油田开发中油藏工程技术方法的应用及其发展
油田开发中油藏工程技术方法的应用及其发展
摘要：油藏工程技术是实现油气田开发方案的重要手段,是决定油田产量高低、采油速度快慢、最终采收率大小、经济效益的优劣等重要问题的关键技术。分析了我国采油工程技术发展的5个阶段和各自的工艺技术状况,介绍了与我国油藏相适应的5套油藏工程技术方法,指出了采油工程技术今后发展的必然趋势。
关键词：油藏工程技术应用发展
油藏工程技术发展阶段
一、探索、试验阶段(50年代到60年代初)
1949年9月25日玉门油田获得解放,当时共有生产井48口,年产原油6. 9×104t,再加上延长15口井和独山子11口油井,全国年产原油总计7. 7×104t。1950年进入第一个五年计划时期,玉门油田被列为全国156项重点建设工程项目。一开始油井都靠天然能量开采,压力下降,油井停喷, 1953年在前苏联专家帮助下编制了老君庙第一个顶部注气、边部注水的开发方案。为砂岩油藏配套开采上述技术打下了一定的基础,成为全国采油工程技术发展的良好开端。
二、分层开采工艺配套技术发展阶段(60年代到70年代)
陆相砂岩油藏含油层系多、彼此差异大、互相干扰严重,针对这些特点,玉门局和克拉玛依油田对分层注水、分层多管开采进行了探索。60年代大庆油田根据砂岩油藏多层同时开采的特点,研究开发了一整套以分层注水为中心的采油工艺技术。
1、分层注水
大庆采用早期内部切割注水保持地层压力开采,采用笼统注水时因注入水沿高渗透层带突进,含水上升快,开采效果差,为此开展了同井分层注水技术。
2、分层采油
发挥低渗透层的潜力进行自喷井分采,可分单管封隔器、双管分采和油套管分采三种形式。
3、分层测试
研究发展了对自喷采油井产出剖面和注水井注入剖面进行分层测试、对有杆泵抽油井进行环空测试、油水界面测试及有杆泵井下诊断、无杆泵流压测试等技术。
4、分层改造
压裂酸化工艺是油田增产的重要措施。
二、发展多种油藏类型采油工艺技术(70年代到80年代)
1、复杂断块油藏采油工艺技术
根据复杂断块油藏大小不一、形态各异、断层上下盘互相分隔构成独立的开发单元等特点,采用滚动勘探开发方法,注水及油层改造因地制宜,达到少井多产,稀井高产,形成了复杂断块配套的工艺技术。
2、碳酸盐岩潜山油藏开采技术
潜山油藏以任丘油田为代表,与砂岩油藏完全不同,油气储存在孔隙、裂缝和溶洞中,下部由地层水衬托,成为底水块状油藏。以任丘奥陶系、震旦系油藏为主,初产高、递减快,油田开采中形成了碳酸盐
岩高产潜山油藏开采配套技术。
3、低渗透油藏采油工艺技术
进入70年代后,全国先后开发了长庆马岭、大庆朝阳沟等低渗透油藏，形成了低渗透油田采油工艺技术:有细分和限流压裂技术,分层早期注水和提高水质高效注水技术,钻井、完井和作业中保护油层技术,简化地面流程和人工举升及提捞采油技术等,从而使一些边界油藏投入开发,并获得较好的经济效益。
4、稠油热力开采技术
在50、60年代注蒸汽攻关的基础上, 1976年开始在克拉玛依、辽河、胜利等油田进一步开展了注蒸汽开采稠油攻关, 80年代在上述油田开展了更大工业规模试验和开采,包括蒸汽吞吐和蒸汽驱等。
5、气顶砂岩油藏开采技术
以大庆喇嘛甸油田为代表,采用先采油、后采气的程序,在含油区采用早期内切割注水,保持油区和天然气区压力基本平衡,防止天然气窜入油区,做到合理开采。
6、高凝油油藏开采技术
以河南魏岗、辽河静安堡、沈阳大民屯、大港小集等油田为重点,在原油凝固点大于40℃的高凝油藏的原油流变性和井筒温度场研究的基础上,配套形成了以井筒加热为核心、以有杆泵、电潜泵、水力泵为主的人工举升技术和相应的注热水及动态监测技术,并配套了开式水力泵、闭式热水循环、双管掺水等集输流程。
7、常规稠油油藏开采技术
胜利孤岛和孤东油田、辽河曙光油田等的开发采用了保持压力注水、大排量提液开采、防砂、堵水调剖等工艺,初步形成了常规稠油油藏冷采配套工艺技术。
三、油藏工程新技术重点突破发展阶段(80～90年代)
