N2以及制CO2等相關技術。基于注入氣體的不同，可將注氣混相驅和非混相驅分為一次接觸混相、多次接觸混相和非混相三種方式。在非均質特性比較明顯的儲層中，非混相的作用明顯更佳。在向低界面張力注氣的過程中，因流度比難以精準實時控制，造成注入溶劑（氣）前緣的穩定性比較差，以不規則指進穿入原油，令其提前突破，竄入生產井，由此可知，若想通過注氣技術令滲透油田增產，需要采用服注氣過程的黏性指進。

一般來講，孔喉的尺寸、分布特點、潤濕性等都會對注氣技術的應用成效產生較為顯著的影響。低滲輕質油油藏通過注入空氣方式實現增產的關鍵在于保持油藏處于較高的溫度水平、石油具有較強的活性以及含量較少的氧氣，如果含有大量氧氣，不僅容易發生爆炸，還會形成強烈的腐蝕效應，導致油藏開采設備設施受到損壞。根據礦場實地開采經驗顯示，一般來講，油藏埋藏的深度越大，溫度越高，注氣開采的實施環境越理想，究其原因，高壓環境有助于提升混相能力，高溫環境能夠增加氧的消耗，促其利用水平進一步提升[2]。

注氣驅油技術具有廣泛適用性，能夠應用于各種不同類型的油藏，縱然是開采難度比較大的低滲透油田，也可以通過此技術進行開采并達到增產目的。可以說，注氣驅油技術為低滲透油田增產提供了新的思路和新的方法，應用前景廣闊。我國石油企業在開采低滲透油田時，應根據自身實際情況，加強對國外先進配套技術的引入和應用，促進注空氣驅油先導試驗項目安全有效地開展，促進我國低滲透油田產量不斷提升。

2.2 壓裂施工技術

壓裂是改造低滲透油氣藏、增加石油產量的重要措施。通過人為制造儲層裂縫，可改善油在地下的流動環境，使油井產量增加，相當于在地下修建油氣流動的“高速公路”。但是，一直以來，受海上平臺大小及載重能力、運輸條件等因素的制約，海上油氣藏的壓裂開發難度較大，進展緩慢。雖然早在2006年開始，我國海油就開展了海上壓裂作業，但由于低滲壓裂長期以來一直規模小、改造有限，導致生產效果不穩定，大量低滲儲量仍在地下未能動用。

為實現國內油氣增儲上產“七年行動計劃”中的海上低滲壓裂增產目標，自2019年以來，中國海油不斷按下低滲壓裂“快進鍵”，逐漸具備了成熟的直井、定向井單層或多層壓裂及大規模水平井分段壓裂的作業能力，從油藏分析、工藝設計到現場施工、壓裂后效果評價等全鏈條壓裂技術服務能力，形成了封隔器滑套壓裂技術、爆燃壓裂技術、酸化壓裂技術等一系列針對海上低滲透儲層的壓裂改造技術，以及連續混配、返排液處理等配套技術，為海上低滲油田經濟有效開發創造了條件[3]。

近期我國進行了一次壓裂作業，可以說是對中國海油壓裂裝備技術能力的一次大檢閱。作業期間，壓裂團隊從地面高功率防砂泵組、混砂車、數采房和高壓管線，到井下防砂工具、封隔器等關鍵設備和工具，全部采用國產化裝備，擺脫了長期以來對國外裝備和井下工具的依賴。同時，采用中國海油歷時3a研制的高溫海水基壓裂液體系，5min內黏度可達到最終黏度的80%，極大提高了海上壓裂作業時效。另外，我國壓裂工作人員深入貫徹一體化理念，弱化專業和機構界限，積極培育低滲高產井，油井提前5d釋放產能。

2.3 微生物采油技術

如今，包括吉林、大慶等在內的多個油田相繼采用微生物采油技術開采油田，取得了良好的成效。在實踐中，微生物開采剩余油技術能否取得預期成效受到多重因素的影響，比如微生物的表面活性劑等。微生物采油技術是一個比較寬泛的概念，包含了多種具體的技術，比如微生物單井吞吐技術、微生物除蠟技術等。該技術措施的優勢主要表現為兩個方面。

（1）投入少；

（2）無需使用大量的化學劑，也不會產生較大的能源損耗，經濟性比較突出。

不過微生物采油技術的作用機理較為復雜，其作用機理會因油田不同而呈現出較大差別，有時候，縱然是同一片油田，也會因其油田性質的不同而造成機理有所差別，控制難度比較大。此外，在運用微生物采油技術時，在油層中培育繁殖有效菌是一項非常艱巨的任務，在此過程中，原生菌也會在合適的條件下大量繁殖，繼而對地層帶來不良影響，比如會釋放出H2S等有害氣體。所以，在使用微生物采油技術時，應加強對油藏的細致勘探和實時監測，根據監測到的數據采取合適的微生物采油技術[4]。

