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        不同類型油藏特點(diǎn)及節(jié)能技術(shù)對策

        2017-02-05 07:12:56顧立明中國石油冀東油田公司開發(fā)處
        石油石化節(jié)能 2017年12期
        關(guān)鍵詞:高含水單耗含水

        顧立明(中國石油冀東油田公司開發(fā)處)

        油田采油生產(chǎn)單位的能耗有80%是電能,節(jié)能工作主要圍繞降低單耗和控制用電總量來開展。通常每年的節(jié)能技改項(xiàng)目、提高五大系統(tǒng)效率等工作都是為了降低采液單耗、注水單耗和集輸單耗,而用電總量主要取決于油田產(chǎn)液量、地層能量、注水量、注水壓力等因素。降低單耗在一定程度上也能減少總量,但其作用和效果遠(yuǎn)不如油田開發(fā)技術(shù)政策的調(diào)整。

        當(dāng)油田開發(fā)進(jìn)入特高含水階段,綜合含水對能耗總量的影響尤其明顯[1-2]。如何根據(jù)油藏特點(diǎn)和主要矛盾采取穩(wěn)油控水措施、提高驅(qū)油效率,減少油井產(chǎn)水量和注水井無效注水量,這是控制用電總量的根本措施,也是油田可持續(xù)發(fā)展急需研究的課題。

        1 不同類型油藏特點(diǎn)及能耗分析

        以冀東油田某作業(yè)區(qū)為例,主力區(qū)塊主要是復(fù)雜斷塊構(gòu)造巖性油藏,按含油層系可分為三類:淺層的 Nm、Ng;中深層的;深層的

        1.1 油藏開發(fā)特點(diǎn)及主要矛盾

        淺層為天然水驅(qū)油藏,高孔高滲,儲層疏松且非均質(zhì)性強(qiáng),邊底水活躍,優(yōu)勢滲流通道發(fā)育,油水關(guān)系復(fù)雜。開發(fā)上以層內(nèi)矛盾為主,油藏已整體進(jìn)入特高含水后期,85%以上的儲量已經(jīng)暴性水淹,部分區(qū)塊綜合含水超過95%,自然遞減率高達(dá)29%。

        中深層為注水開發(fā)油藏,中孔中滲,平面非均質(zhì)性強(qiáng),連通率低,縱向上生產(chǎn)井段長,層間非均質(zhì)嚴(yán)重,多層合注合采。開發(fā)上以平面和層間矛盾為主,單層突進(jìn)井?dāng)?shù)占43%,無效或低效循環(huán)嚴(yán)重,驅(qū)油效率低,動用程度差。

        深層為注水開發(fā)油藏,中低孔中低滲,部分低孔低滲,埋深3200~4000m,儲層物性差,砂體規(guī)模小,難以形成有效的注采系統(tǒng)。開發(fā)上以平面矛盾為主,注采關(guān)系難以合理配置,注水層啟動壓力大多在30MPa以上,欠注、注不進(jìn)現(xiàn)象嚴(yán)重,油井能量得不到補(bǔ)充。

        由于“三大矛盾”導(dǎo)致油田穩(wěn)產(chǎn)難度大,注水開發(fā)油藏自然遞減達(dá)到19%。如果依靠強(qiáng)注強(qiáng)采來維持穩(wěn)產(chǎn),勢必造成能耗總量的成倍增加。

        1.2 油藏用電單耗特點(diǎn)

        為分析采油單耗與油藏的關(guān)系,在三類油藏各選取30口典型油井,統(tǒng)計(jì)與單耗有關(guān)的平均單井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行對比分析(表1)。

        這里所說的采油單耗是指機(jī)采井用電單耗,包括噸液耗電和噸液百米耗電。結(jié)合相關(guān)理論和現(xiàn)場實(shí)際分析表1數(shù)據(jù),不難發(fā)現(xiàn):

        1)噸液耗電的主要影響因素為液面深度。因?yàn)榈攘恳后w舉升高度越大耗電越多,深層油藏動液面是淺層的5.6倍,相應(yīng)的噸液耗電為4.7倍。泵效對噸液耗電也有影響,但泵效本身主要受液面深度影響。

