低渗透油田开发技术

低渗透油田开发技术研究

[摘要]：低渗透砂岩储层具有巨大的资源潜力和相对较大的勘探与开发难度。储层渗透率低，自然能量不充足，靠自然能量开采，弹性能量衰竭快，开发水平低。本文分析了低渗透油田流体渗流特点及与采收率的关系，给出了开发新技术与工艺，对于低渗透油田的开发具有较大意义。

[关键词]：低渗透油田采收率技术工艺

中图分类号：te348 文献标识码：te 文章编号：1009-914x （2012）20- 0032 -01

一、低渗透油藏开发背景及特点

随着油田勘探程度的提高和对油气资源需求的不断增长，低渗透油气资源已经成为我国油气勘探开发的主要对象。截至2008年底，全国累计探明低渗透石油地质储量141亿吨，在近几年新增的探明油气储量中，低渗透油气比例达到70%。

低渗透油藏由于储层渗透率低，孔隙结构复杂，具有其特殊的渗流规律和油气田开发特征。并且由于其储层致密、自然产能较低、过去难以经济有效开发。与已规模开发的特低渗透油藏相比，低渗透油藏埋深较深，岩性更致密、应力敏感性更强、储层物性更差。投资成本高、开发难度较大。同时，它也具有油层分布稳定，储量规模较大，原油性质较好，水敏矿物较少，适合注水开发等优势。低渗透油藏储层非达西渗流特征明显，压敏效应强，随渗透率的降低，启动压力梯度和压力敏感系数快速上升；储层胶结物成份主要

以酸敏矿物绿泥石、伊利石、浊沸石、方解石为主，水敏矿物较少，宜于注水开发；低渗透油藏开发初期递减大，大致是第一年递减10到15%，第二年后仅为5到8%，稳产期较长。

二、流体渗流特点及与采收率的关系

1.流体渗流

渗流流体由体相流体和边界流体两部分组成。体相流体是指其性质不受界面现象影响的流体，而边界流体则是指其性质受界面现象影响的流体。油层岩石的渗透率在某种程度上反映岩石孔隙结构的状况。研究表明，岩石的渗透率越低，则岩石孔隙系统的平均孔道半径越小，非均质程度越严重，微小孔道所占孔隙体积的比例越大，孔隙系统中边界流体占的比例越大。这些特点明显地影响液体与固体界面的相互作用。渗透率越低，这种液固界面的相互作用越强烈。它将引起渗流流体性质的变化，使低渗透油层中的渗流过程复杂化。

根据一般的油田开发理论，认为在常规油田开发中，油水在渗流过程中呈现牛顿流体的特性，并在整个孔隙系统中保持恒定，即在渗流过程中，在整个孔隙系统中，流体的粘度保持恒定常数，其渗流规律符合达西定律。但许多研究资料表明，造成低渗透油藏非达西渗流的原因，主要有：①孔隙喉道狭窄、连通性差、渗透性差的岩层，是造成低渗透非达西渗流的重要因素；②流体在多孔介质中渗流时，固、液两相间始终存在表面作用；③岩层上覆压力的上升到一定程度，迫使岩石骨架塑性变形，造成岩层孔隙度和渗透率

急剧下降。在油藏工程应用中，对中高渗透性稀油油层，在一定的误差范围内，可以把它当作牛顿流体来对待。人们成功地用达西定律解决了大量中高渗透性稀油油藏的工程设计计算问题。然而对特低渗透油藏来说，渗流规律发生了明显的变化，偏离达西定律。

多孔介质是由渗透性各异的许许多多大小不等的孔道构成的，渗透率是一个平均的统计参数。对于高渗透地层来说，其孔隙系统主要由大孔道组成，稀油或水在其中流动时，不易监测到启动压力，可以认为渗透率是一个常数。但是对于低渗透和特低渗地层来说，由于低渗岩心的孔隙系统基本上是由小孔道组成的，流体在多孔介质中渗流时，固、液两相间始终存在表面作用。室内实验证实流体的表面活性物质与岩石颗粒的表面产生吸附作用，形成由稳定胶体溶液组成的吸附层，粘糊在孔隙喉道的壁上，或者使喉道减小，或者部分或者全部堵塞孔道，使渗透率急剧下降，渗流速度减小。

