油田注水開發后期提升采收率的技術措施淺析

＊程進虎 基旗

（延長油田股份有限公司志丹采油廠 陜西 717500）

在油田注水開發后期往往會出現采收率下降的問題，這給油田開發帶來了一定挑戰。雖然我國許多研究學者都在致力于提高采收率的技術研發，并取得了一定成效，但是如何提升注水開發后期的采收率依然是目前研究重點。本文旨在從技術措施的角度進行淺析，以期為注水開發后期的油田開發提供技術支持。

1.油田注水開發的技術要求

在全球能源需求量不斷加大的背景下，如何提高油田注水開發的采收率十分關鍵。而在油田注水開發后期，含水量的提升對采油效率有所影響，比如趙瑞玉等人[1]曾提到原油中的含水率高會導致原油的黏稠度下降，在這種情況下采油速度就會變慢，而且過高的含水率也使得廢液處理工作量增大，從而進一步降低采油效率。因此，想要進行油田注水開發，還需要滿足以下技術要求。

（1）降低原油的含水率。原油中的含水率對油田采收率有著直接的影響。較高的含水率會降低原油的質量，增加采油難度，并且導致注水效果不佳。因此，需要采取措施來降低原油的含水率。工作人員需要使用合適的分離設備和技術，有效地將水和油分離開來。此外，也可以通過調整注水劑的配比和使用高效的水驅技術，進一步減少原油中的含水率。

（2）提高注水水質。注水水質的好壞直接影響了注水效果。高質量的注水水質可以提高注入水的有效滲透能力和采油效率。為了提高注水水質，需要對水源進行選擇和處理。首先，選擇水源時應考慮水質的適應性和穩定性。其次，需要根據管道運輸和注入過程中的水質要求進行水質調整和預處理以確保注水水質的合適性。

（3）強化污水處理工作。在注水開發中，注入油層中的水會與地下水和地層產生交互作用，并產生污水。為了保護環境和維護油田的持續發展，必須加強對污水的管理。這包括建設和運營有效的污水處理設施，對產生的污水進行收集、處理和排放控制。同時，還需要嚴格遵守環保法規和標準，加強監測和報告，確保污水處理工作符合相應的環保要求。

2.油田注水開發后期采收率影響因素分析

（1）地層中的孔隙結構。地層孔隙結構直接影響油、水和巖石的流體運移能力。當水通過孔隙透明流體臺水平井注入地層中時，不同的孔隙結構會造成不同的滲流阻力和分布規律，從而影響注水的效果。例如，孔隙連通性好的地層有利于注入水的均勻分布，提高采油效率。工作人員需要在油田開采前了解地層孔隙結構特征，如孔隙度、孔隙連通性等，這對注水效果的評估和調整至關重要[2]。

（2）地層敏感性傷害。地層敏感性傷害也是影響注水開發后期采收率的主要因素之一。隨著注水的進行，地層的敏感性往往會增加。地層敏感性指的是地層巖石的脆弱程度及對流體處理的敏感程度。當注水量增加時，地層可能會發生壓裂、改變滲透性和產生溶解等現象，從而導致采油量下降[3]。

（3）地層中能量的虧空現象。隨著注水的進行，地層中的原油和天然氣會被水所取代，導致組分分布發生變化，能量含量下降，從而降低采收率。此外，由于原油和水之間存在黏度和張力差異，注水過程中能量的傳遞也會受到阻礙，進一步影響采油效果。因此，在注水開發后期，需要重視能量虧空現象的問題，并采取相應的措施來解決，如調整注水參數、改進注水工藝等，以提高采收率和油田經濟效益。

