◎蔣延明

油田開發(fā)中后期如何應(yīng)用蒸汽吞吐提升采收效果

◎蔣延明

隨著低產(chǎn)、低效井的不斷增加，油田穩(wěn)產(chǎn)會(huì)變得越來(lái)越困難。經(jīng)過多年開發(fā)之后，如何能夠更好地發(fā)現(xiàn)油田區(qū)塊低產(chǎn)、低效井的根本原因，并采取有針對(duì)性的措施，提高油井產(chǎn)能和生產(chǎn)效果，為減緩區(qū)塊遞減提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。在這種情況下，油田大部分區(qū)塊都會(huì)進(jìn)入需要蒸汽吞吐方式進(jìn)行開發(fā)的中后期開發(fā)階段，這是本文的重點(diǎn)。

油井低產(chǎn)、低效的原因

造成油井低產(chǎn)、低效的主要原因主要有地層壓力降低造成油井低產(chǎn)，汽竄影響油井生產(chǎn)效果，水淹造成油井高含水，出砂造成油井低產(chǎn)或影響油井正常生產(chǎn)等。

油井正常產(chǎn)能受汽竄影響的情況。經(jīng)過多個(gè)輪次的蒸汽吞吐工藝后，油井往往會(huì)出現(xiàn)一些變化影響產(chǎn)能的發(fā)揮，主要表現(xiàn)在油井產(chǎn)出物中含水上升、溫度變化，這些都會(huì)不同程度影響到產(chǎn)能的發(fā)揮。注汽井在生產(chǎn)過程中，伴隨著壓力下降，原來(lái)在井底的原油由于受到溫度降低的影響，粘度會(huì)變大，產(chǎn)出的難度會(huì)增加，這樣會(huì)明顯地影響到油井的注汽效果。同時(shí)，還有汽竄帶來(lái)的影響，汽竄在某種程度上來(lái)說(shuō)，會(huì)有一定的增油作用，但降產(chǎn)的直接作用也比較明顯，可以說(shuō)是一把雙刃劍，但總的來(lái)說(shuō)，汽竄對(duì)于生產(chǎn)的影響偏負(fù)面，會(huì)對(duì)油井的正常生產(chǎn)能力帶來(lái)一定的負(fù)面效應(yīng)，所以我們?cè)谏a(chǎn)過程中，還是要盡可能地減少汽竄的影響。

地層壓力降低使油井供液能力變差、產(chǎn)能降低。隨著多輪次的開采，地下的原油等液體會(huì)被大量采出，這樣下來(lái)的結(jié)果是地層處于嚴(yán)重虧空狀態(tài)，特別是經(jīng)過蒸汽吞吐多個(gè)步驟的強(qiáng)加效應(yīng)，在一定程度上會(huì)造成井下壓力失衡，從而使地層壓力大幅降低，這對(duì)產(chǎn)能也有著非常明顯的影響。

出砂造成油井產(chǎn)能降低。油井出砂問題的出現(xiàn)，會(huì)對(duì)油井產(chǎn)能的穩(wěn)定帶來(lái)不小的困難，特別是如果出現(xiàn)卡井等問題，會(huì)使蒸汽吞吐效果大打折扣，甚至這個(gè)影響是無(wú)法挽回的。我們要考慮充分的是，究竟是什么原因使砂堵油層與砂埋油層出現(xiàn)下降。并且如果采取措施避免或者減少出砂現(xiàn)象，避免油井生產(chǎn)受到出砂的影響，確保產(chǎn)能不受這些問題的困擾。

水淹造成油井含水上升降低油井產(chǎn)油能力。多輪次蒸汽吞吐降壓開采，會(huì)造成地層壓力降低，從而使邊、底水大量?jī)?nèi)侵，油井含水大幅上升，邊、水與油藏的壓力差逐漸增大。如果在生產(chǎn)中的油井只含有水分或都含水量超高，我們就必須加以警惕，要盡可能地避免水淹層的出現(xiàn)，減少水淹層的產(chǎn)能無(wú)法發(fā)揮出現(xiàn)的機(jī)率，從而實(shí)現(xiàn)油井的正常生產(chǎn)。

在油層分布中，由于粘度高，阻力大，滲流困難，并且舉升難度大，最終采收率會(huì)比較低、常規(guī)開發(fā)產(chǎn)能低，動(dòng)用程度低，含水上升速度快，這“三低一快”現(xiàn)象的普遍存在，對(duì)于我們采取常規(guī)的開發(fā)方式很難進(jìn)行開采，這對(duì)油田的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，特別是經(jīng)濟(jì)型發(fā)展具有非常大的困難。

