浅析低渗油藏的研究
摘 要：随着经济快速、稳定、健康的发展，国民经济对原油的需求以每年5%～6的速度增长，而我国低渗透油气资源储量是201.7×l08t，占总资源量的24%。随着油藏开发工艺技术和油层改造技术的进一步完善与改进，低渗透油气藏发现与投入的比例持续递增，最初认为无经济价值的低渗透油藏，经过注水开发、储层改造等现代技术措施，获得了较好的开发效果，大幅度提高了低渗透油藏的产量。
关键词：低渗 油藏 研究
一、技术背景
国内外的开发实践得到：对于低渗透、稠油油藏、薄储层以及小储量的边际油气藏等，最佳的开发方式是水平井开发。水平井的主要优点是：泄油面积大、生产压差小、提液潜力大，可大幅度增加单井控制储量，减少开发井数，降低开发投资，提高最终采收率和油田开发效果。
二、低渗油藏现状
关于注气机理的论述很多，总体上可分为一次接触混相、多次接触混相、非混相驱三种，而多次接触混相又分为蒸发气驱混相和凝析气驱混相两种，近几年人们又提出近混相驱的概念。总的来说注气都是降低界面张力，使毛细管力降低，可以降低因毛管效应产生毛细管滞留所捕集的原油，原则上可以使微观驱油效率达到百分之百，从而提高采收率，提高油田开发整体经济效益。当存在多相流动时，油气体系间会产生相间的传质和传热，当有气体注入时，流体的物理化学性质如粘度、密度、体积系数、界面张力、气液相组分和组成均会发生变化，对相态的定量描述是了解非均质性、粘性指进，确定能否进行混相驱，研究混相驱和非混相驱机理的重要依据，研究气驱的驱油效果的方法主要有室内实验和数值模拟，室内实验包括静态实验和动态实验两种，并且最终采收率高于原来预测值，这些都大大增加了注气提高采收率的信心。目前注气方式有气驱、水气交替、气水交替和脉冲注气四种，在水平混相驱替中，气水交替驱替效果比较好，与注水采收率相比，垂向混相驱可增加采收率15-40%，水平混相驱可增加5-20%。预计注气混相驱、非混相驱将是低渗油藏最主要的提高采收率方法之一。由于注气混相驱已公认是提高采收率三大方法之一，国外已成为除热采以外的第二种规模较大的方法，而且近几年来，西南石油学院等一些石油院校对注气开采技术进行了大量室内和数值模拟研究，取得了一定的成绩。21世纪是天然气的世纪，近年来我国气田储量和开发急剧上升，为注气提供丰富的气源。目前注入的气体有烃类气（干气、富气）、氮气（直接制氮）、二氧化碳（包括烟道气），一些油田正在考虑用空气。气具有流动容易，又有降粘、体积膨胀、扩散、降低界面张力的作用，故在解决低渗透油藏开发方面表现出独特的优势，但对于低渗注气的机理研究尚不深入，有必要进行全面的分析研究。
文章编号:1000-2634(2002)02-0021-04
低渗透油藏毛管压力曲线特征分析及应用Ξ
彭彩珍1,李治平1,贾闽惠2(1.西南石油学院,四川南充637001;2.四川电子科技大学)摘要:我国低渗透油田的储量在探明未动用的地质储量中占有较大的比例。深入研究该类储层的孔隙结构特征对低渗透油层的渗流机理研究及对低渗透油田的合理开发具有重要实际指导意义。通过对低渗透油藏毛管压力曲线的定性特征和定量特征参数分析,发现该类油藏毛管压力曲线符合双曲线变化规律,引用油田压汞法所测得的毛管压力数据,对毛管压力曲线进行双曲线拟合,得到了良好的效果以及有关储层孔隙结构的特征参数。由此可知,低渗透储层具有pd和pc50高、r50小等特点。关键词:低渗透油藏;毛细管压力;孔隙结构;渗透率中图分类号:TE311 文献标识码:A
引 言毛管力为毛细管中相界面两侧非湿相流体压力与湿相流体压力之差。毛管力方向指向弯液面的凹方向,大小取决于两种流体之间的界面张力、毛细管半径和岩石的润湿性。目前,测定毛管力的方法有4种:半渗隔板法、离心机法、压汞法和吸附法。压汞测试法在储层孔隙结构研究中的应用最广泛,现已列入各油田的油层物性常规分析项目。压汞毛管压力曲线反映了孔喉大小和分布。通过对低渗透油藏毛管压力曲线形态分析,获得大量的定性特征和定量特征参数(如:排替压力、饱和度中值毛管压力、最大汞饱和度和束缚水饱和度、喉道半径、分选系数、歪度、均值、结构特征参数等),从不同角度表征岩样的孔隙结构特征。