石油天然气集团公司为推动重点技术的发展,在全石油行业成立了完井、压裂酸化、防砂、电潜泵和水力活塞泵5个中心,对采油工艺的发展起了很大促进作用。在此期间,水平井开采工艺技术通过“八五”、“九五”攻关,取得巨大效益,攻下了水平井完井、射孔、压裂(分段)、酸化、举升、防砂等技术难关,配套了水平井油藏、工艺适应性筛选技术。超深井采油工程技术在西部油区得到发展,超深井人工举升电泵机组采用耐磨、耐压和耐温145℃电缆,泵挂深度达到3200m 以上。酸化压裂解决压裂液携砂性能、高压施工管柱和液氮返排等技术,突破6000m大关。
四、油藏系统工程形成和发展阶段(1990～1999年)
为保证集团公司的持续稳定发展, 90年代以来采油工程技术在完善现有配套技术基础上,进一步形成系统工程,重点研究和发展的有七个方面。
1、编制油田开发方案，提高油田整体经济效益。
2、编写了中长期采油工程规划和科技发展规划,进一步处理好近期应用技术和基础研究的关系。
3、加强研究,进一步改善高(特高)含水老油田“稳油控水”、注聚合物和三元复合驱,扩大波及体积,提高开采效果,提高最终采收率,提
高经济效益。
4、对低渗透油田采用小井距、加强注水、简化举升方式和简化地面流程,进一步提高单井产量,实现经济有效开采。
5、发展蒸汽吞吐接替技术,扭转稠油开采被动局面。
6、完善配套深层酸压、举升、堵水采油工艺技术,保证高速高效开采。
7、减缓套管损坏速度,提高油水井利用率。
油藏工程技术方法的应用
一、分层注水技术
多层油藏注水开发中的一项关键技术就是要提高注入水的波及效率。50年代克拉玛依油田在调整中对分层注水进行了探索,研究成功的管式活动配水器和支撑式封隔器,在油田分注中发挥了一定的作用。1963年大庆油田采油工艺研究所经过上千次试验,研制成功水力压差式封隔器,70年代又研制成功活动式偏心配水器,使1口井分注3～6个层段分层注水工艺完整配套,并在大庆油田大面积推广应用。80年代以来,江汉、胜利、大港、华北等油田对深井封隔器和配水器做了相应的研究和发展,为深井分层注水创造了条件,达到每井分注2～3层的基本目标。90年代大庆油田、河南油田进一步研究成功液压投捞式分层注水管柱,达到了液压投捞一次可测试、调整多层的细分注水的目的。
二、人工举升工艺技术
根据各类油田在不同开发阶段的需要, 50年中,我国发展了多种人工举升工艺技术：抽油机有杆泵采油技术（平均符合率达到85%～
90%,提高了抽油机井的效率和管理水平），电动潜油泵采油技术（电动潜油泵采油井数占4%,但排液量占21. 7%,已成为油田举升的一项重要技术），水力活塞泵采油技术（效率高达40%～60%,在高凝油开采和常规油藏含水低于60%的情况下应用,取得良好效果），地面驱动螺杆泵采油技术（近钢材耗量低,安装简便,适于开采高粘度原油,在出砂量高的井可正常工作），气举采油（举升管柱简单,井深和井眼轨迹都不受限制,举升深度可达3658m）
三、压裂、酸化工艺技术
压裂、酸化是采油工程的主导工艺技术之一。到1997年底全国大约压裂17万井次,年增产油量达200×104t以上,为我国老油田的挖潜和新油田的开发做出了卓越的贡献。我国发展完善了中深井和深井压裂以后, 4500～6000m的超深井压裂技术又在塔里木油田的实践中取得成功。相继研究成功和推广应用了限流压裂技术和投球、封隔器、化学暂堵剂选择性压裂技术。水平井限流压裂和化学剂暂堵压裂在大庆和长庆油田取得良好效果。90年代以来的油田整体压裂技术,从油藏整体出发,开发了压前评估、材料优选、施工监测、实时诊断和压后评估等配套技术,使压裂工作创出了新水平。
四、稠油及超稠油开采技术
我国50年代就在新疆克拉玛依油区发现了浅层稠油,于60～70年代进行蒸汽驱和火烧油层的小井组试验。到90年代在我国12个盆地中已发现70多个稠油油田,地质储量超过12亿m3。80年代以来稠油的热力开采逐步走向工业化, 1997年稠油热采产量稳定在1100×