楊茜　趙子丹　沙潔

摘 要：低滲透油藏在世界石油儲(chǔ)量中占有重要且不斷增長(zhǎng)的份額，但其開(kāi)采也往往伴隨著較差的采收率。有效開(kāi)發(fā)低滲透油藏也是石油勘探領(lǐng)域的一項(xiàng)世界性難題。通過(guò)總結(jié)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，探討低滲油藏開(kāi)發(fā)發(fā)展的前景和技術(shù)方向。闡述了低滲油藏開(kāi)發(fā)的主要理論與技術(shù)研究成果。并將上述理論運(yùn)用于某油田，通過(guò)對(duì)不同堵塞機(jī)理的分析和酸化配方的優(yōu)化，形成了適合油田油層解堵的最佳解堵工藝。該解堵配方增加了效率半徑，并增加了添加劑的用量，以保護(hù)管道、桿和泵不受Ca2+和Mg2+等沉淀的影響。針對(duì)該油田低滲油層的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了合理的多種工藝，并在注入過(guò)程中采用了低排量的方法。該方法延長(zhǎng)了解堵液在井筒周圍停留的時(shí)間，可以有效地消除井筒附近的堵塞，效果顯著，為油田穩(wěn)產(chǎn)做出了積極貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：低滲透油藏;解堵工藝;增注增壓;酸化配方

中圖分類號(hào)：TE357.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2022）04-0028-05

Abstract： Low permeability reservoirs account for an important and growing share of the world's oil reserves， but their exploitation is often accompanied by poor recovery. Effective development of low permeability reservoirs is also a worldwide problem in the field of oil exploration. By summarizing the key development technologies， this paper discusses the development prospect and technical direction of low permeability reservoir. This paper expounds the main theoretical and technical research results of low permeability reservoir development. At the same time， the above theory is applied to an oilfield， and the best blocking removal process suitable for oilfield reservoir is formed by the analysis of different blocking mechanisms and the optimization of acidification formula. The blocking removal formula increases the efficiency radius and the amount of additives to protect the pipeline， rod and pump from the influence of precipitation such as Ca2+ and Mg2+. According to the characteristics of low permeability reservoir in this oilfield， a variety of reasonable processes are designed， and the method of low displacement is adopted in the injection process. This method prolongs the residence time of the blocking removal fluid around the wellbore， can effectively eliminate the blockage near the wellbore， has remarkable effect， and makes a positive contribution to the stable production of the oilfield.

Key words： low permeability reservoir ; plugging removal process ; increase injection and pressurization ; acidification formula

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)石油的需求不斷增長(zhǎng)，但產(chǎn)量增長(zhǎng)滯后，導(dǎo)致需求與產(chǎn)量的差距越來(lái)越大，原油凈進(jìn)口量不斷增加，對(duì)國(guó)外石油的依賴度逐年上升。2019年和2020年，我國(guó)的石油進(jìn)口分別達(dá)到了6.85×108 t和6.49×108 t，而2019年和2020年我國(guó)的石油產(chǎn)量分別為1.96×108 t和2.02×108 t，每年需要從國(guó)外進(jìn)口的石油超過(guò)石油消耗量的2/3，相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，十三五期間我國(guó)的石油平均對(duì)外依存度達(dá)到67%，目前石油月進(jìn)口量已超過(guò)美國(guó)，居世界第一位。

目前，全世界超過(guò)30%的石油資源分布在低滲透儲(chǔ)層中，在中國(guó)，這個(gè)數(shù)字甚至達(dá)到了45%，低滲油藏的石油資源進(jìn)行合理有效地開(kāi)發(fā)對(duì)于緩解我國(guó)目前面臨的原油產(chǎn)能嚴(yán)重不足，對(duì)進(jìn)口石油依存度過(guò)高以及促進(jìn)原油的可持續(xù)利用均具有至關(guān)重要的戰(zhàn)略性意義與作用，但是，低滲透油氣田的規(guī)?？碧介_(kāi)發(fā)技術(shù)要求高，開(kāi)發(fā)難度大，一直是世界范圍內(nèi)的重大工程問(wèn)題，也是油田開(kāi)發(fā)工程的前沿課題。1995年，位于陜西安塞的超低滲透油田開(kāi)采成功并正式投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)在低滲透油藏勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)上的重大突破。經(jīng)過(guò)20多年的不懈努力，我國(guó)低滲透油氣資源的勘探取得了令人矚目的成就，發(fā)現(xiàn)了大量的低滲透油藏資源。