1 低渗透油藏的概念
据文献[2-4]可知,凡是储层渗透率为0.1×10-3～50×10-3μm2的油层为低渗透油层;储层空气渗透率小于0.1×10-3μm2的气层为低渗透致密气层。文献[3]对这些油田特征及开发动用状况有更深入的认识,根据储层渗透率进一步将储层细分为3类:低渗透层(10×10-3
2 低渗透油层毛管压力曲线特征
毛管力与湿相(或非湿相)流体饱和度的关系曲线,称为毛管压力曲线(图1)。它不仅是孔喉半径分布和孔隙体积的函数,也是孔喉连接方式的函数,更是孔隙度、渗透率和饱和度的函数。2.1 毛管压力曲线的定性特征[3,5,7]毛管压力曲线越是接近纵横坐标轴,微观孔隙结构越好,孔喉均匀而偏粗歪度,渗透率越高,排驱压力越低;越是远离纵横坐标轴,微观孔隙结构越差,孔喉不均匀而偏细歪度,渗透率越低,排驱压力越高。若是曲线占据了坐标轴的右上方,该岩样代表了很差的储集层。低渗透油层的典型毛管压力曲线特征由三部分组成。第24卷 第2期 西南石油学院学报 Vol.24 No.2 2002年 4月 JournalofSouthwestPetroleumInstitute Apr 2002
低渗透油田开发难点及对策探析
在我国油气开发领域中，低渗透油田已探明储量占据油气资源总储量的2/3以上，具有极大开发潜力，也是油气开发领域的未来主要发展趋势，其重要性不言而喻。但是，低渗透油田具有储层渗透率低、单井产能低等特征，在开发过程中面临诸多难点，难以实现预期原油产量与经济效益。为解决这一问题，充分挖掘油田开发潜力，本文对低渗透油田的主要开发难点进行简要分析，并提出问题解决对策，以供参考。
标签：低渗透油田;油田开发难点;解决对策
一、低渗透油田的主要开发难点
1.油层孔喉细小、渗透率过低
低渗透油田的定义为，渗透率在（0.1-50）x10-3μm2的储层。由于储层渗透率过低，从油田开发角度来看，绝大多数低渗透油田的开采难度过大，普遍存在比表面积过大、油层孔喉较为细小的问题，这也是储层渗透率过低问题的主要出现成因，常规油田开采技术体系与油田开采需求不符。同时，油层渗透率越低，则油田开发难度越大。例如，当油层渗透率保持在（0.1-1.0）x10-3μm2时，被称作为超低渗透油田，基本不具备自然产能与开发价值。
2.渗流不规律
在常规油田开发过程中，油田渗流往往具备特定规律，工作人员在全面掌握油田渗流规律的基础之上，可以针对性制定开发方案，有效利用现有开发资源，将油田开采效率控制在较高标准。但是，多数低渗透油田的渗流规律难以确定，与达西定律相违背，且油田的贾敏效应以及表面分子力极为明显，以此为诱因，产生压力梯度，为后续油田开发工作的开展造成负面影响。
3.弹性能量过小
多数低渗透油田普遍存在储层连通性过差的问题，加之受到渗流阻力因素影响，导致这类油田的弹性能量相对较小，实际采收率往往在1%-2%区间范围内。在油田开采过程中，不但实际产量会处于较低程度，同时，也将浪费一定量的天然气资源，难以实现预期经济效益。
4.注水效果不明显
目前来看，受到工艺限制，在开发多数低渗透油田时，需提前对油田进行压裂改造处理，方可具备大规模开发的基础条件。但是，这类油田的注水井吸水能力有所不足，启动压力值过高。在后续注水阶段，受到周边地层压力等因素影响，泵压以及井口压力极有可能形成为稳定平衡关系，进而出现停止吸水现象。同时，
