压驱注水:低渗透油藏效益开发新曙光

今年以来,胜利油田低渗透油藏老井“复苏”呈现多点开花的局面:3月,渤南油田义7-8井,日产量从1.5吨提高到7.8吨;8月,牛庄油田牛21-斜4井组,单井日产能恢复至初产的0.8倍;9月中旬,牛25-斜73井自喷,日产油量达到15.5吨……

令老井“开花”的,是一种被称为“压(裂)驱(油)”的新技术,它颠覆了人们对油田注水开发的认知,打破了传统石油教科书的“铁律”。

利用新技术注水43天,就注进过去11年的水量

干涸多年的牛21-斜4井组,终于“喝”饱了水。

今年8月,胜利油田东胜公司管辖的牛21-斜4井组,在沉睡多年后地层能量得到恢复,单井日产能恢复至初产的0.8倍。

作为东胜公司注水开发负责人,姜东波更关注的是这个井组变化背后的原因。

牛21-斜4井组所在的区块属于特低渗透油藏,空气渗透率只有1~9个毫达西,地下岩石致密如磨刀石。

胜利油田低渗透油藏探明储量有7亿吨,“注不进水”是困扰这类油藏开发的一道难题。水注不进去,地层能量就得不到补充,油就采不出来,牛21-斜4井组也不例外。

就在几个月前,这个让开发人员头疼的“老大难”问题被圆满解决了。

东胜公司利用压驱注水开发技术,只用了43天,就让这个井组“喝”掉6万立方米水,相当于该井组过去11年的注水量。

在胜利油田河口采油厂,压驱开发试验项目组负责人、地质所党委书记孙波,也对此感到不可思议。

今年初,他们同样利用压驱技术给义7-2井组注水,只用10天时间就注入1万立方米水,让地层“喝”了个水饱。地层能量恢复后,油井生产呈现强劲势头,井组日产油量从6.2吨提高到11吨。

让姜东波和孙波感慨的是,在常规注水开发中,他们只能通过地下孔隙让水慢慢渗入地层,一天最多注入20~30立方米,补充能量的速度远远赶不上地层消耗的速度,而压驱注水,则是在磨刀石上打开缝网,把注水从“渗”变成“灌”,日注水量骤增至上千立方米,使地层能量快速恢复。

“压裂”“注水”一相逢,胜却“常规”无数

如果不是亲眼所见,跟“注水”打了多年交道的姜东波,对注水的认识还停留在过去。

他所在的东胜公司,60%~70%的储量属于“水注不进、油采不出”的低渗透储量,效益开发难度巨大。

2019年9月,姜东波到新疆三塘湖油田考察。该油田开发以低渗透和稠油油藏为主,也遇到过“地层压力低、采不出油”的困境。他们把压裂技术运用到油井吞吐采油上,每天的注水量高达1500立方米。

能够往磨刀石里注入这么多水,这引起带队考察的东胜公司副总经理吴伟的注意。一个大胆的想法在他脑海里冒了出来。

他们主动把压裂技术引入低渗透油藏注水开发,在牛21-斜4井组开展先导试验。

姜东波说,跟常规注水相比,压驱最大的不同在于,它是利用大排量高压泵注压裂设备,在超地层破裂压力或近地层破裂压力条件下,将地层破裂成像钢化玻璃或冰被击碎后的网状结构,再对地层大排量注水实现驱油。

就在此前,胜利油田低渗透油藏以常规注水开发为主,超地层破裂压力注水,姜东波听都没听过。

他们没有简单套用三塘湖油田的办法,而是把超压注水技术用到井网。吴伟说:“给油井注水,受益的只是一口井;给水井注水,受益的是整个井网。”

牛21-斜4井组的表现没有让人失望,更让吴伟欣慰的是,压驱注水还改变了注水流程。以往注水开发都有配套的地面设施,一套注水设备成本达上百万元,而压驱使用的增压设备则直接“蹲”在井口,不仅大幅精简了注水流程,而且降低了安全风险。

油田开发方式或将迎来革命性变革

压驱注水技术像“破冰”一样为地层压开了一片缝网,更打开了技术人员注水开发的思路。

胜利油田石油工程技术研究院战略规划研究室专家左家强说,过去油田引入新技术都是先研究透彻再现场实施,这次则是边实施、边研究、边完善,大大加快了压驱技术的推广进程。

油田勘探开发研究院、工程技术研究院组织开展了多项压驱技术室内试验及技术研究,初步认识了低渗压驱机理,摸索出压驱裂缝扩展规律。

胜利油田分公司副总经理张宗檩看重的是这项技术带来的思维突破。

在张宗檩印象里,传统石油教科书上一直讲“不能超过地层破裂压力注水”,我国油田开发也一直遵循这一原则,注水压力一般不超过35兆帕。而今,仅仅比过去提高了不到10兆帕,就让地层从“滴水不进”变为日注水上千立方米,彻底颠覆了人们对注水开发的认识。

张宗檩表示,压驱技术的引入释放出了积极信号,给胜利油田低渗透油藏效益开发增添了信心。按这一思路,油田未来难动用油藏开发将不再是难题。

3个月内,胜利油田已在10个区块15个井组开展了大排量高压注水试验,累计增油2800多吨,下一步还将扩大试验规模,不断优化压驱技术,降低注水成本,找到更加适合的效益开发运行模式。比如,通过人工引导的办法,根据需求有针对性地设计缝网,进一步降低压驱成本。

针对超破压注水可能导致的水泥环破裂、油井套管变形及井口管线刺漏等问题,胜利油田也制定了施工技术要求,目前在试验中尚未发现明显问题。

张宗檩认为,这项技术不仅会大幅提高油田采收率,而且将迎来油田开发方式的革命性变革,传统的“先采后补”方式,将变为“先补(充能量)再(开)采”,而“高压管线”“高压注水泵站”或将成为历史。

压驱技术施工要求

1.制定应急预案

施工过程中制定应急处理预案,规定最高限压,不超过管柱强度和井口限压(70兆帕),超过限值立刻停注,无关人员禁止进入。

2.井口刺漏应急处置

井口刺漏应立即停泵,停泵泄压后,现场根据刺漏部位进行整改并重新试压合格方可继续施工。

3.管线刺漏应急处置

施工过程中,若出现泵头或管线刺漏,或不能满足施工设计要求,则立即停泵,关闭总闸,停泵泄压后进行整改。

4.受效井应急处置

施工过程中,油、套压应保持在安全许可范围内,若压力上升过快或即将超压则立即采取降排量、单车停泵或泄放油压套压等措施。