提高老油田采收率符合現實需要
目前,全球平均原油采收率35%,全球常規天然氣平均采收率70%。老油田剩余儲量依然相當可觀,油挖潛空間巨大,仍將是未來全球石油供給的主力。因此不斷探索新技術、使老油田價值最大化是符合現實需要的選擇。如果全球采收率提高1%,就會增加可采儲量50多億噸,相當於全球兩年的石油消費量。
老油田開發主要面臨五大問題:壹是資源接替跟進遲緩,新增儲量動用難度大;二是含水率持續升高,地下油水關系復雜;三是套損嚴重,基礎設施老化;四是單井產量低,投資、產量、成本之間的矛盾加大;五是汙染物處理未完全達標,環境保護問題突出。主要解決方案是通過找準剩余油,優化油藏管理,來提高單井產量,提高采收率,最終達到優化成本,延長油田經濟壽命的目的 目前,全球石油企業正在積極行動,為達到更高的采收率目標而努力。
挪威國家石油公司2014年專門成立EOR(Enhanced Oil Recovery,提高原油采收率)業務部門,以期將海上原油采收率提高至60%。
馬來西亞2012年啟動了世界上最大的EOR項目,該項目用於Baram Delta油田和North Sabah油田,使這兩個油田的石油采收率提高到50%左右,開采期延長到2040年。
俄羅斯實施了老油田稅優惠政策,規定采出程度越高,優惠幅度越大;對難采石油儲量實行開采稅級差征收辦法,對亞馬爾-涅涅茨自治區內的老油田免征自然資源開采稅。
老油田提高采收率技術與發展方向
目前,提高油田采收率需要在二次采油和三次采油上下功夫,主要方法有水驅、保持底層壓力、熱采、氣驅、化學驅和其他方法(如微生物驅)等等。 根據中國石油經濟技術研究院對1980年到2012年全球各類提高油田采收率項目數量的統計,熱采技術始終保持歷年項目數第壹,成為提高采收率的第壹大技術手段。
近年來,二氧化碳驅項目數逐年增多,成為繼熱采之後的第二大提高采收率技術,化學驅及非二氧化碳氣驅項目數逐漸減少,熱采項目數保持平穩。
目前,老油田勘探開發關鍵技術系列包括剩余油描述、改善水驅、新壹代EOR技術等3類。
1.剩余油描述 剩余油描述就是運用新技術找準剩余油,更清晰地描述剩余油的位置及地層的狀況,這是進行油藏管理、提高油田采收率的基礎。剩余油藏精細描述成為這類技術未來的發展方向。具體來說,就是隨著油藏開采難度的加深和生產動態資料的增加,進行精細地質特征研究和剩余油分布描述,並完善儲層的地質模型,量化剩余油分布。需要物探、地質、油藏、測井多學科協作。這類新興技術主要包括四維地震技術、光纖檢測和納米機器人。
(1)四維地震技術四維地震就是通過重復觀測,研究地層中流體的變化特點。其技術優勢在於可用於油田開發的全周期:開發初期,保護油田基本生產力;中期能保證高經濟效益的油田管理和資源的有效開發;後期,延長油田開發期,提高最終采收率。
(2)永久性光纖井下動態監測技術光纖傳感器油藏監測是在石油開采過程中,利用光纖傳感器對井下多相流、溫度、壓力、流體持率等參數進行測試,了解油井的產液及註水井的註水情況。對這些信息的動態檢測為更好的油藏管理提供了條件:有利於優化油井的產量和壽命、優化註入式油井;故障診斷、監視智能完井;監控蒸汽流和SAG-D的效率、實時監控確認井下作業的效率;改善油藏的激勵和補救措施,如在壓裂處理中,實時觀察壓裂裂縫高度增長
(3)油藏納米機器人納米機器人是壹種納米傳感器,可通過註入水進入油藏。在地下“旅行”期間,可以分析油藏的壓力、溫度和流體類型,將信息存儲在存儲器中,由生產井隨原油產出並回收。在實際應用中,它們可以輔助圈定油藏範圍、繪制裂縫和斷層圖形、識別和確定高滲透率通道;尋找油田中被遺漏的油氣、優化井位、設計和生成更現實的地質模型;將化學品送入油藏深處提高油氣產量;了解井間基質、裂縫和流體性質以及油氣生產變化;可以通過直接與油藏接觸完成的,對剩余油發現和開采具有重要作用。值得壹提的是,沙特阿美石油公司於2007年提出了納米機器人的概念,2008年進行了可行性測試,2010年進行了現場測試,技術已日臻成熟。此外,有全球多家知名油氣企業組成的先進能源財團(AEC)也壹直致力於利用納米技術勘探與生產油氣,研發地下微傳感器和納米傳感器,在三維空間表征油藏及其所含流體,以更好地表征油藏,有效開發油氣資源。