高含水老油田化学驱综合治理新方法及工程实践路径.pdf
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1、第31卷第1期2024年1月Vol.31,No.1Jan.2024油 气 地 质 与 采 收 率Petroleum Geology and Recovery Efficiency高含水老油田化学驱综合治理新方法及工程实践路径杨 勇1,2,曹绪龙2(1.北京大学 材料科学与工程学院,北京 100000;2.中国石化胜利油田分公司,山东 东营 257000)摘要:针对胜利高含水老油田化学驱在科学、技术、管理、工程四个角度面临的开发矛盾,以渤76块为典型单元,在工程实践中进行具体对策分析,构建了“适、专、快、集”的老油田化学驱综合治理新方法。“适”指在老油田科学开发方式转化上,构建不同油藏类型老油田
2、化学驱最佳介入时机模型,提出了在含水率相对较低的阶段,是适合化学驱的有利时机,高效开发方式需“适”介入。“专”指在老油田开发技术应用上,改变传统聚合物先溶解后注入的开发思路,研制可控相转化聚合物,使聚合物先注入后溶解,解决炮眼剪切降解的难题,提高油水流度控制能力,老油田开发矛盾需“专”治理。“快”指在老油田综合管理模式上,改变传统方式,即矿场提问题、研究院设计方案、化工厂生产驱油剂的“串联”管理模式,提出充分发挥矿场、研究院、生产厂三方优势的“并联”管理模式,形成针对单一油藏的产品工业化工艺包以及产业化落地方案,老油田开发技术实现“快”转化。“集”指在老油田工程应用实践上,打破老油田化学驱地面
3、大规模建站的工程工艺模式,采用集约化撬装配注设备,实现老油田化学驱的集约快速配注,老油田工程工艺实现“集”应用。运用上述方法,在胜利油田渤76块综合含水率上升初期,实施由水驱转为可控相转化聚合物驱,实施后一年即见到明显的降水增油效果,单井日产油水平增加8.6 t/d,综合含水率降低3.1%,验证了综合治理模式的可行性,为高含水老油田化学驱高效开发提供了有效路径。关键词:高含水老油田;高质量发展;综合治理新方法;提高采收率;工程实践文章编号:1009-9603(2024)01-0063-09DOI:10.13673/j.pgre.202305048中图分类号:TE341文献标识码:ANew co
4、mprehensive management method and engineering practice path for mature oilfields with high water cutYANG Yong1,2,CAO Xulong2(1.School of Materials Science and Engineering,Peking University,Beijing City,100000,China;2.Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying City,Shandong Province,257000,China)Abstr
5、act:In response to the development issues faced by chemical flooding in the mature Shengli Oilfield with high water cut in terms of science,technology,management,and engineering,Block Bohai 76 was taken as a typical unit,and the specific countermeasures were analyzed in engineering practice.A new co
6、mprehensive management method was constructed for chemical flooding in mature oilfields:“Appropriate,Specialized,Fast,and Integrated.”Among them,“Appropriate”refers to the construction of optimal changing timing models for chemical flooding in different oil reservoirs of mature oilfields during the
7、transformation of scientific development methods for mature oilfields.It was proposed that the favorable changing timing for chemical flooding is at the relatively low water cut stage,and efficient development methods should be used in an appropriate manner.“Specialized”refers to changing the tradit
8、ional development approach of dissolving polymers before injection in the application of development technology for mature oilfields,developing controllable phase conversion polymers to enable polymer injection followed by dissolution,over收稿日期:2023-05-16。作者简介:杨勇(1982),男,山东郓城人,正高级经济师,在读博士研究生,从事油田勘探开发
