稳油控水 稳油控水
注水井改采油井 水平井垂直段 压力梯度最 大的区域 被水挤过筛子的剩余油 剩余油 把油挤过筛面的注入水 采油区 注水区
位于压力梯度最小区域内的透油阻水筛 水平井水平段 压力梯度最大的区域 图7 透油阻水筛采油的第二阶段示意图
第三阶段,如图8所示,原油反向透过筛子后,再将注水井停掉、而油井改为注水井且水平井改为采油井,使聚积在筛面的油在注水压力作用下透过压裂缝进入水平井并被采出。
上述注水区和采油区之间的转化过程,改变了液流通过筛子的方向,从而实现了筛子在油层中左右移动的效果,最终将其两侧剩余油过滤后采出,使采收率接近100%。
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稳油控水 稳油控水 停产井 再改为注水井 水平采油井
透油阻水筛 水平井水平段 过滤后剩余油 生产区 被水平井采出的石油 图8 透油阻水筛采油的第三阶段示意图
六、透油阻水筛采油法相对于现有技术的优点
除油田注水开发外,目前大庆油田正开展大规模的聚合物驱采油,并正准备进行三元复合驱采油。但透油阻水筛采油法与这些现有技术相比具有采收率高、基建投资低、生产成本低、保护环境等诸多无法比拟的优点。
(一)采收率高。
目前,大庆油田水驱、聚合物驱、三元复合驱技术全部应用后,最高可使大庆油田的采收率突破60%,而利用透油阻水筛采油法具有堵水效率高、堵水时间长、堵水位置佳等优点,可使采收率逼近100%。
首先是孚盛砂堵水效率高。在建立透油阻水筛前,水驱时流过筛断面的液流中含油只有6%,聚驱和三元复合驱仅能使流过筛断面液流含油升高到20%。而用孚盛砂构建的透油阻水筛在低压差下具有超强的透油阻水选择性,可达到滴水不漏的效果,也就是可使流过筛断面的液流含水降低到
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0%,含油升高到100%,这一点已在物理模拟试验中得到验证。注入水全部被筛子阻挡在注水区并将原油驱离出注水区而进入采油区。
其次是孚盛砂堵水时间长。聚合物驱和三元复合驱开采年限短,聚驱和三元驱时,随着原油的采出,在原油采出位置处留下更多的走水通道,使流过筛断面液流含水由94%降低到80%再回升到94%仅需5年时间,之后继续开发的价值就很小了。现有任何其它堵水方法也都存在着随着原油开采而走水通道逐步扩大的问题。而透油阻水筛是由高强度覆膜砂构成,耐酸耐碱,在地层条件下永不失效,这一点负责该覆膜砂应用的技术人员是最清楚的。油水同驱的情况下,油优先通过筛子,只要有原油通过筛面,压力差就不会升高,水就被彻底封堵。其筛面不会出现因部分原油的采出而走水通道扩大的问题,直到全部原油通过筛面后,水才会在陡然升高的压力下穿过筛子。
第三,堵水位置佳。透油阻水筛将孚盛砂展布在压力梯度最低的剩余油富集区内,在地层中实现最佳位置处堵水,可将富集区内的大部分剩余油采出。 目前,全世界现有各种调剖堵水方法都不能在最深位置处实现堵水,即不能在剩余油最富集区内堵水。
第四,可提高注水驱替效率。在建立油水过滤筛前,为避免注水井和采油井间的水窜影响,注水井必须在低于破裂压力条件下注水(或注聚合物溶液等);油水过滤筛建立后,只要注水井压裂缝长度不超过筛面,就可进行超破裂压力注水,这样可大幅度地提高低渗区剩余油的驱替效果。
(二)基建投资低。
目前,利用聚驱或三元复合驱开发1km2的剩余油约需基建投资约1.5亿元(参考萨北开发区北三东西块二类油层弱碱三元复合驱工业性示范工程数据),工程内容包括新钻井、机杆泵、地面设施(包括管线、电力线、道路、配注站、油水分离处理站等);而利用过滤筛采油,其工程内容只包括新钻水平井、水平井压裂后填孚盛砂,其余注水井和采油井均利用现有老井。水平段长1000m的水平井在垂向上建立上、下两条5m长的裂缝面,填砂后就可形成1000×(5+5)=10000m2的筛子面。如果裂缝的平均宽度为1cm,则每口水平井需填注10000×0.01=100m3的孚盛砂。按水平井间
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距200m计算,每平方公里需5口,孚盛砂价格按6000元/m3计算,开发1平方公里需孚盛砂费用为5×100×6000=300万元,加上钻水平井和压裂费用,开发1平方公里的总费用也不超过5000万元,只相当于聚驱或三元驱基建投资的三分之一。
