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在地下“桂林山水”中高效采油

发布日期:2021-10-13

“产学研”联合、西北油田牵头,承建国家科技重大专项示范工程效

近日,西北油田承担的“十三五”国家科技重大专项示范工程——“塔里木盆地碳酸盐岩油气田提高采收率关键技术示范工程”通过国家科学技术部专项实施管理办公室综合验收。

“十二五”末期,塔里木盆地碳酸盐岩主力油气田开发进入中后期,油气稳产存在技术瓶颈。该工程通过国家重大专项办论证后,“十三五”期间,西北油田牵头,联合石油勘探开发研究院、石油物探技术研究院、中国石油塔里木油田、西南石油大学,建立“产学研”联合团队,通过大项目群共享信息、资料、成果,有力提升塔里木盆地油气开发水平。

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“十三五”期间,联合团队共完成地震采集处理解释4000平方公里、室内测试8871组次、现场试验2141井次等实物工作量,建设了塔河油田主体区、塔河10区、塔中1号凝析气田等3个提高采收率示范区,发展完善了缝洞系统结构刻画、剩余油定量表征、空间结构井网构建、颗粒调流道、高压注氮气工艺、超深多靶点定向井钻井等9项关键技术,建立缝洞型油藏单井注氮气技术、井组氮气驱选井及油藏工程设计、凝析气藏注水提高采收率等5项企业技术规范,获得37项国内发明专利,填补了同类油气藏提高采收率技术空白。现场应用后,示范区累计增油202万吨,系列技术有效支撑塔河油田年产量稳定在500万吨以上。

研发综合描述技术,让科研人员可以看清地下5500米的溶洞、暗河

海相碳酸盐岩油藏非均质性强,像一个个深埋在地下5500米的桂林山水的溶洞,国内外无经验可借鉴,勘探开发属于世界级难题。

在地震剖面上,奥陶系地下岩溶洞穴反射影像成“串珠”状,像羊肉串一样排列,解开溶洞系统储层预测的“地下方程式”,才能为井位部署提供可靠依据。

塔河油田分布形态各异的小尺度裂缝,宛如直径几千米的“蜘蛛网”藏在五六千米深的地下。而在“蜘蛛网”下面,又有多条古暗河穿过,地下的储油溶洞呈现多层叠置、树状分布的特征。科研团队加强基础研究,寻找“溶洞”及通道里的剩余油。

通过攻关,联合团队针对风化壳形成了“趋势面残丘形态刻画+分频能量描述溶洞分布”、针对古暗河形成“量化瘦身+叠前三参数反演充填识别”的综合描述技术。

这两项技术就像“望远镜”,让科研人员可以看清5500米以下溶洞、暗河等储集体的分布,深化了风化壳岩溶区缝洞系统空间关系认识,从而实现“一井多控、一井多靶”“靶间接替、带间接替”,多次动用分隔缝洞体的储量,提高采收率。

塔河4区属于油田老区,这里的缝洞受残丘、古暗河和断裂复合控制,储集空间复杂,且底水上升和人工注水注气导致油水关系复杂、剩余油认识不清。

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联合团队在前期研究的基础上,精细雕刻不同尺度缝洞,结合油藏地质特征和地球物理技术优势,将复杂油藏储集空间划分为不同岩溶背景中特定的缝洞组合:针对大“溶洞”、大断裂,采用嵌入法描述和计量;针对孔洞和裂缝,通过构建三维地质模型,再利用数值模拟,拟合油藏不同阶段生产历史,实现剩余油定量化和可视化。

由此,他们实现从只知道剩余油的大概方位,到现在可以精准定位、精确计量、可视化挖潜缝洞型油藏剩余油的巨大进步。

在地下“蜘蛛网”上构建空间结构井网,注水“洗”出缝洞底部剩余油

随着地下原油不断采出,地层能量逐渐降低,注水既可以补充地层能量,又可以把地下原油“洗”出来。为了“洗净”剩余油,联合团队综合考虑缝洞结构、井洞关系、连通部位、连通介质等多方面因素,在地下“蜘蛛网”上构建空间结构井网。

地下通道错综复杂,在多条路径面前,注入水会沿着最“通畅”的路走,导致注水快速窜进,而崎岖小路里的原油则没有被波及。联合团队分析验证注水动态,应用井网重构、调流道、调流势等技术,让注入水在地层中“洗”出更多原油。

