尋找失蹤的“油桶”

——我國低滲透油藏63.2億噸，尚有50%未動用。而已動用的低滲透資源，由于技術(shù)水平制約，平均采收率僅為21.4%。如果能提高1個百分點(diǎn)的采收率，就相當(dāng)于發(fā)現(xiàn)一個地質(zhì)儲量高達(dá)6.4億噸的大油田。

提高油氣采收率（EOR）工藝是石油業(yè)永恒的主題。從利用天然能量自噴生產(chǎn)開始，世界石油業(yè)經(jīng)過100多年的發(fā)展，目前已形成化學(xué)驅(qū)、氣驅(qū)、熱采三大三次采油技術(shù)系列，同時(shí)，微生物驅(qū)提高采收率也取得一定進(jìn)展。

化學(xué)驅(qū)是我國目前發(fā)展最為完善的主體三次采油技術(shù)，主要包括聚合物驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)、二元復(fù)合驅(qū)等。在國外，針對海相碳酸鹽巖為主的油藏特點(diǎn)，重點(diǎn)發(fā)展了氣驅(qū)和稠油熱采三次采油技術(shù)，迄今為止化學(xué)驅(qū)尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模應(yīng)用。在我國，針對陸相砂巖為主的油藏特點(diǎn)，為保持老油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)和稠油、超稠油有效動用，創(chuàng)新發(fā)展了適合我國油藏特點(diǎn)和油田開發(fā)模式的化學(xué)驅(qū)和稠油熱采三次采油技術(shù)，在驅(qū)油劑研發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)和裝備、工業(yè)配套等方面處于世界領(lǐng)先水平。目前，化學(xué)驅(qū)在大慶油田、勝利油田已實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用，稠油熱采在遼河油田、新疆油田、勝利油田實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模應(yīng)用。

勝利油田為打造“突破50%、挑戰(zhàn)60%”大幅提高采收率殺手锏技術(shù)，先后開展不同層次超前重大先導(dǎo)試驗(yàn)，目前已取得階段性突破。孤島油田中一區(qū)Ng3非均相復(fù)合驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)，探索聚驅(qū)后挑戰(zhàn)60%提高采收率技術(shù)。試驗(yàn)前綜合含水98.3%、采出程度52.3%，經(jīng)水驅(qū)和化學(xué)聚合物驅(qū)后，采收率提至55.1%。

大慶油田于1995年開始推廣聚合物驅(qū)油模式。這回，“趕”著油往前走的不是水，而是黏度更高的聚合物了。經(jīng)過幾十年的水驅(qū)開發(fā)，地下砂巖中的較大孔隙已經(jīng)被水打通，里面的油也被趕出來了，小一些的孔隙，再怎么注水也沒用，水，根本沒那么大的勁兒。聚合物就不一樣了，這種黏黏的東西，被注入地下后，首先堵住之前被水打通的通道，形成強(qiáng)大的壓力，其余大量聚合物，被逼到較小孔隙處，在壓力作用下，小孔被撬開，里面的油就被抽上來了。目前聚驅(qū)工藝在大慶油田應(yīng)用廣泛，在油田4000萬噸產(chǎn)量構(gòu)成中，僅聚驅(qū)就能達(dá)到1000萬噸。這項(xiàng)技術(shù)從被應(yīng)用到大慶油田，已經(jīng)為油田貢獻(xiàn)1.8億噸的產(chǎn)量。

不同于陸地，海上油氣田開發(fā)成本高，僅每米鉆井成本就是陸地的3倍，這就要求海上油氣田必須以高產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高收益，而高速開采則可迅速提高產(chǎn)量。從2006年開始，中國海油先后對3個海上油氣田展開注聚先導(dǎo)試驗(yàn)：綏中36－1油田原油黏度高、配注水礦化度高，旅大10－1油田是世界首個注水即開始注聚的油氣田，錦州9－3西油田則開展在中高含水期進(jìn)行注聚先導(dǎo)試驗(yàn)。3個油田聚驅(qū)動用地質(zhì)儲量超過億噸，平均見效率達(dá)74.7%，注聚投入產(chǎn)出比平均達(dá)到1∶3.63，注聚效果良好。其中，綏中36－1油田注聚累積增油215萬噸，2013年僅注聚就增油63萬立方米，占油田總產(chǎn)量的12%。3個油田實(shí)踐表明，井網(wǎng)整體加密和注聚相輔相成，配合適度出砂、多枝導(dǎo)流、熱采等輔助技術(shù)，將極大地提高海上油氣采收率。