1 低滲透油藏開(kāi)發(fā)理論

與中高滲透油藏相比，低滲透油藏具有不同的物理性質(zhì)和復(fù)雜的滲流特征。由于傳統(tǒng)的低滲油藏理論對(duì)儲(chǔ)層的相對(duì)非均質(zhì)性和裂縫滲流等因素考慮不足，因而在其實(shí)際運(yùn)用中有一些局限之處。近年來(lái)，通過(guò)一系列的室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析與數(shù)值模擬計(jì)算等方式為低滲透氣田的開(kāi)發(fā)奠定了實(shí)用的理論基礎(chǔ)。

相關(guān)研究認(rèn)為，由于低滲透儲(chǔ)層的孔隙度小，儲(chǔ)層通透性差，滲流機(jī)理復(fù)雜，從而導(dǎo)致了儲(chǔ)層內(nèi)流體流動(dòng)呈低速非達(dá)西流動(dòng)的特征。主要體現(xiàn)在一方面，起始?jí)毫μ荻葘?duì)滲流有顯著影響;另一方面，有效應(yīng)力分布和孔隙結(jié)構(gòu)隨巖石骨架應(yīng)變而變化，從而使得低滲透儲(chǔ)層的非線性滲流產(chǎn)生了一定的影響，得到了一定程度的加強(qiáng)，如圖1所示。

在圖1中，我們可以明顯的看出來(lái)，低滲油藏地啟動(dòng)壓力梯度是隨著滲透率的增加而表現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，兩者之間的函數(shù)關(guān)系接近于負(fù)指數(shù)函數(shù)，圖中可以觀察到啟動(dòng)壓力梯度隨儲(chǔ)層滲透率的變化關(guān)系存在著一個(gè)很明顯的拐點(diǎn)，表示著滲透率的一個(gè)臨界值，當(dāng)實(shí)際滲透率低于這個(gè)數(shù)值，則啟動(dòng)壓力梯度會(huì)急劇增大。這是由于滲透率越小，則表示儲(chǔ)層巖石間的孔隙越細(xì)，滲透面積越小，導(dǎo)致克服流體分散阻力上升，啟動(dòng)壓力梯度也相應(yīng)地隨著增加。

另外，油田開(kāi)發(fā)前，儲(chǔ)層巖層的支護(hù)力與巖石上覆層和巖石孔隙流體的壓力呈平衡狀態(tài)。但是，這種平衡狀態(tài)會(huì)伴隨著儲(chǔ)層流體的變化而導(dǎo)致孔隙壓力、巖層上覆層壓力發(fā)生改變，進(jìn)而影響這樣的平衡狀態(tài)。從而表現(xiàn)出巖石的應(yīng)力敏感性。

圖2反映了低滲油藏滲透率隨著巖芯應(yīng)力敏感性變化的趨勢(shì)。從圖中不難發(fā)現(xiàn)，低滲儲(chǔ)層的應(yīng)力敏感性較為明顯，滲透率隨著凈上覆應(yīng)力的增加而呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)，但是下降的幅度在逐漸變緩。而隨著壓力的降低，儲(chǔ)層的滲透性隨即上升，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，即便是壓力降低至初始狀態(tài)，其滲透率與初始滲透率的比值也只能達(dá)到0.6左右，說(shuō)明其滲透率在應(yīng)力壓力釋放后，并沒(méi)有得以完全地恢復(fù)，因此，應(yīng)力敏感性導(dǎo)致的滲透率損失是不可逆的。

2 低滲透油藏開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 壓裂改造技術(shù)

2.1.1 定向射孔壓裂技術(shù)

定向射孔壓裂技術(shù)主要是在厚度不小于10 m且主應(yīng)力差不超過(guò)7 MPa的低滲透儲(chǔ)層中適用。其原理是通過(guò)定向射孔技術(shù)將起始?jí)毫逊较蜻M(jìn)行更改，這樣就使得壓裂裂縫的方向也隨著發(fā)生變化，并且形成了與上、中、下定向射孔相對(duì)應(yīng)的多裂縫壓裂，從而使儲(chǔ)層的流體排量增加，進(jìn)而提升低滲透儲(chǔ)層的油井產(chǎn)量，其原理如圖3所示。