2.采收率与渗透率的关系

水驱油的微观渗流实验研究表明，在地层模型中，注入水进入模型驱动原油，它并不是均匀地向前推进，而是沿着孔隙系统中阻力较小的孔道向前突进，同时逐渐向两边绕流扩张，形成水的通道。在油水驱替过程中，注入水的这种指进现象是普遍的，带规律性的。由于指进和绕流，就使地层中大量的油被捕集而残留下来，形成水驱的残余油。当然这种驱替显然是非活塞的。既然指进的水沿着阻力较小的大孔道运动，那么地层孔隙结构的影响就很重要。大孔道在孔隙体积中占的比例或者说小孔道在孔隙体积中占的比例，对采

收率有明显影响。地层渗透率的大小与各类孔道在孔隙体积中占的比例关系密切。渗透率越小，小孔道在孔隙体积中占的比例就越大，大孔道占的比例就越小。地层孔隙结构的这些变化对原油采收率将产生影响，一般来说，在渗透率大于某一值以后，其大小对采收率的影响就不明显了；但若渗透率小于某值，这种影响就不可忽视，特别是在几个毫微米平方的区间，其对采收率的影响将会非常明显。

三、低渗透油田开发新工艺技术

对于低渗透油田，国内外已经总结和配套发展了一系列成熟的、行之有效的开发开采工艺技术，如油层保护技术，增效射孔完井技术，整体压裂改造技术，精细分层注水技术，针对性的机械采油技术，简化地面流程降低基建投资等。除此之外，一些新的或原来未广泛应用的开发开采工艺技术正在低渗透油田开发中逐渐兴起、发展、完善和成熟起来。

1.气驱开发技术

我国绝大多数（特）低渗透油田都是采用注水开发方式即选择水作为人工注入剂注人地层来保持地层能量。近几年来，低渗透油田，尤其是特低渗透油田注水开发中暴露出如注不进，采不出，套管损坏严重和见水后采液（油）指数大幅度下降，采油速度低，经济效益差等诸多复杂问题，针对这种情况，人们正在探索注气开发的可行性。

前苏联曾对两个地质条件相似的油田进行注水和注气开发现场

试验，试验结果表明注气开发油田无论从开发指标还是经济效益指标都明显好于注水开发油田。根据理论分析，结合矿场实际，低渗透油田选择气驱开发，可以解决以下问题：（l）注气较注水容易，注气可以保持地层压力，实现注采平衡；2）注气流压低于注水流压，有利于避免裂缝开启；（3）不存在注人水质和水质处理问题；（4）注气可以避免注人压力上升和泥岩膨胀造成的套管损坏，减少报废井；（5）油井见注人气后比见注人水后情况简单，易于管理。

2. 渗析采油技术

渗析采油技术是针对裂缝性特低渗透油田双重介质渗透率相差较大的特点，利用周期注水原理，依靠毛细管力作用和亲水油层自吸排油特性，将原油采出的一种采油技术。它包括两个阶段或两个过程，一是注水阶段，即升压过程。注人水进人地层后，首先充满裂缝系统，由于裂缝和基质在渗透率上存在很大差异，此时基质系统中处于低压未饱和状态，随着注水压力的不断提高，双重介质的压力会达到一个相对平衡的状态，当注水压力〔地层压力）达到一定程度时，将注水井关井，进行渗析，然后转抽，改为抽油井。二是采油阶段，即降压过程。注水井转抽后，随着地层压力下降，原双重介质中相对平衡的压力系统遭到破坏，此时基质系统压力相对上升，原油通过基质一裂缝间的渗析作用和亲水油层的毛管力作用被采出。渗析采油技术已在大庆头台油田得到成功应用，根据他们的经验和结论，在相同的裂缝密度条件下，基质渗透率越大，渗析速度越快，渗析效果越好；在相同的渗透率条件下，裂缝越发育，