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探討國(guó)內(nèi)驅(qū)油技術(shù)研究的理論論文
目前,國(guó)內(nèi)老油田,如大慶油田、勝利油田等,每年新增可采儲(chǔ)量不足,主體油田已經(jīng)進(jìn)入年產(chǎn)量下降的階段,且處于高含水期,如何提高老油田的采收率是目前國(guó)內(nèi)采油研究熱點(diǎn)問(wèn)題。國(guó)內(nèi)陸地上約80%的油田采用注水的方式進(jìn)行開發(fā),但由于陸相沉積油藏的非均質(zhì)性導(dǎo)致采收率較低,僅能達(dá)到20%~40%。若想進(jìn)一步提高采收率,采用其他驅(qū)油技術(shù),如聚合物驅(qū)油、微生物驅(qū)油、注氣驅(qū)油等是非常有前景的。本文綜合介紹近年來(lái)國(guó)內(nèi)驅(qū)油技術(shù)的熱點(diǎn)研究及應(yīng)用進(jìn)展。
一、聚合物驅(qū)油
1.聚合物驅(qū)油基本原理
聚合物驅(qū)油是指將易溶于水的高分子聚合物加入注入水中,改善油水粘度比, 從而擴(kuò)大波及體積,,最終達(dá)到提高原油采收率的方法。它主要表現(xiàn)為兩個(gè)作用。其一,繞流作用。由于聚合物進(jìn)入高滲透層后,導(dǎo)致高滲透層與低滲透層之間的存在一定壓力梯度,注入液進(jìn)入到較低滲透層,這擴(kuò)大了注入水驅(qū)波及體積。其二,調(diào)剖作用。聚合物改善了水油流度比,控制了高滲透層中的滲流,這樣注入液在高、低滲透層中以較均勻的速度向前推進(jìn),改善非均質(zhì)層中的吸水剖面,達(dá)到提高原油采收率的作用。
2.聚合物驅(qū)油技術(shù)研究及應(yīng)用
大慶油田王德民等[1]在室內(nèi)研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。通過(guò)在大慶油田多年的聚合物驅(qū)油生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程,發(fā)現(xiàn)采用聚合物驅(qū)油采收率提高了12 %~15 %,驅(qū)油效率和體積波及系數(shù)是影響總體采收率提高的重要因素,貢獻(xiàn)各占50%。另外,配置聚合物用水的礦化度、聚合物分子量及聚合物注入對(duì)采收率影響很大。通過(guò)調(diào)整注入和產(chǎn)出剖面及調(diào)整注入和產(chǎn)出速度,有利于獲得一個(gè)較為均勻的聚合物前緣。
聚合物技術(shù)發(fā)展成熟后,其經(jīng)濟(jì)效益明顯。勝利油區(qū)自1992 年開展聚合物驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)以來(lái),聚合物驅(qū)在規(guī)模不斷擴(kuò)大, 聚合物驅(qū)油技術(shù)在勝利油區(qū)的工業(yè)化推廣應(yīng)用取得了較好的增油降水效果,經(jīng)濟(jì)效益顯著[2]。
二、微生物驅(qū)油
1.微生物驅(qū)油基本原理[3]
微生物驅(qū)油原理一般認(rèn)為主要包括兩方面,一方面是微生物自身細(xì)胞的作用,細(xì)菌在地層內(nèi)生長(zhǎng)繁殖,隨著注入水向前流動(dòng),類似于在注入水中加入了顆粒,隨著細(xì)胞長(zhǎng)大,顆粒粒徑隨之增大,進(jìn)一步堵塞了高滲透地帶,起到了堵水的作用。與一般化學(xué)堵水劑不同,細(xì)菌可以實(shí)現(xiàn)地層深處封堵;另一方面則是微生物的代謝產(chǎn)物的作用。這些代謝產(chǎn)物,如表面活性劑、小分子油劑溶劑等,作用在原油和巖石上,改善了油藏中原油的流動(dòng)性。
2.微生物驅(qū)油技術(shù)研究