對(duì)定向射孔壓裂技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)建模與流程模擬試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，在定向射孔壓裂過(guò)程中，當(dāng)儲(chǔ)層主應(yīng)力差在7 MPa以上時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致壓裂方向難以從射孔方向轉(zhuǎn)向至主應(yīng)力方向，另外，射孔方位角與主應(yīng)力方向也存在著一個(gè)最佳值，在這個(gè)最佳的條件下，壓裂轉(zhuǎn)向半徑也能夠達(dá)到最大值，從而最大程度地促進(jìn)儲(chǔ)層產(chǎn)油量的提升，相關(guān)研究表明，這個(gè)方向交角最佳值為45°。

2.1.2 多級(jí)加砂壓裂技術(shù)

對(duì)于儲(chǔ)層較厚但儲(chǔ)層中無(wú)夾層的油（氣）井，由于支撐劑垂直放置不均，常規(guī)壓裂時(shí)支撐劑可能在儲(chǔ)層下部沉淀，這樣的結(jié)果可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)法對(duì)儲(chǔ)層的產(chǎn)能進(jìn)行充分釋放。在多級(jí)加砂壓裂技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，壓裂過(guò)程分階段、分步驟進(jìn)行，每一個(gè)階段和步驟都必須要等待支撐劑與壓裂砂沉淀充分滲入融合后，才能進(jìn)入下一個(gè)階段的壓裂過(guò)程。最后，累積的支撐劑在砂壓的作用下，阻止了裂縫進(jìn)一步下深，從而提高了上部油層的裂縫導(dǎo)流能力。

2.1.3 多級(jí)暫堵壓裂技術(shù)

多級(jí)暫堵壓裂技術(shù)主要適用于儲(chǔ)層頂部和底部具有天然微裂縫且主應(yīng)力差值較小的低滲透油藏，其技術(shù)特點(diǎn)主要在于通過(guò)從不同的位置和方向逐級(jí)加入含有高濃度暫堵劑的壓裂液，使得儲(chǔ)層井底壓力升高，從而不斷引起次生裂縫的產(chǎn)生，進(jìn)而形成了新的裂縫分支，從而提高低滲油藏儲(chǔ)層的滲透性。

2.2 增注增能提高采收率技術(shù)

2.2.1 低壓增注

這種增注技術(shù)主要應(yīng)用于注水困難的低滲油藏，包括整體減壓、局部增壓和異形沖壓解堵3種方式。整體減壓的目的是在目標(biāo)區(qū)域選擇合適的注入介質(zhì)，加入注水站，并隨之抵達(dá)儲(chǔ)層深部以降低壓力，避免膨脹與垢結(jié)。局部增壓是將離心壓力泵的加壓水注入井內(nèi)，形成沖擊抑制。異形沖壓是燃燒井中形成的孔產(chǎn)生的沖擊力用于重復(fù)井中的流體，并對(duì)儲(chǔ)層中的水產(chǎn)生很大影響。同時(shí)，在3～5 MPa的高溫高壓射流加工周圍產(chǎn)生了一條直徑較小的微裂紋。同時(shí)，酸更有效，能進(jìn)一步滲入地層，有效去除深層污染和堵塞，提高井眼附近的導(dǎo)電性，重新填充儲(chǔ)層并注入深層壓力。

2.2.2 精細(xì)分層注水技術(shù)

適用于油層厚、互層豐富、縱向非均質(zhì)性強(qiáng)的低滲透油藏，分層注水方式有3種：小位置、小套管井、橋塞偏心多段。在小位置分層注水中，通過(guò)油管下入磁性定位測(cè)試儀，定位井下注水配套工具，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確注水。該技術(shù)成熟且易于操作，但耗時(shí)較長(zhǎng)，測(cè)試成本較高。針對(duì)特低滲透油藏114.3 mm（4.5in）小套管混合注水井，開(kāi)發(fā)了小套管分層注水技術(shù)。該工藝在下入井下工具管柱，調(diào)整進(jìn)口封隔器后，當(dāng)壓力達(dá)到30 MPa時(shí)，拆下閥蓋滑蓋，實(shí)現(xiàn)分塞噴射。舊工藝技術(shù)新型實(shí)用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配可靠。采用偏心多級(jí)注水，配合分段開(kāi)箱、磁定位、管柱錨固相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了高梯度井、深井、小空間井分層注水，同時(shí)，我們開(kāi)發(fā)了一種逐漸支持打包的工具，填料和非金屬液壓管的開(kāi)啟速度是現(xiàn)有技術(shù)的兩倍。