9、方面的研究。E-mail:。引用格式:杨勇,曹绪龙.高含水老油田化学驱综合治理新方法及工程实践路径 J.油气地质与采收率,2024,31(1):63-71.YANG Yong,CAO Xulong.New comprehensive management method and engineering practice path for mature oilfields with high water cut J.Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2024,31(1):63-71.2024年1月油 气 地 质 与 采 收 率coming the
10、problem of borehole shear degradation,and improving the ability to control oil-water fluidity.The development issues in mature oilfields need to be specifically addressed.“Fast”refers to the transformation in the traditional comprehensive management mode of mature oil fields,which involves a“serial”
11、management mode of problems proposed by fields,schemes designed by research institutes,and oil displacement agents produced by chemical plants.A“parallel”management mode was proposed that fully leveraged the advantages of fields,research institutes,and production plants,and the industrial chemical t
12、echnology packages and industrialization implementation plans were formed for a single oil reservoir.The development technology of mature oilfields can thus achieve fast transformation.“Integrated”refers to breaking the engineering process model of large-scale construction of chemical flooding stati
13、ons in mature oilfields during engineering application practice,adopting integrated assembly of injection equipment,achieving the rapid and integrated injection allocation of chemical flooding in mature oilfields,and thus ensuring“integrated”application of engineering processes in mature oilfields.A
14、 transition from water flooding to controllable phase conversion polymer flooding was implemented using the above method in Block Bohai 76 of Shengli Oilfield at the early stage of the comprehensive water cut increase.The significant water cut reduction and oil increase effects were observed after o
15、ne year.The average oil production rate per well increased by 8.6 t/d,and the comprehensive water cut decreased by 3.1%.The feasibility of the comprehensive management model was verified,providing an effective path for the efficient development of chemical flooding in mature oilfields with high wate
16、r cuts.Key words:mature oilfields with high water cut;high-quality development;new comprehensive management method;enhanced oil recovery;engineering practice随着石油资源需求的日益增加,我国对外原油依存度逐年攀升,2018年至2022年,已连续5 a超过70%1-4。加大石油勘探开发力度,夯实国内产量基础,提高自我保障能力,是保障国家能源安全的基础。目前,我国已开发的老油田已逐渐进入高含水、高采出程度的“双高”开发阶段,提高采收率难度加大,
17、同时仍有大量剩余油滞留地下,具有较为丰富的物质基础。国内外技术创新和应用实践证明,化学驱技术能够大幅度提高“双高”开发阶段老油田采收率5-8。在取得重要进展的同时,传统化学驱油技术也存在四方面的问题:一是油藏工程管理介入时机有待明确。油田进入高含水开发阶段,高耗水层带发育,水窜严重,导致动态非均质性加强,化学驱油水流度控制面临挑战,介入时机选取不适会使开发效果和效益受到影响。二是传统化学驱油剂的抗炮眼剪切能力有待提高。传统化学驱配注流程采用先溶解后注入的方式,而此方式会使舒展的聚合物分子链经受炮眼剪切,导致黏度大幅下降。三是目前的技术在工程实践中的转化周期有待缩短。目前普遍采用的工程转化模式须