２…０鑫３ ～ １年１１月鞠 中国化工贸易 Ｃｈｉｎａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｒａｄｅ 置油墨 浅析低渗透油藏开发技术 徐海春 （中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江５２４０５７） 摘要：＂－－３石油开发力度不断加大，低渗透油藏逐渐在油田开发中占据了越来越重的比例。但低渗透油藏由于储层本身的特性，对油田开发效 果以及储量利用程度均有着严重的制约作用。如何有效开发利用低渗透油藏，提高低渗透油藏的采收率，成为石油开发工作所面临的重要问题。通过理 论研究及实际开发经验表明，对于具有特殊表征的低渗透油藏，在开发过程中借助一些增产稳产的工艺技术，可以增加油井产量，提高油田采收率。本 文针对低渗透性油藏的特点，简要分析探讨开发技术。 关键词：低渗透油藏开发技术采收率增产 渗透率是油田开发中极为重要的参数，渗透率值的大小直接影响 到油井产量及油藏最终采收率。油藏研究中根据其渗透率大小可划分 为高渗透、中渗透及低渗透油藏三类。其中低渗油藏的开采难度最大， 在实际开发过程中，若采用的开发技术不当，低渗透油藏很难有较好 的开发效果。目前，石油资源正日益减少，生活中对石油的需求旺盛， 对于低渗透油藏的开发也日渐引起重视。为了提高储量利用程度，开 展低渗透油藏的开发技术研究具有极为重要的意义。本文从低渗透油 藏研究理论出发，探讨低渗透油藏的开发技术。 一、低渗透油藏的分类及特征 １．低渗透油藏概念 目前，对于低渗透油田的划分仍然缺乏国际公认的标准，不同国 家往往根据自身石油资源情况以及技术条件对低渗透油藏进行自主划 分界定。我国国家标准定为平均渗透率低于０．０５ ＩＩ１。为低渗透油藏。 低渗透油藏可进一步细分为一般低渗透油藏、特低渗透油藏、超低渗 透油藏，细分标准如下： １．１一般低渗透油藏：平均渗透率为０．Ｏ１—０．０５ Ｉｔ，ＩＴＩ ； １．２特低渗透油藏：平均渗透率为０．００１—０．Ｏ１ ｎｌｚ； １．３超低渗透油藏：平均渗透率为Ｏ．０００１～０．００１ ｍ 。 ２．储层特征 从储层特征上分析，低渗油藏具有物性校对较差，储层内非均质 性严重、油层束缚水饱和度相对较高等特点。 ２．１物性相对较差：砂岩粒度的分布较为广泛，砂砾混杂严重，圆 球度较差，且含有大量胶结物，颗粒不易分选； ２．２储层的层内、层间及平面的非均质性较为严重，有的发育天然 裂缝。 ２．３储层流体由于接触岩石，易产生化学及物理作用，例如淡水或 地层的矿化度水接触蒙脱石后，导致蒙脱石膨胀，缩小或堵塞孔隙道， 降低渗透率； ２．４孔隙表层较为粗糙，且半径小于１．５ ｍ，喉道较细，多为管 状或片状，孔隙曲折性因而较大； ２．５与高渗透层的原始含水饱和度相比，油层束缚水的饱和度相对 较高，通常达到２０％一５０％，最高甚至达到６０％。 ３．开发特征 与高、中渗透油藏相比，低渗透油藏由于天然能量较差，地层压 力下降，储层供压能力较差，因而产能及采收率均相对较低。低渗透 油藏因为自身特性，在开发过程中存在弹性能量小，天然能量开发方 式效果差的问题。为了能够确保维持足够的能量，保证油藏产量，在 开发过程中，通常需要采用人为方式维持地层能量，其开发特征主要 包括下列五个方面： ３．１采收率和渗透率呈正比； ３．２启动压力和渗透率呈反比； ３．３地层非均质性原因包括天然裂缝； ３．４采油速度往往低于１．５％； ３．５储层水动力的连通性相对较差，对单井控制控制泄油范围造成 了一定的限制。 二、低渗透油藏的开发措施 低渗透油藏油层孔喉细小、比表面积大，其渗流规律不遵循达西 定律，开发中具有有启动压力梯度的特点，因此产油能力和吸水能力 都很低，注水效果也很缓慢。在实际生产中，为了提高低渗透油藏的 开发效果，一般在油田开发方案前期研究阶段，开展对地应力研究、 古裂缝分布分析、压裂造缝延展等方面的研究，并辅以油藏数值模拟 技术，通过大量数据的采集机分析，建立油藏数字模型，并根据已知 油藏动态进行调整分析，并拟合油藏历史，预测油藏动态，提高开发 效益。 