2.2.3 注采井網(wǎng)優(yōu)化

相關(guān)研究已經(jīng)證實(shí)，在低滲油藏儲(chǔ)層中，天然裂縫是極其普遍存在的，因而注水將有大概率沿著砂巖的軸向裂縫“形成指進(jìn)”，從而導(dǎo)致儲(chǔ)層采注在水平和垂直位置存在不平衡，通過(guò)對(duì)注采井網(wǎng)的合理化布置，可以有效緩解注采不平衡的狀態(tài)。其中，注采井網(wǎng)的優(yōu)化模式包括菱形反轉(zhuǎn)9點(diǎn)井網(wǎng)（圖4a）和矩形五點(diǎn)井網(wǎng)（圖4b），皆具有良好的適應(yīng)性和靈活性，有助于實(shí)現(xiàn)井網(wǎng)與裂縫的優(yōu)化配置，有利于壓裂規(guī)模和裂縫密度的增加，從而實(shí)現(xiàn)單井產(chǎn)量和穩(wěn)定產(chǎn)期的提升。

3 解堵工藝設(shè)計(jì)

針對(duì)低滲透油井壓裂后產(chǎn)量較低的情況，可以采用了DQ-1復(fù)合封堵技術(shù)。在解堵方面，DQ-1復(fù)合堵漏技術(shù)不僅具有一般的酸化功能，還可以去除壓裂堵塞物、蠟、膠體、瀝青等對(duì)油層的污染，能有效處理微生物和硫化亞鐵對(duì)油層的堵塞，恢復(fù)和提高儲(chǔ)層的有效滲透率。

3.1 DQ-1復(fù)合解堵技術(shù)

根據(jù)低滲油層的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，制定了以下方案：

（1）以二氧化氯為主劑的DQ-1的解堵作用與FeS和ClO2的反應(yīng)有機(jī)結(jié)合，如式：5FeS+9ClO2+2H2O→5Fe3++5SO42-+4H++9Cl-;

（2）作業(yè)前應(yīng)清除有機(jī)雜物，有效清除積蠟;

（3）除具有一般酸化功能外，解堵劑還可以有效地解除聚合物微生物和硫化亞鐵對(duì)油層的堵塞，從而解除雙井附近的堵塞（與酸化相結(jié)合）、氧化有機(jī)堵塞物和細(xì)菌。DQ-1的主劑可以大大降低聚合物的粘度，從而使其強(qiáng)氧化作用在降解中發(fā)揮作用，能在極低溫度、極短時(shí)間內(nèi)快速殺滅細(xì)菌，徹底消除細(xì)菌對(duì)地層滲透率的危害，同時(shí)，它也是一種選擇性硫化物氧化劑，有助于去除硫化亞鐵沉積物，避免鐵的二次沉積，從而增加巖石的孔隙體積，增加儲(chǔ)層的滲透率;

（4）在解堵劑溶液中，我們選擇泥漿酸和緩凝酸的組合配方，合理增加緩凝酸的用量，減少對(duì)地層骨架的損害。為防止常規(guī)酸化工藝對(duì)低滲油層的傷害，選擇與之配套的粘土穩(wěn)定劑、破乳劑和抑制劑;

（5）對(duì)于含液量低、含水量高的油井，通過(guò)加入互溶劑、清蠟劑等有機(jī)溶劑，相應(yīng)減少酸的用量，使巖石表面性質(zhì)由油潤(rùn)濕變?yōu)樗疂?rùn)濕，從而提高油相滲透率，降低水相滲透率，從而達(dá)到沉淀聚油的目的。

4 實(shí)際應(yīng)用案例

某低滲井于2016年5月8日完井，井深690.5 m，通過(guò)射孔和完井壓裂投產(chǎn)。低滲油層厚度24.7 m，射孔間隔490～495 m，厚度4 m，孔隙度15.36%，滲透率6.12×10-3 μm，含油飽和度31.82%。該井產(chǎn)量下降的主要原因是壓裂液排放不干凈，造成羥丙基瓜爾膠等高聚物堵塞，同時(shí)，該井蠟垢形成較重，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。因此，采用復(fù)合DQ-1解堵劑解堵，可以解除蠟、聚合物等有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的堵塞，提高單井產(chǎn)量。

