婁鳳芹
(勝利油田魯明科研中心,山東 東營 257000)
低滲透是針對儲層的概念,一般指滲透性能低的儲層,國外一般將低滲透儲層稱為致密儲層[1-3]。進一步延伸和概念拓展,低滲透一詞又包含了低滲透油氣藏和低滲透油氣資源的概念。現在講到低滲透一詞,其普遍的含義是指低滲透油氣藏。具體來說低滲透油氣田是指油層孔隙度低、喉道小、流體滲透能力差、產能低,通常需要進行油藏改造才能維持正常生產的油氣田。目前低滲透儲層的巖石類型包括砂巖、粉砂巖、砂質碳酸巖、灰巖、白云巖以及白堊等,但主要以致密砂巖儲層為主。
低滲透油田一般具有儲層滲透率低、豐度低、單井產能低,與中高滲透油田相比具有以下特點:
1)低滲透油層連續性差,砂體發育規模小,井距過大,水驅控制程度低;
2)儲層滲透低,流度低,孔隙喉道半徑小,存在“啟動生產壓差現象”,滲流阻力和壓力消耗特別大;
3)低滲透油層見水后,采液和采油指數急劇下降,對油田穩產造成嚴重威脅;
4)儲量豐度低,含油飽和度低,自然產能低,壓裂投產后產量遞減較快,無穩產期。
低滲透油氣田與高滲油氣田相比,其儲層特性、傷害機理、流動規律不僅僅是量的變化,實際上在一定程度上已經發生了質的變化,因此在開發中遇到的主要問題是:①油藏表征準確度差,滲流機理尚未研究清楚;②對油層傷害的敏感度強;③儲層能量低,單井產量低;④基質中的油難以開采。歸結起來是成本、效益和風險問題。
油藏表征是對油藏各種特征進行三維空間的定量描述、表征以至預測的技術。現代油藏表征技術是國外進行剩余油分布預測和開發決策等生產優化的最主要技術。技術發展經歷了三個主要階段,目前向著精細化方向發展。
油氣藏表征主要包括野外露頭天然裂縫描述技術、成像與常規測井裂縫描述、儲層生產動態測試資料表征、三維地震、四維地震、井間地震和井間電磁波等油氣藏表征、三維可視化、綜合地質研究技術。油藏描述技術是對油氣藏特征進行定性與定量描述、預測是進行剩余油分布預測和開發決策主要技術。由于決策的內容不同油藏描述技術和方法也不同描述內容和精度有差別。對進入中后期開發的老油田以確定剩余油分布為目的的油氣藏描述必須通過集成化的精細表征提供準確的剩余油分布狀況指導油氣田調整挖潛改善開發效果。
包括氣體鉆井、霧化鉆井、泡沫鉆井和欠平衡鉆井技術等。欠平衡鉆井亦稱為欠平衡壓力鉆井這一概念早在20世紀初就已提出但是直至20世紀80年代初期井控技術和井控設備出現才使防止井噴成為可能這種鉆井技術也得以發展和應用。在美國和加拿大欠平衡鉆井已經成為鉆井技術發展的熱點并越來越多地與水平井、多分支井及小井眼鉆井技術相結合在美國欠平衡鉆井占鉆井數的比例已經達到30%。
包括裸眼井完井、水平井裸眼分段壓裂和智能完井。裸眼完井法的操作相對簡單,在油田的開發中被廣泛應用,水平段裸眼分段壓裂技術是對油藏的一種改造技術,可以大幅度提高儲集層滲透能力,智能完井管柱在油井開發過程中后期使用,是提高層間開發效果的可靠手段。
油田在勘探開發的各個環節均可造成低滲透層油層損害。究其原因,均屬油層本身的潛在損害因素,它包括儲層的敏感性礦物,儲滲空間,巖石表面性質及儲層的液體性質等。在外在條件變化時,包括鉆開油氣層、射孔試油、酸化、壓裂等,儲層不能適應變化情況,就會導致油層滲透率降低,造成油層損害。對低滲透油層特別強調油層保護并不是因為這類油層比高滲透油層更易受污染,而是因為低滲透油層自然滲透能力差,任何輕微的污染傷害都會導致產能的大幅度降低,因此,低滲透油層的油層保護尤為重要。
低滲透性油氣田儲量廣泛,在油氣田開發中起著舉足輕重的作用。注水開采是目前普遍采用的油氣開采方式,它對保持油層壓力,實現油田高產穩產、高效開發發揮著重要的作用。注水過程中,由于注入水向地層推進,在儲層內會發生物理的或化學的反應,從而導致儲層中流體滲流阻力增加和滲透率下降,造成地層污染。
注氣法作為一種提高采收率的常用方法,受到各大油田的普遍關注,尤其是對低滲透油田非常適用。統計資料表明,國外提高采收率應用技術中,注氣是第二位的。與傳統的注水開發方式相比,注氣開發方式的有利因素可以歸納如下:①吸氣能力強,并且能夠保持穩定,易于實現注采平衡;②注氣流壓低于注水流壓,有利于避免裂縫張開,防止產生竄進現象;③無水質問題,可避免一整套比較復雜的處理水質的工藝流程設備;④因水質腐蝕和泥巖膨脹而造成的套管損壞問題較輕,報廢井較少;⑤油井見注入氣的情況比見注入水的情況簡單,比較容易管理。
目前,我國低滲透油藏儲量占總儲量40%左右,是未來開發的重點和難點。從已開發的低滲透油田看,開發效果差異大,根源是低滲透油藏具有其特殊性,對注水開發井網的部署極為敏感。如果注采井網布置合理,能見到好的注水效果,否則,很難達到方案預期效果。低滲透油藏開發井網部署大體上經歷了3個階段:初期沿用中高滲透油藏的開發井網,中期將注采井網與儲層裂縫系統進行了初步優化,井排方向與裂縫方向錯開一定角度。目前階段采用注水井排方向與裂縫方向平行的菱形反九點法井網,或者是排距、井距不等的注水井排平行于裂縫系統的矩形井網。
低滲透油氣田開發成熟技術有注水、壓裂、注氣等技術,小井眼技術、水平井、多分支井技術和CO2泡沫酸化壓裂新技術應用,較大幅度地提高了單井產量,實現了低滲透油田少井高產和降低成本的目的。儲層精細描述和保護油氣層是開發低滲透油氣田的關鍵。多分支井技術、地震裂縫成像和裂縫診斷技術、新型壓裂技術、注氣提高采收率等新技術快速發展。世界低滲透油氣田勘探開發方興未艾。發達國家低滲透油氣田勘探開發技術日趨成熟。通過對世界低滲透油氣田勘探開發現狀進行研究,可實現低滲透油氣田資源優化利用,改善勘探開發效果,為低滲透油氣資源的高水平、高效益勘探開發和可持續發展提供理論及實踐依據。
[1]張志強,鄭軍衛.低滲透油氣資源勘探開發技術進展[J].地球科學進展2009,24(8).
[2]方朝亮,劉克雨.世界石油工業關鍵技術現狀與發展趨勢[J].北京:石油工業,2006,4.
[3]孫樹強.保護油氣層技術[D].東營:中國石油大學(華東),2005.