注蒸汽開采能夠大幅度提高油層吸汽能力，使熱蒸汽能夠迅速得到熱傳導(dǎo)，并且在熱傳導(dǎo)的作用下，實(shí)現(xiàn)井筒到油藏之間的溫度的平衡，在這樣的作用下，原油的流動(dòng)能力得以迅速提高，從而使生產(chǎn)井的生產(chǎn)能力得到保障；注蒸汽的手段不同于壓裂，不會(huì)將蒸汽大面積注入油藏，從而有效提高與蒸汽的接觸面積，使熱傳導(dǎo)的效果更佳。因此，在石油技術(shù)不斷進(jìn)步的今天，基于現(xiàn)實(shí)的考慮和現(xiàn)有的技術(shù)條件、地質(zhì)資源和已有的技術(shù)基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)，蒸汽開采的工藝技術(shù)比較具有廣泛的推廣價(jià)值，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與開發(fā)效益最佳匹配的合理選擇。

蒸汽吞吐開采技術(shù)的應(yīng)用情況

蒸汽開采方式有許多種選擇，一般情況下常用的包括蒸汽驅(qū)、蒸汽吞吐、蒸汽輔助重力泄油。蒸汽的采油機(jī)理主要作用是降低原油粘度、原油重力泄油、流體驅(qū)替的相互結(jié)合，使原油被驅(qū)出或被攜帶出。

蒸汽吞吐通常作為注蒸汽開采的第一階段，主要有兩個(gè)作用：一是降低原油粘度、增加原油流動(dòng)能力，使蒸汽能夠更多地波及原油的體積；二是使油層壓力下降，作為蒸汽驅(qū)及蒸汽輔助重力驅(qū)的預(yù)熱方法之一，能夠使井底原油之間，甚至不同采油井之間熱相互連通，為實(shí)現(xiàn)整體開發(fā)效果的提升奠定較好的基礎(chǔ)。

依靠油層的天然能量將降粘的原油驅(qū)動(dòng)到井底，是蒸汽吞吐的主要作用。當(dāng)然，蒸汽吞吐也受許多條件的限制，當(dāng)蒸汽吞吐達(dá)到一定程度后，伴隨著油層壓力的不斷下降，會(huì)出現(xiàn)油汽比降低、油井壓力下降的現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候已經(jīng)不能再采取這種方式進(jìn)行開采，就需要進(jìn)一步需要轉(zhuǎn)入蒸汽驅(qū)的開發(fā)方式。而注采井距需要優(yōu)化來(lái)選擇經(jīng)濟(jì)合理的井距，主要是針對(duì)不同原油粘度的油藏來(lái)采取的不同選擇。

蒸汽輔助重力泄油方法的基本原理是以蒸汽作為加熱介質(zhì)，依靠原油的重力作用使流體形成熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)。

蒸汽開采的注采工藝參數(shù)一般情況下由油藏工程計(jì)算、數(shù)值模擬、類比等方法得出，并要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作的環(huán)境、壓力、溫度等綜合方面進(jìn)行考慮。主要包括周期注汽量、：注汽速度、注汽干度、蒸汽吞吐轉(zhuǎn)汽驅(qū)時(shí)機(jī)、生產(chǎn)井排液速度、蒸汽驅(qū)結(jié)束油汽比等。

蒸汽吞吐技術(shù)

蒸汽吞吐從注蒸汽開始到油井不能正常生產(chǎn)為止，成為一個(gè)吞吐周期。從定義上來(lái)說(shuō)，蒸汽吞吐主要是指在單井中完成注蒸汽、燜井和開井生產(chǎn)三個(gè)過程的熱采方法。蒸汽吞吐技術(shù)是原油采收過程中所占比例較大的一部分。由于段與油層的接觸面大、單井控制儲(chǔ)量多、注入油層的熱利用率高。

蒸汽吞吐的采油機(jī)理

解堵：對(duì)于井筒附近鉆井液的污染等雜物，我們需要利用高溫蒸汽對(duì)巖石的沖刷，這樣可以有效地清除這些堵井的雜質(zhì)，確保油井的順暢。

降粘：原油粘度會(huì)隨著溫度的升高而出現(xiàn)下降，這對(duì)于開采具有重要的意義。注入高溫蒸汽的時(shí)候，可以使油層溫度升高，大幅度降低了粘度，從而原油流動(dòng)性得到大幅度提高，這是蒸汽的主要作用之一。

熱膨脹：蒸汽帶來(lái)高溫，導(dǎo)致水、原油和巖石發(fā)生熱脹效果，從而增加產(chǎn)油量。

降低界面張力：高溫蒸汽會(huì)降低油水界面張力，改善液阻和氣阻效應(yīng)，從而起到降低原油流動(dòng)阻力的作用。

蒸汽吞吐開采技術(shù)

