油田注水開(kāi)發(fā)后期提升采油率的技術(shù)措施

王志永，宋文娟，柳青馨(中國(guó)石油冀東油田分公司陸上油田作業(yè)區(qū)，河北 唐山 063200)

0 引言

經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代中我國(guó)石油項(xiàng)目的發(fā)展策略逐漸由國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)向國(guó)外，面對(duì)能源供需格局的全新變化，能源體系的優(yōu)化能夠進(jìn)一步提高我國(guó)在石油項(xiàng)目上的國(guó)際綜合競(jìng)爭(zhēng)力。從我國(guó)當(dāng)前石油項(xiàng)目的發(fā)展情況來(lái)看，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，石油項(xiàng)目工程仍舊具有較大上升空間，因此，對(duì)油田注水開(kāi)發(fā)后期采油率的提升至關(guān)重要。

1 油田注水開(kāi)發(fā)技術(shù)要求

中國(guó)石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院信息顯示，2019年至2021年，世界石油供應(yīng)情況分別為10 060.0萬(wàn)桶/每日、9 390.0萬(wàn)桶/每日及9 540.0萬(wàn)桶/每日，基于全球石油需求較快恢復(fù)的基本情況，進(jìn)一步提高油田注水開(kāi)發(fā)采油率迫在眉睫。以下對(duì)油田注水開(kāi)發(fā)技術(shù)要求進(jìn)行介紹。首先，采用注水開(kāi)發(fā)工藝的油田，在后期開(kāi)采階段中原油含水率將發(fā)生較大變化，主要表現(xiàn)為含水率提高。在這種情況下，油田產(chǎn)量將受到顯著負(fù)面影響，因此，降低油田注水開(kāi)發(fā)后期的含水率是提高采油率的主要技術(shù)要求之一。其次，在油田注水開(kāi)發(fā)后期，油田生產(chǎn)對(duì)注水水質(zhì)的要求顯著提高，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)通過(guò)分析注入水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)改善油田注水開(kāi)發(fā)環(huán)境。一般來(lái)說(shuō)，油田生產(chǎn)注水水質(zhì)的主要控制指標(biāo)包括懸浮固體量、懸浮物顆粒直徑中值、含油量、平均腐蝕率、點(diǎn)腐蝕、SRB菌、鐵細(xì)菌、腐生菌等，輔助性指標(biāo)包括溶解氧、硫化物、侵蝕性二氧化碳和pH。最后，在油田注水開(kāi)發(fā)后期油田采出液含水率可達(dá)90%以上。在這種情況下，開(kāi)采人員需要處理大量的采油污水，而采油污水所具有的水溫較高、礦化度較高等特征將直接增加注水堵塞概率，繼而影響油田開(kāi)采率。從這一角度出發(fā)，可通過(guò)改良采油污水處理方法，加強(qiáng)水質(zhì)環(huán)境分析，有效優(yōu)化石油開(kāi)采環(huán)境，合理滿足油田注水開(kāi)發(fā)的技術(shù)要求[1]。

2 油田注水開(kāi)發(fā)機(jī)理

國(guó)家統(tǒng)計(jì)局資料顯示，2016年至2021年，我國(guó)原油產(chǎn)量分別為19 969.0萬(wàn)噸、19 151.0萬(wàn)噸、18 911.0萬(wàn) 噸、19 101.0萬(wàn) 噸、19 492.0萬(wàn) 噸 和19 898.0萬(wàn)噸；2017年至2021年，我國(guó)原油產(chǎn)量增速分別為-4.1%、-1.3%、1.0%、2.0%和2.1%?？芍?，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)依舊具有較大的原油開(kāi)采需求。油田注水開(kāi)發(fā)技術(shù)在一定程度上緩解了我國(guó)的石油開(kāi)采壓力，以下對(duì)油田注水開(kāi)發(fā)機(jī)理進(jìn)行介紹。