自20 世紀(jì)90 年代以來(lái),我國(guó)在微生物驅(qū)油技術(shù)的研究投入較多。中科院、中國(guó)石油大學(xué)和克拉瑪依石油化工研究院等多家科研機(jī)構(gòu)與油田合作進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān),從室內(nèi)實(shí)驗(yàn)向礦場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)展。
勝利油田自20 世紀(jì)90 年代初開始微生物驅(qū)油技術(shù)的研究,目前在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位,截至2011年7月在三個(gè)重要區(qū)塊取得較大進(jìn)展。河口羅801 區(qū)塊是國(guó)內(nèi)外影響較大的微生物驅(qū)油應(yīng)用礦場(chǎng),自1999 年7 月開始試驗(yàn), 目前該區(qū)塊油藏微生物生長(zhǎng)代謝良好,生物場(chǎng)穩(wěn)定,開發(fā)動(dòng)態(tài)表明微生物驅(qū)油的控水增油效果明顯。相比于同類型斷塊油藏13%的自然遞減率,該區(qū)塊自然遞減率明顯較低,小于2%,并實(shí)現(xiàn)累計(jì)增油10.4 萬(wàn)t,預(yù)計(jì)微生物驅(qū)油技術(shù)將提高采收率10%以上;為了向油田持續(xù)開發(fā)提供技術(shù)儲(chǔ)備,在孤島中一區(qū)針對(duì)聚合物驅(qū)后油藏開展。該區(qū)塊試驗(yàn)前采出程度高達(dá)53%,2008 年11 月開始微生物驅(qū)油試驗(yàn)后產(chǎn)量明顯上升,含水穩(wěn)中有降;在河口沾3 塊實(shí)驗(yàn),研發(fā)出了具有較強(qiáng)針對(duì)性的微生物激活體系,通過(guò)地下微生物活動(dòng),油井開井生產(chǎn)后產(chǎn)量取得了明顯提高,日產(chǎn)油從之前的3.4t 提高到10t。
目前,國(guó)內(nèi)微生物驅(qū)油技術(shù)主要涉及清防蠟技術(shù)和單井吞吐技術(shù)。這兩技術(shù)基本已經(jīng)成熟,但清防蠟技術(shù)處理范圍僅局限于油井的井筒。微生物單井吞吐技術(shù),與常規(guī)酸化技術(shù)實(shí)施的工藝類似,處理范圍主要是油田的近井地帶,一般是同時(shí)注入微生物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),這項(xiàng)技術(shù)更加適合與中低滲透率油藏使用。吉林油田和中國(guó)科學(xué)院微生物研究所合作研究了一項(xiàng)微生物吞吐技術(shù),有較好的增油效果,但在注入微生物的同時(shí)需要注入大量的營(yíng)養(yǎng)液,這相對(duì)提高了原油開采的成本。
3.微生物驅(qū)油的優(yōu)勢(shì)與局限
相比于化學(xué)驅(qū)油方法,微生物驅(qū)油對(duì)開采重質(zhì)原油效果更好,且更經(jīng)濟(jì);微生物驅(qū)油產(chǎn)物均可生物降解,對(duì)環(huán)境無(wú)污染;微生物細(xì)胞小,能進(jìn)入其它的驅(qū)油工藝不能完全進(jìn)入的油層中的死角和裂縫。但是微生物驅(qū)油,對(duì)于高溫(高于 89℃)或高含鹽量(高于10%)的地層,通常不能選用;而且需要進(jìn)行室內(nèi)配伍性測(cè)試,以及合理的工程設(shè)計(jì),其采油機(jī)理尚未完全探明證實(shí)。
三、注氣驅(qū)油
我國(guó)注氣驅(qū)油提高采收率技術(shù)發(fā)展較晚,在常規(guī)注氣中,CO2 最易混相,隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)室溫氣體減排呼聲增大,這給大力發(fā)展注CO2 驅(qū)油技術(shù)帶來(lái)了機(jī)遇,發(fā)展注CO2提高采收率技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。
1.CO2驅(qū)油原理