(三)生产成本低。
过滤筛采油生产成本在以下几方面低于现有技术:
1、地下无需药剂成本。目前正在应用的聚合物驱油技术和将要推广应用的三元复合驱技术,仅药剂就使吨油成本增加333元左右,占原油销售价格的6.5%。而透油阻水筛采油过程中,注入水中不需要任何药剂,降低了药剂成本,可使原油价格直降6.5%左右。
2、地上油水分离成本明显降低。三元复合驱是在地下通过表面活剂促进油水乳化融合后开采原油的,而采出的油水混合物在地上又要进行油水分离,在地上需通过加药破乳、加热电脱破乳过程促进油水分离,其地下油水融合过程(即乳化过程)和地上油水分离过程(即破乳过程)是完全相反的,这无疑增加了地上油水分离成本。而过滤筛采油在地下就进行了油水分离过程,其采出液不含任何影响地上油水分离破乳的药剂,其油水分离成本必然大幅度降低。
3、污水处理及回注成本大幅度降低。因透油阻水筛的堵水效率达100%,该采油法可使产液含水大幅度下降,从而可进一步降低污水处理及污水回注的成本。目前大庆油田每年有3亿多立方米的污水需要处理并回注,其成本在总成本中占有很大的比例,油水过滤筛采油后,需要处理并回注的污水量将会大幅度下降,其成本也必然会大幅度降低。
4、避免了聚合物驱和三元复合驱在生产中的各项技术难题。聚合物驱油和三元复合驱油方法中,主要存在两大技术难题:(1)因采出液中含有大量药剂,对油田生产设施造成了严重的不良影响,主要表现在对油田设施的腐蚀、生产过程中的结垢、堵塞油层以及采出液出砂严重等诸多问题;(2)目前由于三元复合驱采出液中表活剂的存在,使油水分离和污水达标处理异常困难。这两大问题是三元复合驱十几年来不能全面推广的两个重要原因,并为其投入了大量的科研经费。而利用油水过滤筛采油法,因其采出液中不含任何腐蚀性、促结垢、促乳化的药剂,使油田设施腐蚀、结
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垢、堵塞油层、出砂、油水分离及污水处理等各项难题不攻自破。
5、减少了生产过程中油水井、站的维修成本。聚合物驱油和三元复合驱需要大规模地增加油水井数,新建大量站所,这些设施在生产过程中必然增加其维修维护成本。而油水过滤筛采油无需这些地面设施,也就不需要这些维修成本。
(四)保护环境
目前为了确保大庆4000万吨原油稳产,聚合物驱油和三元复合驱油技术均利用垂直井反复加密提高产量(如萨北开发区北三东西块二类油层弱碱三元复合驱
工业性示范工程使每平方公里面积内增加油水井55口),其结果是每年在大庆油田地上
新建数千口油水井及大量配套设施,如配制注入站、污水处理站、管线、电线、道路等,这些油田设施使周边环境千疮百孔,管线、电线及道路等纵横交错,井、站等星罗棋布,严重地破坏了油田环境,建设投资和生产成本也随之大幅度上升,这两种技术是以牺牲环境为代价的掠夺式油田开发,必须尽快用更高效环保的技术加以代替。
而油水过滤采油法可使具有少井高产特性的水平井技术大面积地应用于高含水主力油层,仅5口长1000米的水平井与老井网结合,就可开采1km2的石油,其新钻井密度不到三元复合驱的十分之一,实现了少井高产的效果,并大幅度地减少了地面设施的建设,保护了地面环境。另外,聚合物驱油和三元复合驱油对水质要求极高,各类药剂的生产加工、油田污水处理等均对环境产生很大的污染,而油水过滤筛采油法不需任何药剂,使这些污染环境的难题不攻自破,是一种绿色环保采油法。
七、结束语
目前水平井钻井和分段定向射孔压裂技术已经成熟,具有透油阻水功能的孚盛砂也已研制成功,各类性能的堵水剂多种多样。通过水平井注堵水剂可在地下形成挡水坝,水平井压裂缝填孚盛砂可形成透油阻水筛,挡水坝可使注入水流深部转向,透油阻水筛不仅可使水流深部转向,更能使油水筛分后开采。有了挡水坝和透油阻水筛这两件利器,我们就可对注入水和剩余油开展围(水)、追(油)、堵(水)、截(水)工作,将地下全部剩余油逼出地面,使采收率接近100%成为可能。
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