與其他石油開(kāi)采工藝相比，注水開(kāi)發(fā)技術(shù)具有較高的石油采收率，我國(guó)部分油田具有開(kāi)采時(shí)間持續(xù)較久、地下虧空環(huán)境復(fù)雜以及油層壓力較低等主要特征，相關(guān)技術(shù)人員可采用油田注水開(kāi)發(fā)技術(shù)對(duì)具體油田地層進(jìn)行能量提升。同時(shí)，水資源具有較為穩(wěn)定的能量比，能夠在一定程度上穩(wěn)定油田的油層壓力，保持油田產(chǎn)量的均衡，避免原油損失。在實(shí)際應(yīng)用油田注水開(kāi)發(fā)技術(shù)的過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員可根據(jù)油田不同油層的開(kāi)采條件對(duì)其進(jìn)行超前、早期、中期和晚期注水，對(duì)解決油田一次開(kāi)采后的開(kāi)采故障以及改善油田開(kāi)采環(huán)境具有多樣技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

在油田注水開(kāi)采工藝中，注水井是注入水從地面進(jìn)入地層的通道，它的主要作用是懸掛井內(nèi)管柱；密封油、套環(huán)形空間；控制注水和洗井方式，如：正注、反注、合注、正洗、反洗和進(jìn)行檢查作業(yè)。除井口裝置外，注水井內(nèi)還根據(jù)注水要求(分注、合注、洗井)下有相應(yīng)的注水管柱，相關(guān)技術(shù)人員在油田注水過(guò)程中，將依靠由干線來(lái)水壓力表、總截?cái)嚅y、注水支線截?cái)嚅y、注水水表、注水控制閥、注水壓力表、注水井口裝置和洗井水表為主要儀器的專業(yè)注水設(shè)備完成油田注水，并經(jīng)由注水站對(duì)水進(jìn)行升壓處理，滿足注水壓力要求。采用油田注水工藝進(jìn)行原油開(kāi)采可有效滿足油田注水開(kāi)發(fā)對(duì)注入水水質(zhì)、壓力及水量的要求，同時(shí)，這種工藝流程具有管理方便、維修量小、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以及節(jié)省鋼材及投資、施工量小的主要優(yōu)勢(shì)[2]。

3 油田注水開(kāi)發(fā)后期采油率影響因素

目前，我國(guó)石油產(chǎn)業(yè)正由追求發(fā)展速度轉(zhuǎn)向發(fā)展質(zhì)量，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局資料顯示，2016年至2020年，我國(guó)原油需求量分別為57 778.0萬(wàn)噸、60 661.0萬(wàn)噸、64 849.0萬(wàn)噸、69 609.0萬(wàn)噸、73 569.0萬(wàn)噸以及111 252.0萬(wàn)噸。經(jīng)計(jì)算可知，2017年至2021年，我國(guó)原油需求量增速分別為5.0%、6.9%、7.3%、5.7%和51.2%。面對(duì)急速提升的原油需求量，合理提高油田采油率至關(guān)重要，以下對(duì)油田注水開(kāi)發(fā)后期采油率影響因素進(jìn)行分析。第一，孔隙類型及結(jié)構(gòu)特征。近年來(lái)，我國(guó)油田開(kāi)采水平呈現(xiàn)了明顯的上升趨勢(shì)，相關(guān)技術(shù)人員在油田開(kāi)采前進(jìn)行了油田孔隙類型及結(jié)構(gòu)特征的分析。目前，孔隙類型主要包括粒間孔隙、溶孔、晶間孔、微裂縫和面孔率，不同的孔隙結(jié)構(gòu)又對(duì)應(yīng)著差異性的物性特征。在油田注水開(kāi)發(fā)后期，采油率將直接產(chǎn)生差異性變化。第二，2002年以來(lái)，注水開(kāi)發(fā)技術(shù)已在我國(guó)大部分油田中得以應(yīng)用，注水壓力呈現(xiàn)了明顯的上升趨勢(shì)，相關(guān)研究表明，地質(zhì)因素對(duì)注水壓力上升具有顯著影響。我國(guó)地質(zhì)條件較為復(fù)雜，在不同的地質(zhì)環(huán)境中，喉道的功能將直接作用于液流的總流動(dòng)阻力，繼而反映在采油率上。第三，不同地質(zhì)環(huán)境下油田的敏感性傷害也是影響油田注水開(kāi)發(fā)后期采油率的主要因素。目前，敏感性傷害類型主要包括速敏、水敏、鹽敏、酸敏、堿敏和應(yīng)力敏，傷害率分別為22.40%、47.60%、51.80%、26.40%、13.20%、32.90%，傷害程度分表現(xiàn)為弱、中等偏弱、中等、中等偏弱、弱和中等偏弱，因此，敏感性傷害將直接導(dǎo)致油田滲透率下降[3]。