CO2在壓力高于臨界壓力7.2MPa和溫度高于臨界溫度31.26℃狀態(tài)下,處于超臨界狀態(tài)時(shí),性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化,具有較大的溶解能力。原油溶有CO2時(shí),油的黏度減小,因而流動(dòng)能力提高,油的密度會(huì)隨著CO2飽和壓力的增加而增加,有利于改善油藏的性質(zhì)。CO2驅(qū)油技術(shù)通過(guò)促使原油膨脹、降低黏度、降低油水界面張力、改善儲(chǔ)層滲透率和形成內(nèi)部溶解氣驅(qū)等來(lái)提高采收率。CO2驅(qū)油按原理主要分為CO2混相驅(qū)和CO2非混相驅(qū)。兩者之間的差別在于地層壓力是否達(dá)到最小混相壓力,當(dāng)注入到地層壓力高于最小混相壓力時(shí),實(shí)現(xiàn)混相驅(qū)油。當(dāng)壓力達(dá)不到最小混相壓力時(shí),實(shí)現(xiàn)非混相驅(qū)油。
2.CO2驅(qū)油技術(shù)研究及應(yīng)用
1963 年,大慶油田首先利用CO2驅(qū)作為主要提高采收率的方法進(jìn)行研究,之后陸續(xù)開展了注CO2先導(dǎo)試驗(yàn)。吉林油田自1995 年開始進(jìn)行CO2單井吞吐試驗(yàn),利用金塔CO2氣田的液態(tài)CO2吞吐和CO2泡沫壓裂100 井次以上實(shí)現(xiàn)累計(jì)增油1420t。1996 年,江蘇富民油田48 井開展了CO2驅(qū)試驗(yàn),至2002 年底累計(jì)實(shí)施了36井次,增油效果明顯, 有效率提高了50%個(gè)百分點(diǎn)。江蘇油田富14 斷塊在保持最低混相壓力的狀態(tài)下,于1998 年末開始了CO2-水交替(WAG)注入試驗(yàn),注入約6 周期后,水氣比由0.86∶1 升至2:1,見到了明顯的增油降水效果。
由于二氧化碳是一種在油和水中溶解度都很高的氣體, 當(dāng)它大量溶解于原油中時(shí),可使原油體積膨脹、黏度下降,還可降低油水間的界面張力。與其他驅(qū)油技術(shù)相比,二氧化碳驅(qū)油具有適用范圍大、驅(qū)油成本低、采油率提高顯著等優(yōu)點(diǎn)。
我國(guó)現(xiàn)已探明的低滲透油藏原油儲(chǔ)量有63.2×108t,其中50%左右的儲(chǔ)量處于尚未動(dòng)用階段,運(yùn)用二氧化碳驅(qū)比水驅(qū)具有更明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。因此,可以預(yù)測(cè),CO2驅(qū)油技術(shù)以其成本低、采油率高等優(yōu)勢(shì)成為我國(guó)改善油田開發(fā)效果、解決老油田采收率低問(wèn)題的重要技術(shù)手段。
四、結(jié)論
聚合物驅(qū)油、微生物驅(qū)油和注CO2驅(qū)油是目前采油驅(qū)油的重要技術(shù)手段,這些技術(shù)都能較大的提高采收率,但各有優(yōu)缺點(diǎn)。CO2驅(qū)油在提高采收率基礎(chǔ)上,又能解決氣候變暖問(wèn)題,是目前驅(qū)油技術(shù)研究的重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 王德民,程杰成,吳軍政,等.聚合物驅(qū)油技術(shù)在大慶油田的應(yīng)用[J].石油學(xué)報(bào),2005,26(1):74-78.
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[3] Иамуллн P P.利用微生物工藝提高地層原油采收率的研究和應(yīng)用[J].王三樂,金博,譯.國(guó)外油田工程,2004,20(12):10-12.
[4] 孫建國(guó). 低滲透窄薄砂體油藏微生物吞吐采油研究與應(yīng)用. 石油天然氣學(xué)報(bào),2008,30(1):322~326
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