剩余油富集理论推动胜利油田可持续发展

2011年06月08日 19:03   来源:中国经济网   

  找回“摔碎了的盘子” 

  当中国一跃成为仅次于美国的世界第二大石油消费国,国人对石油的渴望从来没有像今天这样迫切。而作为石油开发工作者,尽可能开采地下剩余油的心情,也从来没有像今天这样焦虑。 

  创新理论,提升技术,革新方法……开发剩余油的科技攻坚战愈演愈烈。剩余油富集区理论浮出水面,开发剩余油的历史,由此翻开了新的一页。 

  逼出来的命题 

  人们不会忘记,陆相生油理论,甩掉了中国贫油的帽子,改写了海相生油一统世界的历史。但同时,陆相油藏沉积复杂、构造多变、储层非均质严重,较之储层稳定、构造简单的海相油藏而言,国内油田的开发注定是一条艰行之路。而同样是陆相沉积,胜利油田却更为特殊—— 

  “一个摔碎了的盘子,又被人踢了一脚”。人们常这样形容胜利油田的地下状况。这个“特殊”的盘子,几乎囊括了世界上2/3的油藏类型,复杂多变的地质面貌赢得了“石油地质大观园”的美誉,但也因此打上了难以捉摸的烙印。 

  1997年,开发了30多年的胜利油田遇到了前所未有的严峻局势。综合含水、可采储量采出程度、剩余可采储量的采油速度全面进入“三高”生产阶段。含水不断上升,产量递减加剧…… 

  尽管胜利油田步入三高开采阶段,但石油采出程度只有22%,当前技术预测的采收率只有28.9%,应该还有许多剩余油。于是,井网调整、新井挖潜、老井施措……为了挖掘剩余油,胜利人几乎使出了浑身解数。“工欲善其事必先利其器。”严酷的现实使胜利人意识到只有借助新理论、新技术方能扭转乾坤,走出困境。一个针对剩余油的新理论就这样悄悄地开始酝酿升腾。 

  剩余油是高度分散?还是有富集之所?如果有富集之所,会在哪儿?怎么找?面对这一系列疑问和世界级难题,胜利油田重大科技攻关课题《陆相水驱油藏剩余油富集区研究与开发》拉开了帷幕。 

  不一样的寻觅 

  水,万物之源,它是这样亲切又如此神奇。是它为油藏补充了源源不断的动力,使石油喷涌而出,也是它使石油分散游离,不知所踪。当油田开采一段时间,含水升至90%以上,特别是进入特高含水期,寻找剩余的油,便成为石油界追寻的难题。 

  传统观点认为“特高含水期油藏剩余油分布高度零散”,而胜利地质工作者经过长期的实践却认为——陆相复杂非均质水驱油藏特高含水期剩余油呈“总体分散、局部集中”分布。这就意味着,地下仍存在较多的剩余油富集区,就是要在剩余油里找到富集的工业油流。 

  可这又谈何容易,石油散落在几千米的地下,看不到摸不着,再加上胜利油田特殊的地质状况,油藏成因类型多,断层、断块多,油层多,油水关系复杂,非均质性严重……真是难上加难。 

  这是一番怎样的“寻觅”——近千名科研人员精细地层对比13570口井,细分对比257248井层,建立动静态数据库2280个,记录数5268万条,精细解释三维地震3572平方千米,测井二次精细解释10865口,储量计算11276个砂体,精细数值模拟研究146个开发单元、10890口井……6年之后,终于找到了剩余油的富集之地,“分割控油,弱驱富集”的剩余油富集区理论喷薄而出。 

  该理论认为陆相水驱油藏在高含水期受油藏分割性控制而产生非均衡驱替,导致弱水驱部位剩余油富集。并建立了断层分割控油、夹层分割控油和优势通道控油三种主要控油模式及其定量预测模型,形成了以低级序断层、夹层、储层优势通道为核心的油藏分割描述技术系列和以分割性约束油藏数值模拟、油藏工程综合分析为核心的剩余油富集区描述技术,研制了一体化软件系统,实现了剩余油富集区描述的定量化、动态化、一体化。 

  一个填补国内外空白的剩余油开发理论诞生了。 

  走出一条可持续发展之路 

  透过胜利油区的产量构成图,我们欣喜地发现,近年来老区新井的产量逐年增大,胜利油田已连续六年含水不升、产量稳定。正是在剩余油富集区理论的指引下,大力运用地质、油藏、工艺等新技术,胜利油田走出了一条可持续发展之路。 