4 注水開(kāi)發(fā)后期提升油田采油率的方法

4.1 改良技術(shù)支持

自然資源局信息顯示，2015年至2021年，我國(guó)石油新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量分別為35.0億噸、35.01億噸、35.42億噸、35.73億噸、35.55億噸、35.57億噸和53.93億噸。2016年至2021年，我國(guó)石油新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量增長(zhǎng)率分別為0.0%、1.2%、0.9%、-0.5%、0.1%和51.6%。由此可知，我國(guó)將面臨較大的石油開(kāi)采需求，可通過(guò)改良技術(shù)支持，提高注水開(kāi)發(fā)后期的油田采油率。

首先，傳統(tǒng)采油技術(shù)在我國(guó)具有較長(zhǎng)的應(yīng)用歷史，在油田開(kāi)采中，技術(shù)人員積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際應(yīng)用中，相關(guān)人員可根據(jù)油田注水開(kāi)發(fā)后期的采油率保證需求及具體的開(kāi)采要求完成油田的二次開(kāi)采。例如，可采用熱力法有效降低原油黏度，提高液體的流動(dòng)效率。值得一提的是，在應(yīng)用熱力法的過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)合理控制作業(yè)成本。

其次，技術(shù)人員還可根據(jù)實(shí)際開(kāi)采條件采用注水井控制技術(shù)，該技術(shù)對(duì)原油稠度和流動(dòng)性的影響較為顯著，相關(guān)技術(shù)人員將通過(guò)現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)完成井下開(kāi)采環(huán)境的分析，繼而實(shí)現(xiàn)注水井流量環(huán)境的改善。

再次，采用微生物采油技術(shù)，該技術(shù)可有效作用于井下環(huán)境中的微生物，完成地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)構(gòu)造的優(yōu)化，繼而通過(guò)提高滲透率，達(dá)到采油率提升的目的。

最后，技術(shù)人員可積極應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)采油率的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握，以便通過(guò)合理優(yōu)化井下環(huán)境，進(jìn)一步提高油田井下開(kāi)采條件控制水平。

4.2 加強(qiáng)環(huán)境分析

中國(guó)海關(guān)資料顯示，2016年至2021年，我國(guó)石油和天然氣出口數(shù)量分別為43 536.5萬(wàn)噸、48 882.7萬(wàn) 噸、55 265.2萬(wàn) 噸、60 308.4萬(wàn) 噸、64 461.4萬(wàn)噸和63 661.0萬(wàn)噸。至2021年，我國(guó)石油和天然氣出口金額已達(dá)30 986 769.0萬(wàn)美元，可知石油和天然氣資源在我國(guó)經(jīng)濟(jì)體系內(nèi)占有重要地位。為有效提升油田注水開(kāi)采后期的采油率，技術(shù)人員應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到環(huán)境對(duì)具體開(kāi)采條件和開(kāi)采效率的影響。以下對(duì)加強(qiáng)環(huán)境分析提出相關(guān)建議。