在实际矿场实施过程中，低渗透油藏用来改善开发效果、且经实 ｗｗｗ ｅ ｅｍｍ嵇 ｅｏｍ ｅ 中融讫工信息弼 践证明效果较好的主要措施主要有以下四种： １．早期注水 低渗透油藏往往具有天然能量小、溶解气驱采收率及弹性采收率 均较低的特点，通过早期注水能够达到保持低层压力的目的，确保高 开采速度以及高采收率。通过研究发下，当上覆压力增加时，渗透率 及孔隙度均随之下降，其变化过程不可逆，因此早期注水在低渗透油 藏的开发过程中非常必要，确保油藏保持较高地层压力，避免了渗透 率及孔隙率的剧烈下降，从而保持较好的渗流条件。然而对于弹性能 较大及异常高压的油田，则可以根据具体情况延迟注水时间，尽可能 增加无水采油量，提高改善总的开发效果。 ２．使用压裂改造技术 通常情况下，低渗透油藏自然产能无法达到工业油流标准，需要 进行压裂改造，从而确保实现有效的工业开发。其原理在于通过压裂 造缝原理，在油层中制造各种裂缝，并通过压裂技术在油井底部的储 集层中制造长度及宽度符合开发需求的填砂裂缝，改善渗透性，将油 藏渗流状态从原先的径向流改变为单向流，再变为流入井筒的双线性 流，改变储集流体的方向以及压力，对井网注采关系进行必要的改善， 此外，通过串通作用，使低渗透亚相延伸至高渗透亚相，或者将裂缝 延伸至油层深处，或联通天然裂缝，从而提高产量。此外，油层在钻 井、作业施工及生产的全过程中，均由于入井液及其他因素导致地层 堵塞，降低油层渗透性，使用压裂技术能够起到化堵作用，提高产能。 目前低渗透油藏压裂技术包括投球法多层压裂工艺技术、限流法完井 压裂工艺技术、封隔器多层分层压裂工艺技术、高能气体压裂、ＣＯ 压裂工艺技术、复合压裂工艺技术等。例如，气动力深穿透技术便是 通过使用密封容器将其中的多种药剂置入油井目的层，利用药剂产生 的高温高压气体压出裂缝，并通过多次的循环反应将裂缝延伸至地层 深处，改善渗透性。适用于低渗透油藏区块，以及遭到不溶性有机盐 沉淀、沥青胶质等污染物堵塞油藏的情况，能够改善水井注水压力增 大而注水减少、油气减产等情况，并能够清除地层污染，改善渗透性， 达到增注增产的目的。 ３．增压注水调剖技术 通常情况下，造成低渗透油藏的注水困难源自多种因素，多为地 层条件差、渗透性低、喉道半径窄小等因素，或者异常高压性油藏在 打开油层时能量及压力造成的地层塑变，影响到注水作业。而此类情 况使用化学改造的方式往往很难达到预期效果，采用增压注水调剖技 术能够杜绝使用化学药剂造成的污染，适用于高敏感性的低渗透油藏。 使用增压注水调剖技术能够通过供水３０ＭＰａ将地层压力提升至 ４０ＭＰａ。 ４．酸化改造技术 酸化改造技术是指利用酸液发挥溶蚀作用，以及通过对地层挤酸 所产生的水力作用溶蚀堵塞物以及矿物，扩大沟通缝洞及具备导流能 力的裂缝，提高渗透性，使流体在井底流动的阻力减少，并促使注水 井的驱动力有所提高，实现油水井的增油增注效果，是一种补充手段， 用于特殊井位，可分为常规酸化、压裂酸化及酸洗三种类型。 三、结束语 综上所述，通过对地应力及裂缝分布规律的合理分析，在实际开 发中选用合适的开发方案，以及选用配套工艺，能够有效提高低渗透 油藏的渗透性，达到增加采收率的目的，确保油田资源得以通过合理 化利用。 参考文献 ［】】马新华，“四丈”创新破解超低渗透油藏开发难题［Ｊ】中国石油企业２０１０ｆ１０｝：１１３ ［２】孙莉，王俊英长庆超低渗透油藏有效开发技术研究ＩＪ．企业导报２０１１１１３｝：２８４ 【３】孙伟，李丽周炳军，张明刚低渗透油藏增效开发技术研究与应用…中国石油和化工标准与 质量２０１ｌ，３１｛０７｝：６３ 【４＿李道品低渗透油田开发概论【』Ｉ大庆石油地质与开发１９９７（９） 作者简介：徐海春（１９８０一）女，汉族，山东潍坊人，工程师，主要从事油田开发生产 工作。 ｅ ；辨轾ｅ 采ｍｉ。魏ｌ 嬲姆ｌ中国化工贸易ｌ