        2)噸液百米耗電考慮了液面對噸液耗電的影響,相對來說是比較綜合的能耗指標(biāo)。其他條件相近的前提下,其主要影響因素為泵掛深度。相同的液量從2000m舉升到1000m和從1000m舉升到井口相比,舉升高度相同,但耗電量是不一樣的,前者需要克服更多的摩擦阻力、震動載荷等。這里的淺層噸液百米耗電反而更高(表1),主要受原油物性影響。淺層是常規(guī)稠油油藏,雖然整體高含水減弱了影響程度,但個(gè)別井的噸液百米耗電仍然超過了5kWh。

        表1 各類油藏機(jī)采井系統(tǒng)效率及單耗對比

        1.3 機(jī)采系統(tǒng)效率分析

        淺層、中深層、深層的沉沒度分別為857m、612m、262m,系統(tǒng)效率分別為18.1%、22.3%、19.7%,說明沉沒度在600m左右比較合理。分析認(rèn)為,機(jī)采系統(tǒng)效率實(shí)際上反映了舉升系統(tǒng)的供排協(xié)調(diào)關(guān)系,協(xié)調(diào)關(guān)系越好系統(tǒng)效率越高。

        淺層的單井平均泵掛1219m,平均液面362m,明顯不合理。實(shí)際上淺層油井舉升設(shè)計(jì)綜合考慮了各種因素,如泵掛位置避開造斜點(diǎn)、減少停井時(shí)的套管沉砂量、降低排量控制含水上升等,即人為因素導(dǎo)致供排不協(xié)調(diào),致使淺層的系統(tǒng)效率偏低。

        為分析系統(tǒng)效率與能耗之間的關(guān)系,筆者統(tǒng)計(jì)了大量測試數(shù)據(jù),結(jié)果顯示:抽油機(jī)井、電泵井和螺桿泵井,其平均系統(tǒng)效率分別為23.4%、29.3%、34.4%,噸液耗電分別為13.3kWh、12.6kWh、5.9kWh,噸液百米耗電分別為0.98kWh、1.1kWh、1.2kWh。三種機(jī)采方式的系統(tǒng)效率差別較大,但噸液百米耗電相差無幾,甚至是負(fù)相關(guān),說明系統(tǒng)效率并不能真實(shí)反映機(jī)采井能耗水平。

        統(tǒng)計(jì)全油田的機(jī)采井宏觀控制圖合理區(qū)比例,抽油機(jī)井、電泵井、螺桿泵井分別為45%、52%、59%,進(jìn)一步說明機(jī)采系統(tǒng)效率與供排協(xié)調(diào)關(guān)系直接相關(guān)。

        1.4 油藏類型與能耗的關(guān)系

        很明顯,影響油藏開發(fā)能耗的客觀因素有油藏埋深、地層能量、儲層物性、油品性質(zhì)、含水、氣油比等,采收率、驅(qū)油效率等因素主要取決于開發(fā)技術(shù)水平。前文所述,噸液耗電、噸液百米耗電、系統(tǒng)效率均不能反映油藏開發(fā)的能耗水平。由于各類油藏的油水井?dāng)?shù)和開發(fā)規(guī)模不同,用電總量也不能反映油藏的能耗水平。對于采油生產(chǎn)單位來說,噸油氣當(dāng)量采注輸用電單耗(噸油耗電)是綜合性最強(qiáng)的能耗指標(biāo),能夠客觀反映油藏開發(fā)能耗水平,具有橫向和縱向的可比性。

        表2 各類油藏噸油(氣)單耗對比

        統(tǒng)計(jì)不同類型油藏采油注水用電比例(集輸用電比例與產(chǎn)液量比例相同)和噸油耗電(表2),有幾個(gè)明顯特點(diǎn):

        1)淺層油藏產(chǎn)液量占70.9%,采油用電只占38.5%。淺層注水量主要為調(diào)剖注入水量,注入壓力不高,注水用電比例只有8.2%。由于綜合含水高達(dá)96.3%,噸油耗電仍然高于深層油藏。