注汽。注汽是開采技術(shù)的關(guān)鍵。一般情況下，注入時(shí)間一般為10天左右或者更長(zhǎng)的時(shí)間，在這個(gè)過程中，需要將高溫蒸汽快速地注入到油層中，要盡可能地保證注入蒸汽的干度。注入的蒸汽量取決于油層厚度，換句話說(shuō)，注汽量、注汽速度、注氣壓力及注氣干度四個(gè)參數(shù)的設(shè)置與控制，都是充分考慮這幾個(gè)方面的因素。

燜井。注汽過程結(jié)束后，需要有關(guān)井作業(yè)的過程。這個(gè)階段主要是使蒸汽攜帶的熱量交換到油層中，用于加熱油層，降低原油粘度。要以向油藏的熱傳遞最大確定燜井時(shí)間，不以向蓋底巖層的熱損失最小為準(zhǔn)，即效果優(yōu)先考慮，這是確保產(chǎn)出量達(dá)到最佳的保障。

采油。蒸汽吞吐的自噴能力與原油粘度高低有關(guān)。對(duì)于油井的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，一般包括自噴和抽油兩個(gè)階段。自噴階段產(chǎn)出的主要是油井周圍的冷凝水和大量加熱了的原油，自噴能量來(lái)自于注入的高壓蒸汽。當(dāng)井底流壓與地層壓力接近或者小于自噴流壓時(shí)，就需要進(jìn)入抽油階段來(lái)完成采油的過程，這個(gè)階段也是吞吐的主要產(chǎn)油階段，有必要盡可能地延長(zhǎng)工作時(shí)間，因?yàn)橐坏┏橛碗A段的產(chǎn)量接近經(jīng)濟(jì)極限產(chǎn)油量，就意味著整個(gè)吞吐周期的完成，需要進(jìn)入下一個(gè)周期。

提高油井產(chǎn)能技術(shù)的研究效果

根據(jù)低產(chǎn)、低效井的原因，近幾年油田開發(fā)工作者摸索了各種提高油井產(chǎn)能的措施，也一定程度上取得了較好的效果。通過對(duì)低產(chǎn)能井產(chǎn)能的提高，使區(qū)塊產(chǎn)量得以穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn)超產(chǎn)的良好業(yè)績(jī)，為油田新井投產(chǎn)贏得時(shí)間和生產(chǎn)的主動(dòng)權(quán)。

間歇吞吐

理論依據(jù)。間歇吞吐技術(shù)是在生產(chǎn)實(shí)踐中研究和逐步推廣起來(lái)的。這種技術(shù)是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析，如果低壓區(qū)油井由于采出程度高，由于油層壓力下降無(wú)法實(shí)現(xiàn)原油的正常開采。這其中的主要原因，是由于原油采空后，由于采空區(qū)域無(wú)法實(shí)現(xiàn)水或者其它填充物的填充。由于粘度高，流動(dòng)阻力大，隨著液量的采出后的一段時(shí)間內(nèi)，近井地帶的虧空得不到及時(shí)補(bǔ)充，形成壓降漏斗，導(dǎo)致油井產(chǎn)能出現(xiàn)下降。這個(gè)時(shí)候可以采取停關(guān)一段時(shí)間，讓水或者其它填充物能夠回流到這個(gè)區(qū)域，再行注汽的方法，可以使油層能量得到恢復(fù)，壓降漏斗減小，提高油井產(chǎn)能。

實(shí)施情況及效果。以油田某作業(yè)區(qū)為例，近年對(duì)于低效井開展間注措施，綜合有效率超過70%，間注增油的效果較為明顯。這證明了間注的油井生產(chǎn)效果很明顯，目前已經(jīng)得到廣泛的使用和推廣。

采取有效措施提高產(chǎn)能

防止汽竄對(duì)策研究。汽竄主要受層間矛盾、蒸汽吞吐波及半徑和井距的影響。本質(zhì)原因是井間壓力差產(chǎn)生的壓力傳遞。因此要防治汽竄主要就是消除或最大限度的降低井間壓力差，根據(jù)汽竄的影響因素確定出防治汽竄的主要措施為：采用低速注汽、多井輪換注汽或同時(shí)注汽降低井間壓力差的產(chǎn)生；采用分注或化學(xué)類調(diào)剖措施解決層間矛盾；通過調(diào)整油井生產(chǎn)層位增加同層位油井的井距防止壓力差的傳遞。

綜合治理砂害。針對(duì)出砂的問題可以采用井筒擋砂、地層防砂、井筒排沙等多種綜合手段和措施，并且可以通過下防砂泵的進(jìn)行治理，效果較好。

開發(fā)效果評(píng)價(jià)