  永安油田永12块已经过三十多年的开发,综合含水高达94.4%,采出程度51.7%,老井平均单井日产油只有5吨,可在剩余油富集理论指导下,在断层断棱附近及夹层隔挡薄油层找到了剩余油富集区,15口新钻水平井在投产初期平均单井日产油40.9吨,综合含水仅33.6%,目前已累计增油33.8万吨,预测增加可采储量58万吨。 

  综合含水已达92.7%的孤岛油田中一区在找到的剩余油富集区中投产的16口水平井,平均单井日产油29吨,综合含水仅42%,已累计增油15.1万吨,预测增加可采储量62万吨。 

  2004年,《陆相水驱油藏剩余油富集区研究与开发》顺利通过中国石油化工集团公司组织的技术鉴定,专家组认为该成果“整体达到国际领先水平”,并授予中石化科技进步一等奖。 

  “意想不到!意想不到!”当中国工程院院士韩大匡倾听了这一理论成果后,连连发出这样的赞叹。业内专家称如将剩余油富集区理论推而广之,中国石油史上必将书写更多更振奋人心的“意想不到”。 

  剩余油中找油流 

  在几千米的地下,石油是存储于岩石微小的孔隙中的。当油田经过长时间的注水开发,地层内的石油分布会更加零散。尽管如此,油田开发后期剩余的原油尚有70%左右残存地下,其资源量十分可观。如何尽可能高效地采出地下的剩余油,便成为国内外石油开发技术人员一直探索的难题。而今,陆相水驱油藏剩余油富集理论的诞生,让这一难题有了明确的答案——在剩余油中寻找富集的工业油流! 

  破解剩余油富集的神秘“咒语” 

  石油开发技术人员坚信,在剩余油中存在富集区!但是,这些富集区受什么因素控制,是怎样形成的?藏身何处?规模如何?就像阿里巴巴的神秘“咒语”。只有破解了这些“咒语”,才能探知剩余油富集之地,在浩瀚的剩余油中找到富集的工业油流。 

  胜利科研人员经过“十年面壁”式的追索,终于发现陆相水驱油藏广泛发育的微小断层、层内薄夹层、差异较大的储层物性等地质因素是控制剩余油形成和分布的主要内因,注采状况等开发因素也称为水动力因素,则是主要外因。剩余油富集的“咒语”破解而出。 

  “残垣断壁”下的宝藏。如果把一个油藏比作一座宅落,那么较大的封闭性断层就如同宅落的围墙,往往作为油藏的边界,控制着油藏的规模、油水分布等,而宅落围墙内存在的一处处“残垣断壁”(石油专业人员称为低级序小断层),虽不能将油藏有效地分离隔裂开来,却会在局部区域影响甚至阻挡流体的流动,导致原油局部富集。断层对油藏的这种分割作用,使剩余油在“残垣断壁”下形成了富集区。 

  “楔子”附近的“保护区”。原油是靠在地下岩石内的渗流而被采出地面的,渗透性好的岩石往往有利于原油的流动。厚度相对较大、分布较稳定的非渗透性隔层,能在较大范围内阻止或控制流体流动,影响开发层系和开发井网的部署,而厚度薄、稳定性差的储层内部夹层如同杂乱嵌入储层中大大小小的“楔子”。由于其不渗透或低渗透性,在局部对流体产生“阻挡作用”,使原油滞留下来,成为夹层附近的“保护区”。夹层分割使“保护区”中的原油滞留,形成剩余油富集区。 

  闭塞的“鱼米之乡”。在大多数情况下,原油是靠水的驱动而流入生产井的。受储层性质、水动力等影响,注入水对油层无法做到“一视同仁”,对渗透性好的油层会“光顾”得频繁些;对渗透性差的油层可能“拜访”得少一些,甚至无力顾及。于是,在经常“光顾”的油层,由于持续不断的冲刷,逐步成为优势渗流区,就像注入水“高速行驶”的通道。科研人员创造性地称其为“储层优势渗流通道”。同时,那些渗透性差的油层成为注入水的“死角”,因其“交通不便”,原油滞留原地,成为油藏开发后期的“鱼米之乡”。 

  “咒语”的破解,使胜利科研人员明确了剩余油富集区形成的三种控制模式——断层分割控油、夹层分割控油和储层优势渗流通道控油,“分割控油,弱驱富集”的剩余油富集理论破茧而出。 

  寻找剩余油富集的“居所” 