第一，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外高度重視油田的協(xié)同注水開(kāi)發(fā)，目前已實(shí)現(xiàn)地面集輸系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、地下油藏系統(tǒng)、采油系統(tǒng)的具體優(yōu)化，基于油田采油率需求，相關(guān)技術(shù)人員可利用現(xiàn)代信息技術(shù)完成不同井網(wǎng)的注水量計(jì)算和平面流動(dòng)產(chǎn)量計(jì)算。例如，在不同井網(wǎng)的注水量計(jì)算中，相關(guān)人員可針對(duì)直線排狀注水的井網(wǎng)、交錯(cuò)排狀注水的井網(wǎng)、五點(diǎn)法注水井網(wǎng)、七點(diǎn)法注水井網(wǎng)和反九點(diǎn)法注水井網(wǎng)，進(jìn)行針對(duì)性探究，有效掌握注水井與生產(chǎn)井、腳井和邊井的壓差，確定腳井與邊井的產(chǎn)量比、日注水量、油層的絕對(duì)滲透率、原油的相對(duì)滲透率、油層厚度、排距、井距、井半徑、原油黏度等油田井下環(huán)境數(shù)據(jù)信息。

第二，應(yīng)進(jìn)一步掌握油田的區(qū)塊特征，包括地質(zhì)特征和開(kāi)發(fā)特征。就地質(zhì)特征而言，技術(shù)人員可通過(guò)現(xiàn)代勘測(cè)技術(shù)對(duì)油田的構(gòu)造情況、地層情況進(jìn)行有效掌握。除此之外，還應(yīng)完成油藏類型評(píng)價(jià)，判斷儲(chǔ)藏的非均質(zhì)性，從而合理優(yōu)化注水開(kāi)采環(huán)境，進(jìn)一步提高采油率[4]。

4.3 調(diào)整注采規(guī)模

我國(guó)是能源持有大國(guó)，也是能源應(yīng)用大國(guó)，石油工程在我國(guó)具有較大的發(fā)展規(guī)模，能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)。同時(shí)，石油工程是石油瀝青產(chǎn)業(yè)鏈的上游產(chǎn)業(yè)，主要進(jìn)行原油開(kāi)采，而以原油開(kāi)采為源頭的石油瀝青產(chǎn)業(yè)的中間產(chǎn)業(yè)、下游產(chǎn)業(yè)覆蓋了交通運(yùn)輸、建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利工程、采掘業(yè)和民用工程。由此可知，石油工程具有較大的影響力。在油田注水開(kāi)發(fā)后期采油率的提升至關(guān)重要，以下對(duì)調(diào)整注采規(guī)模進(jìn)行介紹。

在帶高滲透層的碳酸鹽巖油田注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)合理診斷生產(chǎn)井過(guò)量產(chǎn)水情況，開(kāi)展水平井水淹模式研究，繼而在掌握油田區(qū)塊特征(包括地質(zhì)特征和開(kāi)發(fā)特征)的基礎(chǔ)上，合理建立注水開(kāi)發(fā)區(qū)診斷模型，深入分析注水開(kāi)發(fā)水區(qū)診斷的單井情況(主要包括主控因素為高滲帶的單井診斷、主控因素為裂縫和滴水的單井診斷以及主控因素為高滲帶和滴水的單井診斷)，利用R-(wor)R’-(wor)曲線模型判斷主控因素對(duì)開(kāi)采率的具體應(yīng)用，繼而針對(duì)性調(diào)整注采規(guī)模。另外，在調(diào)整注采規(guī)模的過(guò)程中，相關(guān)人員還可建立水驅(qū)規(guī)律模型，以高滲帶滲透率、裂縫發(fā)育程度、注采井的相對(duì)位置和注采比作為分析水驅(qū)規(guī)律、調(diào)整注采規(guī)模的主要影響因素。