但與水驅(qū)不同，因成本問題，化學(xué)驅(qū)自誕生的那一天起就飽受非議。一些專家提出疑問，西方發(fā)達(dá)國家由于經(jīng)濟(jì)原因都已放棄化學(xué)驅(qū)提高采收率方法，我們?yōu)槭裁催€要繼續(xù)搞下去？以大慶油田為例，按照2014年完全成本測算，在當(dāng)前低于50美元/桶油價(jià)下，其外圍區(qū)塊將陷入虧損，老區(qū)開發(fā)效益也不容樂觀。公開資料顯示，目前大慶主力油田長垣油田采收率已達(dá)52.24%，可采儲量采出程度超過91%，綜合含水超過94%，選擇化學(xué)驅(qū)只會繼續(xù)推高開采成本。但也必須清醒地意識到，一個國家選用哪一種技術(shù)路線，必須從本國的國情出發(fā)，不能照搬別國模式。我國油藏以陸相沉積儲層為主，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，加之長期注水開發(fā)，水流沖刷造成微粒運(yùn)移、出砂等，久而久之就會在地下形成水流優(yōu)勢滲流通道，使注入水大部分順著通道流走了，水驅(qū)效率越來越低。目前，大約注6、7立方米的水，才能換取1噸油，成本同樣很高。

“我國陸相儲層非均質(zhì)比較嚴(yán)重，原油黏度又高，大慶油田、勝利油田油層溫度和地層水礦化度都較低，這些因素都有利于進(jìn)行聚合物驅(qū)等化學(xué)驅(qū)技術(shù)，因此化學(xué)驅(qū)最適于在我國應(yīng)用?！表n大匡院士稱。

注氣提高采收率技術(shù)，包括二氧化碳驅(qū)、氮?dú)怛?qū)、空氣驅(qū)及天然氣驅(qū)等技術(shù)，即利用氣體作為驅(qū)替介質(zhì)進(jìn)行油藏開發(fā)，是一項(xiàng)快速成長的高效提高原油采收率和動用率的工藝，對高含水和低滲透油田都有較好的適應(yīng)性。從國際相關(guān)技術(shù)發(fā)展主流看，氣驅(qū)技術(shù)已成為除熱采以外發(fā)展最快的提高油氣采收率工藝技術(shù)之一，特別是在美國和加拿大得到了廣泛應(yīng)用。隨著對環(huán)保重視程度及低滲儲量的增加，氣驅(qū)技術(shù)的重要性日益凸顯。

在氣驅(qū)工藝中，二氧化碳驅(qū)占主體。2013年統(tǒng)計(jì)顯示，目前全球有近200個油氣田實(shí)施二氧化碳驅(qū)工藝，其中90%集中在美國。根據(jù)美國《油氣雜志》每兩年一次的原油采收率調(diào)查結(jié)果，氣驅(qū)占美國2013年原油產(chǎn)量構(gòu)成比例達(dá)46.46%，其中輕烴、二氧化碳和氮?dú)庹急确謩e為23%、58%和29%，年注入二氧化碳超過3500萬噸，采收率從36%提至48%，二氧化碳驅(qū)已成為美國提高采收率的主流技術(shù)。由于美國發(fā)現(xiàn)了豐富的二氧化碳?xì)庠矗倚藿?條輸送二氧化碳的管道，可以把二氧化碳從產(chǎn)地直接輸送到得克薩斯州，從而帶動了二氧化碳驅(qū)項(xiàng)目的實(shí)施，降低了工藝成本，使一些較小的油氣田也有利可圖。

我國石油企業(yè)為什么選擇二氧化碳驅(qū)油？現(xiàn)在補(bǔ)充采油后地層能量遞減的方法通常為水驅(qū)和化學(xué)驅(qū)，就是把水或化學(xué)成分注入油藏中，補(bǔ)充地層能量損失。但目前很大一部分油氣田為低滲透油藏，這種油藏很難開發(fā)，原油沉睡在細(xì)密的巖石里，水很難流入，而二氧化碳特殊性質(zhì)非常適合于低滲透油藏開發(fā)。

中國石化中原油田分公司針對東濮“三高一低一破碎”地質(zhì)特點(diǎn)和剩余油分布零散等矛盾，評價(jià)適合二氧化碳驅(qū)的儲量4.9億噸，其中3.6億噸可達(dá)到混相，具有大幅提高采收率的潛力。