2.改善水驅改善水驅主要是從兩個方向來提高水驅的效果。壹方面要研究井下油水分離和智能井分層註水等提高井下工藝和註水工藝的方法;另壹方面是要改變註入水的水質,通過調整註入水的離子組成和礦化度,改變油藏巖石表面潤濕性,從而提高原油采收率。主要方法有低礦化度水驅、智能水驅和智能流體驅,特點在於可以利用現有的水驅設備,以最少的投入獲取更高的采收率。目前,BP、沙特阿美、殼牌等公司已對低礦化度水驅和智能水驅技術進行了現場試驗,效果良好。室內實驗提高采收率約40%;單井試驗提高采收率6-12%;礦場試驗增油效果明顯,油井產水率降低。目前,該領域比較有代表性的技術有:(1)LoSal低礦化度水驅技術,可將采收率提高多達10%。BP公司從2005年開始,在阿拉斯加油田通過壹套改良的液壓裝置,將低礦化度水註入地層,增油效果明顯,產水率從92%下降到87%。(2)SmartWater智能水驅技術。智能水驅現場試驗的生產設備在沙特Ghawar、Kindom等碳酸鹽巖油藏進行了單井試驗。首次在Kindom現場試驗時,井周圍的殘余油飽和度下降7%。目前,正在開展多井智能水驅的現場試驗,研究智能水驅對全油藏最終采收率的影響,預計提高采收率8%-10%。
3.新壹代EOR技術這類技術主要包括氣驅和微生物采油技術。
(1)氣驅提高采收率技術在氣驅技術中二氧化碳(CO2)驅油占主體,2012年統計,世界上有100多個CO2驅油項目在實施中,其中約90%的CO2驅油項目集中在美國。CO2驅油已成為美國第壹大提高石油采收率技術,年產油量達1500萬噸,年註入CO2量3000萬噸。“新壹代”CO2-EOR技術是通過增大CO2註入量、優化井的設計和布局、添加聚合物或其他增粘劑、加入降低最小混相壓力添加劑來消除粘性指進和非混相驅的問題,進而降低油藏孔隙中水驅之後的殘余油飽和度,使殘余油重新流動起來,在殘余油區具有較好的應用前景。殘余油區(ROZ)是指在壹次、二次采油中沒有經濟產油量的部分含油層段,其通常位於常規油田主產層下面或常規油田之間早期的水體運移通道,儲量極為豐富,達到了1400億桶。ROZ的開發預計能提高美國原油可采儲量30%-50%。目前ROZ的主要開發方式是混相CO2-EOR,隨著改進的“新壹代”CO2-EOR技術應用,ROZ產量明顯提高,但由於缺乏充足的廉價CO2供應,將阻礙產量達到更高水平。截止2012年,美國Permian Basin已實施了11個ROZ項目,日產油量超過1.3萬桶。將來計劃實施的ROZ項目有6個,新項目的時間取決於CO2供應的有效性。
(2)微生物采油技術
生物酶驅油技術原理:將經過特殊配制後的生物酶制劑註入到地層,使巖石的潤濕性由油濕改為水濕,降低礦物顆粒與油相的界面張力,並減小流體通過孔喉的流動阻力,起到增油效果。緬甸的曼恩油田是1970年投產老油田,使用酶之後含水率大幅下降,產油量比較穩定。
AERO(活化環境采油)技術原理:通過生產營養物優化水質使微生物快速繁殖,活化的微生物可利用原油作為碳來源,充作表面活性劑來降低油水界面張力,油被釋放到水流中;微生物繁殖堵塞大的水流通道,迫使水選擇其他的流動路徑,驅動更多的滯留原油。壹旦激活AERO系統,這個程序就會不斷重復,直到采出全部殘余油。這個系統可回收地層中高達20%的難采原油,可以將該區原油的產量提高9%-12%。利用現有的生產設備和基礎設施,不需要鉆探新井。
微生物采油技術的應用:在美國微生物驅油技術被視為潛力最大的驅油技術,據統計,美國國內可用於微生物采油法的儲量高達6490億桶,占其總儲量的58%。近20年來,美國能源部***支持了47個微生物采油研究項目,其中有8個項目正在進行之中。微生物驅油技術正在進行廣泛的現場試驗,其研究結果表明,在註水開發後期的油藏實施微生物驅油技術可提高采收率16%。
俄羅斯主要開展了內源微生物驅油技術研究,也進入較大規模的工業化應用,在羅馬什金、巴什克斯坦和韃靼等老油田取得60萬噸的增油量,並延長了油藏的開發壽命。
挪威國家石油公司(Statoil)在北海油區Norne油田開展了壹次世界上規模最大的微生物驅油技術試驗,取得巨大的成功,預計可增產原油3000萬桶。Statoil還將微生物提高采收率技術作為其今後研究主要方向。