        2)中深層油藏的采注輸用電都不是最高的,而噸油耗電最高,主要原因是綜合含水達(dá)到87.2%,存在注采無效循環(huán)或低效循環(huán)。

        3)深層油藏由于液面深、注水壓力高,采油和注水用電分別占37.1%和51.9%,而噸油耗電卻最低,因?yàn)樯顚拥木C合含水最低。

        中深層和深層均為高含水油藏,綜合含水相差11個(gè)百分點(diǎn),含油卻相差近1倍,致使噸油耗電高出26.5%。可見,綜合含水對油藏開發(fā)能耗的影響之大絕非提高系統(tǒng)效率所能彌補(bǔ)的,尤其到了特高含水開發(fā)階段影響程度更為明顯。

        舉一個(gè)單井實(shí)例更能說明問題,某井措施前為電泵井,堵水措施后下φ38泵生產(chǎn)(表3)。

        首先,僅看系統(tǒng)效率、噸液耗電、噸液百米耗電指標(biāo),該井措施前明顯好于措施后,只有噸油耗電指標(biāo)與實(shí)際能耗情況相符;其次,從增油角度評價(jià),該井卡堵水措施沒有經(jīng)濟(jì)效益,屬于無效措施;但從節(jié)能角度評價(jià),該井1年節(jié)電量為92.3×104kWh,如果算上集輸、注水節(jié)約的電量,1年的經(jīng)濟(jì)效益至少在100萬元以上,看似無效的措施變成了高效措施。

        表3 某井堵水措施前后耗電量及指標(biāo)對比

        綜上所述,針對油藏采取的穩(wěn)油控水措施往往使系統(tǒng)效率、噸液耗電、噸液百米耗電等指標(biāo)變差,但節(jié)電效果非常明顯,噸油耗電指標(biāo)能夠綜合反映油藏開發(fā)能耗水平。另外,把節(jié)電量納入油藏措施產(chǎn)出效益,單井措施效益評價(jià)將變得更加科學(xué)合理。

        2 節(jié)能技術(shù)對策及效果

        仍以該作業(yè)區(qū)為例,近幾年強(qiáng)化區(qū)塊綜合治理,針對“三大矛盾”采取調(diào)控措施,提高波及系數(shù)與驅(qū)油效率,控水穩(wěn)油取得明顯成效。近5年來,綜合含水由94.8%下降到88.6%,采油用電總量逐年降低,噸油耗電由321kWh下降到308kWh,平均每年節(jié)約采注輸用電量900×104kWh。

        2.1 淺層天然水驅(qū)特高含水油藏控水驅(qū)油技術(shù)

        自2011年開始研究攻關(guān)并規(guī)模實(shí)施CO2吞吐提高采收率技術(shù),先后經(jīng)歷了先導(dǎo)試驗(yàn)、單井吞吐、協(xié)同吞吐、油藏吞吐等四個(gè)階段,目前已成為淺層特高含水油藏提高采收率的第一代技術(shù)[3-4]。近6年來共實(shí)施CO2吞吐1072井次,平均單井次增油373t,累計(jì)減少產(chǎn)水量257×104t,平均每年節(jié)約采油用電330×104kWh,節(jié)約集輸和污水回注用電量 270×104kWh。

        目前正在試驗(yàn)注水吞吐和氮?dú)馔掏录夹g(shù),并開展化學(xué)復(fù)合驅(qū)控水驅(qū)油技術(shù)攻關(guān)與試驗(yàn)。

        2.2 中深層注水開發(fā)油藏精細(xì)注水和調(diào)剖調(diào)驅(qū)技術(shù)

        通過深斜井偏心定量分注和同心測調(diào)一體化分層注水技術(shù)的應(yīng)用,注水井分注率和分注合格率逐年提高,目前分別達(dá)到67.7%和67.2%,改善了吸水剖面,水驅(qū)儲量動用程度持續(xù)提高。