18、完成上一环节才能开展下一环节,从油藏开发矛盾显现到化学驱实施,一般需要12 a的时间,研制新型驱油剂及体系,实施时间会再延长 25 a,加大了管理成本、时间成本9-10。四是矿场地面配套工程对绿色开发的适应性有待提高。目前矿场为了节约水资源、减少回注压力,普遍采用产出水配制聚合物溶液,其中的还原性离子产生的自由基会使聚合物发生化学降解,并且由于配注流程复杂,需要配套多设备,占地面积较大。因此,在系统分析传统化学驱实施模式的基础上,构建了高含水老油田综合治理新方法。在确定老油田转化学驱最适介入时机后,发挥油田研究院、油田生产单位和化工厂三方优势,协调油藏地质研究、开发矛盾分析、新型驱油剂研制、工
19、业化生产、矿场方案编制、配注站建设、现场实施等同步进行,通过多部门、多专业联合攻关,技术迭代升级,提升组织效益和工程管理效益,建立老油田高质量发展新模式。以胜利油田渤76块为例,开展治理实践,为高含水老油田大幅度提高采收率提供技术和管理支撑。1胜利高含水老油田化学驱开发矛盾现状分析胜利高含水老油田多为中高渗透水驱油藏,目前采收率仅为36.7%,亟需转换开发方式。通过科学研究和大量矿场实践表明,化学驱是解决中高渗透油藏含水率上升,实现原油采收率大幅度提高的重要技术手段11-16。现阶段,胜利油田主要形成了以聚合物为基础的聚合物驱、无碱二元复合驱、三元复合驱和非均相复合驱等系列化学驱油技术。202
20、2 年,胜利油田化学驱单元年产油量为 270104 t,占原油总产量(2 340104 t)的 11.5%17-21。然而,随着老油田进入特高含水(含水率90%)的后期开发阶段,化学驱的高效开发也存在着以下矛盾。64第31卷 第1期杨勇等.高含水老油田化学驱综合治理新方法及工程实践路径1.1 开发方式转换时机有待明确化学驱介入时机是影响化学驱增效的主要因素。传统观念认为,化学驱作为三次采油的重要方法,是在水驱之后开展的开采方式。经过矿场实践发现,在含水率相对较低的阶段,开发方式及时转为化学驱,提高采收率幅度更高,含水率降低的幅度也更大,但是这个时机难以科学精确确定,不同区块在不同的含水率状态实
21、施转换,最终提高采收率效果差异较大。以胜利油田二类油藏聚合物驱为例,孤岛油田中二南中地质储量为 1 185104 t,综合含水率达到 94.9%后,转注化学驱,综合含水率降至 83.6%,下降幅度高达 11.3%。孤岛油田中一区 Ng3-6 地质储量为 1 047104 t,综合含水率达到 95.6%后,转注化学驱,综合含水率最低降至86.6%,下降幅度为9.0%。孤岛油田中二中聚合物驱地质储量为 2 188104 t,转化学驱后,综合含水率从 96.3%最低降至 90.6%,下降幅度仅为 5.7%。结合表1可以看出,受油藏开发阶段以及化学驱资源条件的影响,不同含水阶段实施化学驱的效果有着明显
22、的差异。因此,如何科学地判断合适的化学驱介入时机,是实现大幅度提高采收率和提高经济效益双赢而亟需解决的问题。1.2 传统方式的抗剪切能力有待提高传统化学驱技术的配注工艺一直采用地面溶解后注入地下的方式。然而,聚合物溶液在流经炮眼时,高强度的剪切作用会导致聚合物分子链断裂降解,造成不可逆的黏度损失,黏度损失率高达40%60%。胜利油田聚合物驱经过几十年的发展,针对高温、高盐、非均质性强的油藏特点,所研发聚合物逐渐由高分子量到超高分子量,从均聚到共聚,形成了适应不同油藏类型的聚合物,可覆盖地质储量达12.95108 t(表2)。但是聚合物相对分子质量越高意味着分子链受高强度剪切的影响越大,依然面临
23、黏度损失的问题。1.3 技术的工程转化周期有待缩短传统的技术推广流程针对矿场提出的问题,先由研究院进行对策分析、实验研制、工业化设计和方案编制,然后通过相关管理部门进行物资供应、方案审查及标准构建,再由化工厂进行样品的提供和工业化生产,最后由采油单位进行地面建设、方案实施和矿场跟踪,从而使新技术得以推广应用。对于研究院、管理部门、化工厂、采油单位而言是“串联”管理模式(图1),其特点是上一环节完成后才能开展下一环节,导致周期长、时效性弱。比如针对聚合物驱后油藏,突破传统均相体系提高采收率技术,在已有聚合物驱油体系中,通过加入黏弹性颗粒驱油剂和具有超强洗油能力的表面活性剂,形成固液共存、具有各向
24、异性特征的驱油体系,即非均相复合驱油体系。2003年,提出概念并成立项目组开展基础研究。2008 年,在实验室内合成出具有黏弹特性的颗粒驱油剂小样,经过对中试样品的配方的不断调试,最终于 2010 年完成黏弹性颗粒驱油剂的工业化生产。同年,非均相复合驱技术在孤岛油田中一区Ng3进行先导试验,综合含水率由98.3%下降到79.8%,下降了18.5%,提高采收率 8.5%,最终采收率高达 63.6%,挑战了陆相碎屑岩油藏原油采收率60%的极限。截至目前,先后在孤岛、孤东、胜坨及埕东等4大主力油田表2聚合物类型及适应油藏Table2Polymer types and suitable reservo
25、irs聚合物类型高分子量均聚部分水解聚丙烯酰胺超高分子量均聚部分水解聚丙烯酰胺超高分多元共聚物聚合物相对分子质量1 500万以上2 000万以上3 000万以上适应胜利油藏类型I类油藏II类油藏类油藏资源量/108 t3.792.706.46表1聚合物驱典型单元统计Table1Statistics of typical units of polymer flooding序号123456聚合物驱项目孤岛油田南区渤72孤岛油田中二南中孤岛油田西区南孤岛油田中一区Ng3-6孤岛油田南区渤61孤岛油田中二中地质储量/104 t4711 1858801 0479202 188转化学驱综合含水率/%92.
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