“我們油田目前有1/3以上的地質(zhì)儲量聚集在低滲透、特低滲透油藏。對這部分儲量，目前注水工藝不能滿足開發(fā)要求，靠天然能量開發(fā)采收率僅為20%?！敝性吞锔笨偟刭|(zhì)師鄧瑞健介紹，將煙道氣中的二氧化碳捕集純化后，注入地下用于驅(qū)油，既能降低二氧化碳排放，又能提高采收率。實(shí)踐表明，二氧化碳驅(qū)油可以提高原油采收率10%-20%。目前，中原油田標(biāo)定采收率28.78%，石油地質(zhì)儲量5.48億噸，這就意味著，在開發(fā)過程結(jié)束后，有3.94億噸剩余油不能被開采出來。

數(shù)據(jù)顯示，我國低滲透油藏63.2億噸，尚有50%未動用。而已動用的低滲透資源，由于技術(shù)水平制約，平均采收率僅為21.4%。如果能提高1個百分點(diǎn)的采收率，就相當(dāng)于發(fā)現(xiàn)一個地質(zhì)儲量高達(dá)6.4億噸的大油田。

熱力采油是一項(xiàng)大幅度提高石油采收率的技術(shù)，主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、火燒油層等。熱力采油主要用于稠油油藏和高凝油油藏的開采。適合蒸汽驅(qū)開發(fā)的普通稠油油藏，采收率可達(dá)50%-70%；適合火燒油層開發(fā)的稠油油藏，采收率可達(dá)60%。熱力開采石油是目前世界上應(yīng)用規(guī)模最大的提高石油采收率工程項(xiàng)目，產(chǎn)量占三次采油總產(chǎn)量的61%。在熱力采油中，蒸汽驅(qū)采油占有舉足輕重的地位。美國加州克恩河油田，是世界上最早成功進(jìn)行蒸汽驅(qū)開發(fā)的油田，其原始地質(zhì)儲量6.36億立方米。通過自下而上的層間接替蒸汽驅(qū)，目前克恩河油田日產(chǎn)油1.6萬噸，已汽驅(qū)過的層組采收率達(dá)62.4%，累積油汽比達(dá)到0.32。統(tǒng)計(jì)顯示，目前在美國、加拿大和印度尼西亞，蒸汽驅(qū)占熱力采油比重分別為55%、75%和94%。

我國從上世紀(jì)80年代末開始試驗(yàn)和應(yīng)用蒸汽驅(qū)技術(shù)。上世紀(jì)80年代末90年代初，我國先后在新疆油田和遼河油田開展了8個蒸汽驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)。

遼河油田齊40塊是目前我國實(shí)施蒸汽驅(qū)規(guī)模最大的區(qū)塊之一。遼河油田從1995年開始進(jìn)行齊40塊蒸汽驅(qū)室內(nèi)試驗(yàn)研究和方案編制工作，2006年，開始工業(yè)化轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)建設(shè)，2008年工業(yè)化轉(zhuǎn)驅(qū)139個井組全面完成，區(qū)塊全面轉(zhuǎn)入蒸汽驅(qū)工業(yè)化開發(fā)階段。2012年，該區(qū)塊年生產(chǎn)原油60萬噸，比原開發(fā)方式增產(chǎn)50萬噸。

“從開發(fā)效果和操作因素考慮，蒸汽驅(qū)的原油黏度最好小于1萬毫帕·秒。蒸汽驅(qū)油好比推車，黏度越大摩擦力越大，越難推動。同時(shí)，蒸汽驅(qū)油藏的孔隙度最好大于20%，滲透率一般應(yīng)大于200毫達(dá)西?！边|河油田勘探開發(fā)研究院專家宮宇寧介紹，齊40塊自然條件雖然與國外蒸汽驅(qū)相比“先天不足”，在遼河卻是首屈一指：平均孔隙度31.5%，滲透率2060毫達(dá)西，屬于高孔高滲儲層；油藏埋深900米左右，轉(zhuǎn)驅(qū)前剩余探明地質(zhì)儲量仍達(dá)2600多萬噸；平均黏度2639毫帕·秒，為普通稠油，水體能量弱。正因如此，齊40塊成為中國石油首批實(shí)施的10個重大開發(fā)項(xiàng)目之一，承擔(dān)著我國稠油開發(fā)創(chuàng)新的使命。