        為適應(yīng)不同類型油藏調(diào)剖調(diào)驅(qū)的需要,研發(fā)了中高溫多酚聚酯交聯(lián)聚合物、水玻璃復(fù)合凝膠、橡膠顆粒復(fù)合、耐溫膠聯(lián)聚合物等四種調(diào)剖調(diào)驅(qū)體系。5年來實(shí)施調(diào)剖調(diào)驅(qū)130井次,抑制吸水層193個(gè),累計(jì)減少無效注水量9.3×104m3,有效改善了層間與平面矛盾,同時(shí)節(jié)約注水用電近100×104kWh。

        為解決低滲透油藏水井注入壓力持續(xù)上升的問題,研究應(yīng)用雜雙子表活劑等降壓增注技術(shù)。近1年來實(shí)施降壓增注18井次,增注5.2×104m3,注水開發(fā)效果明顯改善。

        2.3 深層低滲透油藏壓裂改造技術(shù)

        通過技術(shù)攻關(guān),目前形成了封隔器機(jī)械分層壓裂、水力噴射分層壓裂和泵送橋塞分層壓裂三種深斜井壓裂工藝,研發(fā)了滿足90~170℃儲層壓裂需要的低濃度胍膠壓裂液體系[5]。近3年來實(shí)施油井壓裂158口,措施有效率82.3%,平均單井增油784t;實(shí)施水井壓裂50口,壓裂前平均注水壓力31MPa,壓裂后初期注水壓力23.5MPa,累計(jì)增注28×104m3,同時(shí)配套采出端治理,實(shí)施油井卡堵水101井次、解堵58井次。降低注水壓力和油井卡堵水減少水量所節(jié)約的注水和采油用電在100×104kWh以上。

        2.4 注水井帶壓作業(yè)技術(shù)

        隨著水井帶壓作業(yè)技術(shù)水平和能力的提高,帶壓作業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大[6]。近5年來實(shí)施注水井帶壓作業(yè)250井次,累計(jì)減少排放水量11.3×104m3,節(jié)約注水用電近100×104kWh。

        3 結(jié)論

        1)噸油耗電指標(biāo)能夠綜合反映油藏開發(fā)的能耗水平。機(jī)采井系統(tǒng)效率與舉升系統(tǒng)供排協(xié)調(diào)關(guān)系密切相關(guān),協(xié)調(diào)關(guān)系越好系統(tǒng)效率越高。針對油藏采取的控水穩(wěn)油措施往往使系統(tǒng)效率、噸液耗電和噸液百米耗電等指標(biāo)變差,但節(jié)能降耗效果非常明顯。

        2)針對油藏特點(diǎn)實(shí)施的CO2吞吐、精細(xì)注水、調(diào)剖調(diào)驅(qū)、壓裂改造等控水穩(wěn)油技術(shù)措施,在改善開發(fā)效果的同時(shí)節(jié)約了大量采注輸用電。

        3)采收率、驅(qū)油效率等開發(fā)指標(biāo)對能耗的影響程度有待進(jìn)一步研究探討。

        [1]蔣福江.大慶薩中油田油藏工程節(jié)能降耗做法及效果[J].石油石化節(jié)能,2015,5(10):32-34.

        [2]張子玉,馮鼎,馮耀忠.降低油田開發(fā)能耗的提高采收率新工藝[J].石油石化節(jié)能,2012,2(10):4-7.

        [3]馬桂芝,陳仁保,王群一,等.冀東復(fù)雜斷塊油藏CO2吞吐典型井剖析[J].石油地質(zhì)與工程,2013(9):107-111.

        [4]劉懷珠,李良川,吳均.淺層斷塊油藏水平井CO2吞吐增油技術(shù)[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào),2014(8):52-55.

        [5]劉彝,李良川,劉京,等.低濃度胍膠壓裂液在高溫大斜度井的應(yīng)用研究[J].鉆采工藝,2015(7):89-92.

        [6]田紅星,黃強(qiáng)強(qiáng),馮偉,等.不壓井帶壓作業(yè)技術(shù)在冀東油田應(yīng)用[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2011(11):176.

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