4.4 優(yōu)化注采方案

國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、中國(guó)石油信息顯示，2013年至2021年，我國(guó)原油凈進(jìn)口量分別為28 033.0萬(wàn)噸、30 778.0萬(wàn) 噸、33 263.0萬(wàn) 噸、37 807.0萬(wàn) 噸、41 471.0萬(wàn) 噸、45 927.0萬(wàn) 噸、50 491.0萬(wàn) 噸、54 239.0萬(wàn)噸、51 298.0萬(wàn)噸；2013年至2021年，中國(guó)石油對(duì)外依存度分別為58.3%、59.3%、60.3%、64.2%、67.2%、69.7%、72.3%、73.4%和71.9%。由此可知，近年來(lái)，我國(guó)石油對(duì)外依存度較高，同時(shí)也意味著在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)力度還將持續(xù)提高?；谧⑺_(kāi)發(fā)技術(shù)在油田開(kāi)采中的應(yīng)用普遍率較高，可通過(guò)優(yōu)化注采方案有效保障采油率。相關(guān)技術(shù)人員可根據(jù)油田的實(shí)際情況，完成不同區(qū)塊的油藏開(kāi)發(fā)效果分析，分析內(nèi)容主要包括油藏生產(chǎn)概況、注水開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)、水渠建校特征及評(píng)價(jià)以及分層注水井組開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)和注CO2試驗(yàn)井組開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)，就油藏生產(chǎn)概況而言，其主要覆蓋天然能量開(kāi)發(fā)階段、實(shí)驗(yàn)注水階段和全面注水階段，而在注水開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)中，其包括水驅(qū)儲(chǔ)量控制程度分析、水驅(qū)儲(chǔ)量動(dòng)用程度分析、水驅(qū)采收率分析、注水利用率分析和能量保持水平分析、開(kāi)發(fā)效果綜合評(píng)價(jià)。在水驅(qū)見(jiàn)效特征及評(píng)價(jià)中，其主要內(nèi)容為水驅(qū)見(jiàn)效情況典型單井見(jiàn)效情況和典型井組見(jiàn)效情況。以此為前提，技術(shù)人員能夠?qū)﹂_(kāi)發(fā)效果影響因素進(jìn)行深度掌握，并在此基礎(chǔ)上完成注水開(kāi)發(fā)方式的調(diào)整。

4.5 注采效果評(píng)價(jià)

相關(guān)研究表明，石油儲(chǔ)存的巖石學(xué)特征、沉積相特征、物性特征及孔距結(jié)構(gòu)均將直接影響采油率，技術(shù)人員可通過(guò)完成注采效果評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)采油率的有效控制，以下對(duì)其進(jìn)行介紹。在油田注水開(kāi)采過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)有效利用現(xiàn)代勘測(cè)技術(shù)對(duì)油層開(kāi)采條件和注水環(huán)境進(jìn)行深度分析，分析內(nèi)容包括油藏類型、流體性以及壓力與溫度。以此為前提，技術(shù)人員能夠確定注水開(kāi)發(fā)指標(biāo)，并依此完成生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析。在開(kāi)發(fā)指標(biāo)的確定過(guò)程中，注水指標(biāo)主要包括注水利用率、注水量、注水強(qiáng)度、吸水指數(shù)、注采比水驅(qū)指數(shù)，而采油相關(guān)指標(biāo)主要覆蓋采油速度與采出速度、采油液強(qiáng)度和采油液指數(shù)以及遞減率。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在“一帶一路”建設(shè)下，石油工程項(xiàng)目具有了持續(xù)開(kāi)展基礎(chǔ)，為切實(shí)提高石油開(kāi)采項(xiàng)目工作質(zhì)量，相關(guān)人員應(yīng)致力于探究油田注水開(kāi)發(fā)后期采油率的影響因素，基于油田注水開(kāi)發(fā)機(jī)理和油田注水開(kāi)發(fā)技術(shù)要求，針對(duì)性改良技術(shù)支持，加強(qiáng)環(huán)境分析，調(diào)整注采規(guī)模，優(yōu)化注采方案，并有效開(kāi)展注采效果評(píng)價(jià)，合理降低油田注水開(kāi)發(fā)成本，加強(qiáng)對(duì)采油率的掌控能力。