  破解了剩余油富集的“咒语”,可以定性判断剩余油富集区藏身何处。也就是说只要找到了低级序断层、夹层和储层优势渗流通道,就能够找到剩余油富集的“居所”。科研人员攻关形成的油藏分割描述技术系列为准确判识这些“居所”提供了有力武器。 

  用多尺度边缘检测等技术“显现”低级序断层。科研人员首先通过构建断块构造样式,探析小断层和大断层在“组合”、“长相”上的“血缘”关系,从而通过大断层发现小断层的踪迹;然后,通过多井点细致对比,捕捉到它的存在;随后,运用具有高分辨性能的多尺度边缘检测等技术,使这些小得难以识别的低级序断层,在这个“放大镜”下得以显现。找出了这些小断层就找到了剩余油富集的“居所”。低级序断层精细描述与预测技术,有效指导了油田开发实践。 

  ——用韵律层对比等技术方法“揪出”夹层。厚度薄、稳定性差、横向延伸较短……夹层所特有的“刁钻”个性,常常使石油开发人员感到难以下手,但夹层定量描述与预测技术却能够准确“揪出”储层中“神出鬼没”的夹层。搞清夹层的多种身份,以及在不同沉积类型砂体中的“生活习惯”——也就是专业人员所说的分布规律,寻找它才能做到有的放矢。在此基础上,应用测井曲线高分辨率处理技术,找出每口井点中薄夹层的踪迹,以点带面,运用韵律层对比等技术手段,就可以定量确定出井间夹层的空间分布,从而成功找到剩余油富集的“居所”。应用夹层定量描述与预测技术,成功预测了孤岛中一区等区块夹层的分布,现场频频告捷。 

  ——用数学统计模型“求解”储层优势渗流通道。“大孔道”作为储层优势渗流通道中的“典型”,有其特殊的生产动态表现特征,应用试井等检测技术,科研人员就能直观地定性判别“大孔道”,进而通过数学计算方法即可“一矢中的”。储层优势渗流通道与“大孔道”事出一理,只是组成通道的“管子”细得多,而且在储层中更为常见。这意味着预测优势渗流通道不仅要充分运用判识“大孔道”的技术手段,还要通过多因素预测模型、精细数值模拟等技术方法,深入“求解”,最终使储层优势渗流通道“原形毕露”。 

  摸清剩余油富集区的“底细” 

  运用油藏分割描述技术系列,找到了剩余油的藏身之地还不够,剩余油到底有多少,是否值得开采,同样是一个难题。 

  剩余油富集区在几千米的地下,看不见,摸不着,欲探明其“底细”确非易事。胜利科研人员在掌握精细油藏数值模拟技术的基础上,针对断层分割、夹层分割等不同分割模式的不同分割特点,开发形成了特殊网格技术、断层封堵性描述技术等分割性约束的油藏数值模拟关键技术和方法,成为摸清剩余油富集区“底细”的“尖端武器”。 

  然而,新开发的系列技术,集石油地质、测井、油藏工程等多学科、多专业于一体,是一项异常复杂且联系紧密的系统工程,没有高性能的“运行”平台,要想高效、快捷地使用这些“尖端武器”是不可想象的。科研人员研发的计算机一体化软件系统,使这一难题迎刃而解。在统一的平台上,利用高性能的计算机一体化软件系统,进行分割性油藏的精细数值模拟,不同沉积微相、单井单层、多参数组合等多方位、多指标的剩余油富集区定量描述,使深在地下的油藏非常直观地呈现在计算机界面上,至此,剩余油富集区的“底细”昭然若揭。 

  剩余油富集理论打开了地下剩余油宝藏的大门,惊喜接踵而来—— 

  胜利油区高含水油田的剩余油富集区的预测精度提高了30%以上,实施剩余油挖潜措施的成功率达90%,较以往提高了20个百分点。在水平井技术、堵驱优化技术等剩余油挖潜新技术的“密切配合”下,大量的剩余油拨“地”见日,成为水驱油藏开发后期提高采收率的主力军。2002—2004年,短短3年间,胜利油田在近200个开发单元中进行了剩余油富集区的描述,取得了显著的剩余油挖潜效果,胜利油田连续6年含水不升、产量稳定。 

  业内专家预测,剩余油富集理论如推广至全国同类油田,必将全面推动我国陆相水驱油藏剩余油富集区的开发,极大提升高含水期老油田的采收率,为我国石油工业的持续稳定发展发挥重大作用。

(责任编辑:施晓娟)

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