3.提高采收率的具體措施

(1)微生物采油技術

①MEOR技術原理。油田注水開發后期，為了進一步提升采收率，常常需要應用MEOR技術，即微生物增強油藏采收技術。MEOR技術通過利用微生物的活動來改變油藏的物理和化學性質，從而增加原油采收率。其原理主要有以下幾點：A.微生物產生的油酶能夠降解原油中的大分子化合物，將它們轉化為更小的可流動的分子。油酶可以分解油中的蠟質、樹脂和瀝青質等高分子化合物，從而降低原油的黏度，增加其流動性。這使得原本黏稠的原油能夠更容易地從油層中流出[4]。B.微生物通過產生胞外聚合物來改變巖石表面的性質，形成生物膠體層，從而改善油藏的物理性質。胞外聚合物可以與巖石表面產生吸附和膠結作用，形成黏附的微生物胞外聚合物層。這種膠體層可以改善巖石孔隙的連通性，減少水的滲透能力，增加原油的剪切力和驅替效果，提高采收率。C.微生物還能產生酸，通過酸化作用來溶解巖石中的礦物質，減少孔隙的阻塞，增加原油流動的通道。酸可以溶解一些重金屬元素，如鈣、鎂和鐵等，減少石膏和附著物的生成，防止管道堵塞和設備損壞。

②技術分類。MEOR技術可以分為外源微生物采油技術和內源微生物采油技術。A.外源微生物采油技術是通過引入外源的微生物菌種來增強油藏采收效果。這些菌種通常是經過篩選并在實驗室中培養繁殖的[5]。外源微生物菌種被注入油層中，與油藏內的油進行相互作用，促進原油的提取。這種采油技術的主要特點是可以根據不同的油藏特點和需求，選擇適合的菌種進行應用。這些微生物菌種經過嚴格的篩選和培養，具有良好的產油酶能力、胞外聚合物產生能力和酸化能力。它們能夠有效地降低原油的黏度，改善油藏的物理性質，從而增加采率。B.內源微生物采油技術是利用油藏本身自然存在的微生物來增強油藏采收效果。油藏中的微生物菌種通常具有一定的適應性和適應能力，能夠在特殊的油藏環境下進行生活和繁殖。這些微生物菌種在油藏內與油進行相互作用，促進原油的提取。與外源微生物采油技術相比，內源微生物采油技術更加自然和可持續。它不需要引入外來菌種，而是利用油藏中已存在的微生物來改變油藏的物理和化學性質。通過調控油藏環境條件，如溫度、pH值和氧氣含量等，可以激活和利用內源微生物菌群，從而提升采收率。

③MEOR技術的應用案例分析。華北油田在二連地區寶力格油區的巴19、巴38斷塊實施了地面地下一體化循環微生物驅，2021年至2022年累積注入工作液173.9萬立方米，工作人員結合水井注水管制定了與當時水井地質情況的工作液，在施工前，施工人員發現鉆井泥漿中含有一些對微生物有影響的物質，在調配工作液用交聯聚合物作為調剖劑進行了大劑量調劑，以保證微生物的驅油效果。油田使用微生物驅后的含水曲線如圖1，根據圖中數據可知，該油田在使用這項技術初期原油含水率在93%左右浮動，等到中期時原油中的含水率區域平穩，在83%左右，降低了10%左右。目前寶力格油田地下微生物場基本建立，原油黏度平均下降40.9%，并保持穩定，兩斷塊分別提高采收率6.77%和6.1%，累計增油逾20萬噸，綜合成本低于20美元/桶，投入產出比為1:4.96。

圖1 油井使用微生物驅后的含水曲線

(2)化學復合驅

化學復合驅是通過在注水中添加化學添加劑，改變巖石表面性質和油水相互作用力，從而改善油水分離，提高驅油效果。常用的化學添加劑包括聚合物、表面活性劑、聚電解質等。聚合物能夠增加驅替劑的黏度，分散油液，形成可逆性的膠體顆粒，增大油滴間的相互作用力，降低水與油的相對滲透能力；表面活性劑能夠降低巖石表面張力，改善油水分離，增加油水接觸面積；聚電解質能夠改善水相的流動性，增加驅替效果。通過合理選擇添加劑，可以優化驅油機理，提高采油效率。同時，操作參數的控制也對化學復合驅技術的有效性產生重要影響。操作參數包括注水濃度、注水速度、添加劑濃度和添加劑配方等。合理調控這些參數能夠實現最佳的化學復合驅效果。例如，注水濃度過低可能導致添加劑濃度不足，無法實現驅油效果；注水速度過高可能導致添加劑無法充分與儲層接觸，降低驅油效果。此外，添加劑濃度和配方的選擇也需要根據實際情況進行優化調整。通過合理調控操作參數，能夠最大程度地發揮化學復合驅技術的作用，提高采收率。