“十三五”期间,联合团队攻关完善了缝洞型油藏改善水驱及配套技术,在6个单元初步应用井网重构、调流道、调流势技术,单元水驱采收率平均提高5.61个百分点,支撑塔河4区、6区、7区、8区这4个注水示范区注水有效率从67提高至83,油井多向受效率从30提高至50,整体提高采收率1.2个百分点。

其中,位于塔河6区的S74单元,地质背景复杂,风化壳岩溶与暗河岩溶依托断裂、裂缝相互关联,具有单元储量大、单井累产高、采出程度低的特点。联合团队在缝洞结构表征的基础上,分析剩余油富集模式,构建空间结构井网,有针对性地实施综合治理,使该单元采收率提高7.5个百分点,递减率下降6.5个百分点。

通过注气在溶洞顶部形成人工气顶,将高部位原油不断向下“吹向”井筒

油比水轻。因此,注水驱替后,储集体高部位仍然存在剩余油。怎么能让剩余油往低处走,进入井筒?

气比油轻。向井内注入大量氮气,就会在溶洞顶部形成人工气顶,将高部位原油不断向下“吹向”井筒,实现控水、增油。

碳酸盐岩缝洞型油藏具有强非均质性、原油性质差异大、流体流动规律复杂等特点,经历了衰竭式开发、人工注水开发,剩余油分布极为复杂,缺乏有效动用技术,成为制约塔河油田缝洞型油藏稳产上产的瓶颈。

“十三五”期间,联合团队创新研发碳酸盐岩缝洞型油藏注氮气提高采收率关键技术系列,在碳酸盐岩缝洞型油藏作用机理、数值模拟、量化设计、泡沫增效、效果评价五个方面取得实质性突破,攻克了缝洞型油藏水驱剩余油再动用难题,丰富了碳酸盐岩缝洞型油藏注气提高采收率基础理论。

T402井属于典型的风化壳岩溶残丘,前期发生水窜,技术团队构建“高注低采”气驱井网,利用氮气驱动剩余油,井组3口井相继受效,日增油51吨。

联合团队强化单元注气井网构建意识,建立差异化半定量化参数设计原则,实现井间剩余油有效动用。他们研发单元注氮气选井技术,明确影响注氮气效果的因素及其界限,分油藏类型建立选井标准,确保“十三五”期间单元注氮气有效率在80以上。

近年来,在稳定注气效果的同时,西北油田持续加强基础研究,开展老区岩溶系统识别及井网构建。他们通过高效井主控因素分析、建模数模一体化,优化注气。同时,深入研究注气动态监测技术,完善注气体系,创新提出气水协同驱油方式,利用“气向下替、水横向驱”的叠加作用,解决了缝洞型油藏单一注气效率提升问题,支撑缝洞型油藏效益开发。

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“十三五”期间,西北油田建成国内最大注氮气示范基地,实现注氮气技术规范化、标准化、流程化,注气控制程度由46提高至79,每立方米换油率由0.58吨提高至0.87吨,年增油量由22.5万吨提高至34.5万吨。

丰富完善“工具箱”,高效动用井周多个紧密相连的溶洞储集体

塔河4区两口侧钻调整井TK446CH2井和TK418CH井日前相继投产,合计日产原油超过50吨,老区停躺井获得新生。

侧钻井以“短平快”的优势,在近年西北油田产建井位部署中占30左右,在低油价时期则占到70。

西北油田地下储集体是多个紧密相连的溶洞,为高效动用5000米以下井周储量,该油田发展配套缝洞型油藏提高采收率关键工程技术,创新形成超深井多靶点定向钻井技术、靶向酸压技术系列、侧钻技术系列和超深稠油井举升工艺优化技术,并不断将“工具箱”中的技术应用于现场,挖出井周剩余油。

西北油田针对同一方位发育多个缝洞体的动用需求,开展地质工程一体化研究,创建一井控多个缝洞体的钻井技术,通过应用三维轨迹设计优化技术,使钻头沿最小主应力方向钻进,实现对溶洞“擦头皮”控制,效益动用小规模缝洞。

此外,西北油田还研发缝洞型油藏堵调及靶向酸压工艺技术,变常规酸压“步枪直线射击”为“冲锋枪扇形扫射”,有效动用井筒周边一定距离内的储集体,全方位提高了剩余油的动用程度。“十三五”期间,示范区靶向酸压示范推广有效率达到86.84。付童童、张艺晓