（1）解決方案。注入清洗液清洗管柱和射孔段;加入DQ-1復(fù)合解堵劑，去除聚合物、有機(jī)物和過(guò)濾器，降低pH值，防止硫化亞鐵再次沉淀，有效殺滅微生物。對(duì)井旁地層進(jìn)行全面處理，疏通滲流通道。

（2）配方和劑量。表1列出了配方和劑量。

2020年，采用DQ-1復(fù)合解堵技術(shù)在某油田采油廠的6口井實(shí)施作業(yè)，運(yùn)行后統(tǒng)計(jì)效果如表2所示。

對(duì)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，通過(guò)DQ-1解堵技術(shù)后，可以顯著地提升低滲油藏的產(chǎn)油量，在統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)每口井增產(chǎn)在54～111.6 t不等，平均每口油井每天增產(chǎn)量約1.27 t，可以看出來(lái)經(jīng)過(guò)解堵后的油井增產(chǎn)還是比較明顯的。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)仔細(xì)分析，優(yōu)化了適合低滲油田酸液封堵的新配方方案，增加了酸液的解堵半徑和添加劑的用量，從而保護(hù)了油管、抽油桿和泵，防止了Ca2+、Mg2+沉淀造成新的污染;

（2）選擇泥漿酸和緩速酸的組合配方，以減少對(duì)地層骨架的損害，有效防止常規(guī)酸化工藝對(duì)低滲油層造成的損害;

（3）針對(duì)高含水油井進(jìn)行了配方優(yōu)化。通過(guò)添加互溶劑、除蠟劑等有機(jī)溶劑，相應(yīng)減少酸的用量，改變巖石表面性質(zhì)，使巖石表面由油潤(rùn)濕變?yōu)樗疂?rùn)濕，從而提高油相滲透率，降低水相滲透率，從而達(dá)到減水增油的目的;

（4）針對(duì)低滲油田的特點(diǎn)，選擇了合理的施工工藝。在擠壓排液過(guò)程中，采用小排量擠壓方法，延長(zhǎng)了井筒周圍封堵液的持續(xù)時(shí)間，有效地解除了井筒附近的堵塞，提高了滲透率。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 蘇月琦，汪召華，趙磊，等.低滲砂巖氣田井周解堵技術(shù)研究及應(yīng)用[J].斷塊油氣田，2011，18（4）：524-526.

[2] ZHANG L， TIAN P， XING C， et al. Best Practices in Development and Production Optimization of Offshore Low Permeability Reservoir[C]//SPE/IATMI Asia Pacific Oil & Gas Conference and Exhibition. OnePetro，2021.

[3] SONG Shaofu ， DENG Fang ， YUN Bo ， et al. Application of Acidizing and Plugging Removal Technology in Chang 2 Reservoir of CH Oilfield[J]. IOP Conference Series：Earth and Environmental Science， 2019， 252（4）：042101.

[4] XU Z， JIA Y， CAO J， et al. Research and Field Application of New Composite Acid System for Low Permeability Sandstone Reservoir[C]//International Petroleum and Petrochemical Technology Conference. Springer， Singapore， 2020：334-343.

[5] WANG Zhenjun， XU Yuanming， SUMAN Bajracharya. Research status and development trend of ultrasonic oil production technique in China[J]. Ultrasonics sonochemistry， 2015（26）：1-8.

[6] WU Z， ZOU H， WANG Y， et al. Research and Application of Retreatment Technology to Tap Remaining Oil in Chang Qing Low Permeability Oilfield[C]//International Petroleum Technology Conference. OnePetro， 2019.

[7] ZHOU Zhijun， ZHAO Jianbo， ZHOU Tong， et al. Study on in-depth profile control system of low-permeability reservoir in block H of Daqing oil field[J]. Journal of Petroleum Science & Engineering， 2017， 157：1 192-1 196.

[8] BAI Qingsheng， LIU Zhenghe， ZHANG Cun， et al. Geometry nature of hydraulic fracture propagation from oriented perforations and implications for directional hydraulic fracturing[J]. Computers and Geotechnics， 2020， 125：103 682.1-103 682.13.