遼河油區是一個具有多種油品性質、地質情況十分復雜的復式油區，勘探總面積在84566km2，是我國第九大油田。在2019年，遼河油區的生產能力在1000萬噸，但在之后幾年中由于開采原油中的含水率不斷提升，使原油產量持續下降。在2020年，為了有效提高采收率，遼河油區采用了化學復合驅技術，并在這基礎上取的了技術突破。試驗人員使用無堿二元（聚合物/表活劑）作為化學添加劑（圖2為提高采收率現場注采示意圖），由于沒有堿的存在，化學藥劑的成本降低了30%，而原油產量在原有的基礎上提升了40%。

圖2 提高采收率現場注采示意圖

(3)空氣驅

空氣驅技術利用注入含二氧化碳天然氣藏分離氣的組合來替代傳統的水驅，改善油藏中的氣相飽和度，提高油水分離效果，來增加采收率。在氣體注入過程中，二氧化碳與油藏中的石油發生反應，產生熱量，使原本黏稠的原油得以降低黏度，提高流動性。此外，氣體注入還能增加油井內部壓力，幫助驅動油藏中的石油向井口移動，達到提高采收率的效果。空氣驅技術適用于高滲透油藏或深水層油藏。在高滲透油藏中，液體水相相對較少，而氣相相對較多，適合使用空氣驅技術來進一步提高采收率。而在深水層油藏中，水驅效果相對較差，此時引入空氣驅技術可以提供更好的采油效果。此外，需要充分考慮油藏的儲集層特性、水油分布情況和儲層溫度等，以確定是否適合應用空氣驅技術。使用空氣驅技術時，需要合理控制氣體注入速率和濃度，并且要有良好的監測系統跟蹤油藏的反應和進展情況。合理的氣體注入速率是確保驅除原油的關鍵，過高的速率可能引起砂巖層塌陷或產生局部注氣路徑，從而影響采油效果。

吉林油田共有18個油田，每年的原油產量在500萬噸左右，但是隨著注水油田開發后期含水率的不斷提升，原油產量逐漸呈下降趨勢。為解決原油中含水率過高問題，技術人員采用了注氣驅技術。在實驗開始前，油田的初始油藏壓力為4000psi，油藏溫度為150℉，油藏儲量為1000000標準桶（bbl）。實驗中，通過注入氣體替代水來驅出油藏中的石油。注入氣體的峰值流量和壓力分別為5MMCFD（百萬標準立方英尺/天）和2000psi。實驗持續時間為12個月。在實驗結束后進行了采收率的評估。根據實驗數據和計算，實驗后的采收率達到了40%，相比傳統水驅提高了一倍。

此外，經過氣驅后，油井產量也得到了很大的提升。在實驗開始時，油井產量為500bbl/天，而經過氣驅技術的應用后，油井產量增加到了1000bbl/天，增產了100%。通過以上案例數據可以看出，油田氣驅技術的應用在提高采收率和增加油井產量方面取得了顯著的成效。這一應用案例為油田開發提供了有力的數據支持，并證明了氣驅技術在增強采收率方面的潛力和優勢。

4.結束語

本文對油田注水開發后期提升采收率的技術措施進行了淺析。通過對MEOR技術、化學復合驅及空氣驅等多種技術手段的應用研究，分析了這些技術在提高原油采收率方面的實際效果。然而，需要注意的是，不同油田的地質條件和開發方式不同，因此在實際應用中需要根據具體情況綜合考慮。未來的研究可以進一步探索MEOR技術使用的微生物種類和化學復合驅中的化學添加劑成分，以便為油氣資源的開發與利用做出更大貢獻。