低產(chǎn)、低效井大幅降低。通過對(duì)造成低產(chǎn)、低效井原因機(jī)理分析，并采用了針對(duì)性的挖潛措施，使低產(chǎn)、低效井首次出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng)，油區(qū)穩(wěn)產(chǎn)的成效十分顯著。

經(jīng)濟(jì)效益顯著。針對(duì)低產(chǎn)低效井共實(shí)施各類措施實(shí)現(xiàn)增油15%，扣除操作成本每噸800元，額外投入射孔費(fèi)、化學(xué)藥劑費(fèi)用、防砂費(fèi)用，則累計(jì)創(chuàng)效投入產(chǎn)出可達(dá)比1：2，效果非常明顯，證明了采取措施的有效性。

結(jié)論及建議

要加強(qiáng)增儲(chǔ)穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)。以攻克勘探開發(fā)關(guān)鍵核心技術(shù)；以火成巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、深層潛山注氣、水淹油藏火驅(qū)等項(xiàng)目為依托，支撐精細(xì)勘探與效益開發(fā)；不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)、前沿技術(shù)研究，增強(qiáng)穩(wěn)產(chǎn)后勁。要全方位優(yōu)化稠油吞吐，實(shí)施二氧化碳輔助吞吐，實(shí)施大修、側(cè)鉆、壓裂等措施，確保產(chǎn)能建設(shè)順利。

要深化降本降耗技術(shù)應(yīng)用。加大注水系統(tǒng)工藝提效、雙驢頭抽油機(jī)研發(fā)、地?zé)豳Y源利用、高凝油污泥調(diào)剖等重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)；加快低成本投球調(diào)剖、高含水集油摻液等成熟適用技術(shù)應(yīng)用。積極推廣節(jié)電、節(jié)氣、節(jié)油、節(jié)水工藝技術(shù)，開展能源分級(jí)分類管控，從源頭降低能源消耗。

要推進(jìn)工程施工技術(shù)創(chuàng)新。開展復(fù)雜井況超聲波解堵、疑難井大修等特色技術(shù)配套升級(jí)，加強(qiáng)油水井帶壓作業(yè)技術(shù)推廣應(yīng)用，提升工程技術(shù)生產(chǎn)保障能力；加強(qiáng)長(zhǎng)輸管道工程水土保持設(shè)計(jì)、中俄天然氣東線全自動(dòng)焊接施工等技術(shù)研究，提高EPC總承包實(shí)力，為開發(fā)市場(chǎng)提供技術(shù)支持。

要提升數(shù)字油田建設(shè)水平。

推進(jìn)信息技術(shù)與勘探開發(fā)、工程技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理等重點(diǎn)業(yè)務(wù)深度融合，促進(jìn)流程再造，提升管控能力。推進(jìn)場(chǎng)站數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，深化油田科技系統(tǒng)建設(shè)。構(gòu)建跨系統(tǒng)、跨專業(yè)數(shù)據(jù)共享、應(yīng)用集成體系，提升管理效率。

總之，油田的開發(fā)要根據(jù)市場(chǎng)規(guī)律、開發(fā)規(guī)律和油價(jià)走勢(shì)，調(diào)減無(wú)邊際貢獻(xiàn)產(chǎn)量，加大開發(fā)生產(chǎn)組織和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)研究力度，順利完成生產(chǎn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)千能力穩(wěn)產(chǎn)。要圍繞產(chǎn)能建設(shè)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)提速，優(yōu)化新井口、完鉆口，方式轉(zhuǎn)換按效益推進(jìn)實(shí)施，注水油田堅(jiān)持優(yōu)化產(chǎn)量不減工作量。吞吐通過優(yōu)化工作量，實(shí)現(xiàn)老井復(fù)產(chǎn)和措施增油效果。要緊密圍繞產(chǎn)量調(diào)整目標(biāo)，加強(qiáng)生產(chǎn)運(yùn)行協(xié)調(diào)和系統(tǒng)銜接，統(tǒng)籌方案優(yōu)化、鉆機(jī)運(yùn)行、作業(yè)施工、地面建設(shè)等工作，確保重點(diǎn)工作運(yùn)行到位。

通過對(duì)油田油田開發(fā)中后期如何應(yīng)用蒸汽吞吐提升采收效果進(jìn)行綜合分析，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)油田平穩(wěn)生產(chǎn)與合理開發(fā)，也實(shí)現(xiàn)對(duì)油田開發(fā)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)的目的，我們有理由相信，依隨著油田開發(fā)過程中的技術(shù)不斷創(chuàng)新，可以使更多的老油田煥發(fā)出新的生機(jī)與活力，更好地推動(dòng)油田向著精細(xì)化管理、科學(xué)化開發(fā)的方向邁出新的步伐。

（作者單位：中國(guó)石油大學(xué)（北京））