2.4 層內爆炸增產技術

在儲層中產生較多的縫隙有利于提升低滲透油田采收率。一般來講，井筒周圍地層中的縫隙數量越多，分布的范圍愈發廣闊，那么低滲透油田開采率就愈高。無論是從經濟角度來講，還是從能量損耗方面而言，炸藥化學反應釋能都是一種比較理想的方法，其使用增益系數比較高，現已在國防建設、建筑建設等多個行業得到大力推廣和積極應用，在低滲透油田開發方面也表現出良好的應用潛力，按照此思維模式，提出了層內爆炸增產方法。

層內爆炸增產技術嚴格來講是基于水力壓力技術之上形成和發展起來的，同時也融入了高能氣體壓裂等相關技術的要點。關于層內爆炸增產技術，其作用機理并不是復雜，通俗來講是：通過水力壓裂形成兩條主裂縫之后，將流動性良好的乳狀炸藥快速安全地注入已形成的主裂縫中，與此同時，通過已經比較成熟的不損毀井筒技術將注入主裂縫中的乳狀炸藥點燃，隨著炸藥的爆燃，釋放出大量的熱量，形成高溫高壓環境，并對主裂縫產生直接作用，即在垂直于主裂縫壁面的方向上形成多個中小裂縫群，由此使得儲層另一個方向的導流能力明顯提升，這樣就能夠實現提升采收率、增產原油之效。

在層內爆炸增產技術中，炸藥釋放能量的形式可分為三種：爆轟、爆燃、燃燒。

按照常規經驗，地層深部水力壓裂形成的縫寬為2~3mm，裂縫容積為2~3L/m2，此時可向裂縫內注入2~3kg的炸藥。在爆破工程項目中，爆轟破碎單位體積巖石的耗藥量為1kg/m3左右，按照此標準，“層內爆炸”在爆轟過程中能夠將2~3m3的巖石有效破碎，其耗藥量遠少于具有一定危險性的核爆法。在爆轟過程中，爆轟壓力快速升高，并明顯超過巖石強度，此時，巖石周圍容易形成密實圈（也有很多學者將其稱作為應力籠），加大了儲層的改造難度。在現實中，為避免毀壞井筒，也為了避免形成“應力籠”，一般會將爆燃選為“層內爆炸”炸藥釋放能量的主要形式。

如上所述，層內爆炸技術是以水力壓裂技術為基礎而形成和發展起來的技術方法，在低滲透油田增產方面表現出卓越優勢，而這既意味著適用于水力壓裂技術的低滲透，油田也能夠適用于層內爆炸技術。如今，水力壓裂技術應用比較廣泛，理論體系日臻完善，現場配套設施也不斷更新換代，為層內爆炸技術的實際應用創造了有利的條件。

2.5 壓驅增產技術

壓驅技術是近年來剛取得突破的重大技術，與傳統的壓裂技術存在本質差異。壓驅技術主要由“壓裂-滲濾-驅洗”等組成，其作用機理是通過大排量、高壓泵注設備，以高于地層破裂的壓力將地層壓裂開縫，再一次性將大量低黏度驅油劑快速送至剩余油富集部位，最后在裂縫中加砂支撐裂縫，補充地層能量，這樣在“洗洗刷刷”的過程中就能夠將油井被鎖住的油洗出來。

作為一項新技術，壓驅技術應用于實踐之后表現不凡。有資料顯示，截至2020年3月底，勝利油田臨盤采油廠壓驅注水試驗按照整體規劃、分步試驗、規模應用的理念，實施試驗壓驅注水21個井組，對應油井開井57口，累計增油2.4萬t，創效1 289萬元。壓驅項目組運行以來，制定壓驅注水工作實施細則，梳理運行流程，細化節點、精細控制，確保各節點超前運行；統籌部署新老區油藏壓驅，從特低滲油藏到一般低滲油藏，再到中高滲復雜斷塊油藏，21個井組完成壓驅試驗，初期日增油145.6t。其中，典型區塊盤21-4斷塊實施后井組日增油5t，累計增油1 500t，增加經濟效益80萬元，由此可見，壓驅技術應用前景可觀，發展潛力較大[5]。

另外，據2022年7月發布的新聞可知，由有限湛江分公司牽頭組織的潿洲12-2油田三口井壓裂項目已順利完成，作業后增油增注效果顯著。海油發展工程技術公司承擔該項目壓裂壓驅施工作業，采用了“模塊鉆機+支持平臺”的復合作業模式，以自升式鉆井船“國湛”作為支持平臺，再通過潿洲12-2油田持續不斷給支持平臺供液，有效解決了油田現場平臺甲板能力不足及供液問題。該項作業用液量達13 356m3，加砂量175m3，為中國海油迄今實施的最大規模壓驅作業。壓驅作業后，B13井產油量提升50%，目前產量還在繼續上升。

3 結語

低滲透油田增產技術研究是一個熱門課題，我國高校、科研單位以及石油企業協同合作，共同探索并創新低滲透油田增產技術，取得了一系列令人矚目的成就，希望在未來發展中，能夠進一步探索出更高效、更科學的低滲透油田增產技術，推動石油產量不斷提升，助力國家社會經濟穩健持續發展。