但與三采所有工藝一樣，蒸汽驅(qū)這一高效增油工藝能否大規(guī)模推行，還是取決于它的經(jīng)濟(jì)性。

油汽比最能反映蒸汽驅(qū)的效益情況。遼河油田經(jīng)濟(jì)評價(jià)中心測算認(rèn)定，0.12是蒸汽驅(qū)效益盈虧臨界值，低了無效，高了有效。齊40塊和錦45塊油汽比都在0.15。目前，齊40塊蒸汽驅(qū)建設(shè)投資已經(jīng)收回。此外，遼河油田形成蒸汽驅(qū)系列配套技術(shù)，輸出到新疆油田和吉林油田，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)效。

“與蒸汽吞吐相比，蒸汽驅(qū)需要經(jīng)過長時(shí)間才能見到效果，費(fèi)用回收期較長。以齊40塊為例，區(qū)塊4個先導(dǎo)試驗(yàn)井組投資回收期6.2年，139個工業(yè)化實(shí)施井組投資回收期則為5.17年。雖然初期成本高，但隨著時(shí)間延長，蒸汽驅(qū)效果逐漸變好、效益逐漸顯現(xiàn)。經(jīng)測算，齊40塊蒸汽驅(qū)開發(fā)較蒸汽吞吐開發(fā)將增加974萬噸產(chǎn)量，噸油操作成本較繼續(xù)吞吐降低234.7元?！睂m宇寧說。

我國蒸汽驅(qū)技術(shù)目前已達(dá)到世界先進(jìn)水平。國外蒸汽驅(qū)主要應(yīng)用于淺層稠油開發(fā)。遼河油田在隔熱技術(shù)上取得突破，成功將蒸汽驅(qū)應(yīng)用于中深層稠油開發(fā)，開創(chuàng)國際先例。同時(shí)，我國大慶、勝利等油田還形成了一套“以采定注”的合理油藏工程方案設(shè)計(jì)方法，采油工藝如高溫舉升技術(shù)等也達(dá)到較高水平。但在現(xiàn)階段，國內(nèi)蒸汽驅(qū)應(yīng)用規(guī)模還不是很大，石油企業(yè)主要還是擔(dān)心轉(zhuǎn)驅(qū)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。出于降低成本和改善環(huán)境的考慮，長遠(yuǎn)來看，蒸汽驅(qū)將向多元熱流體驅(qū)方向發(fā)展。通過以空氣、氮?dú)?、煙道氣甚至是二氧化碳取代部分蒸汽，降低燃料成本，提高開發(fā)效益，同時(shí)更好地保護(hù)自然環(huán)境。

理論和現(xiàn)場試驗(yàn)均說明，三次采油工藝技術(shù)可大幅提高采收率，但至今仍未進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。主要原因有兩個，一是采油機(jī)理復(fù)雜，涉及多學(xué)科、多專業(yè)；二是投入高、風(fēng)險(xiǎn)大。我國三次采油礦場試驗(yàn)經(jīng)濟(jì)評估顯示，一般聚合物驅(qū)每噸原油成本比水驅(qū)增加250元-400元，復(fù)合物驅(qū)增加350元-600元。因此，只有努力降低三采工藝的經(jīng)濟(jì)門檻值，才能更好地推動其工業(yè)化應(yīng)用。

面對以高含水老油田、特低滲透油藏、稠油超稠油、致密油等為代表的難采儲量，需要在已有提高采收率系列方法的基礎(chǔ)上，以革命性的創(chuàng)新思維為指導(dǎo)，解決難采儲量動用高投入、高風(fēng)險(xiǎn)困境，在基礎(chǔ)理論上尋找大的突破。具體到技術(shù)層面，未來提高采收率的主體技術(shù)將會有如下發(fā)展趨勢：一是驅(qū)油微觀機(jī)理的突破及協(xié)同技術(shù)的思路將引領(lǐng)化學(xué)驅(qū)大發(fā)展。二是復(fù)雜流體相態(tài)理論和穩(wěn)定重力驅(qū)理論將推動氣驅(qū)快速發(fā)展。三是多孔介質(zhì)高效傳熱傳質(zhì)模型和稠油地下改質(zhì)理論的突破將帶來稠油熱采提高采收率技術(shù)的跨越。四是多學(xué)科、多方法結(jié)合將是微生物采油的突破點(diǎn)。

問題與建議

Q&A

油氣勘探開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入一個全新的非常規(guī)時(shí)代，必須運(yùn)用革命性手段，加大科技投入力度，才能撬動儲量動用率、采收率、利用率這三大劇目。這就要求國家層面加大成熟技術(shù)推廣、加快儲備技術(shù)攻關(guān)和接替技術(shù)完善配套，以拓展油氣資源開發(fā)新領(lǐng)域、新層次。