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用水從巖縫驅趕油氣,可以做到如此精細

信息來源:科技日報更新時間:2021-11-25

    一直在井口站了8個小時的張濤,是被帶隊的賈德利博士挖開沒過腳面的黏稠原油拽出來的。“沒人幫忙還真出不來?!彼潞笳f。

  作為中國石油“精細化、智能化分層注水技術及工業應用”項目團隊在吉林油田新立采油廠吉26-22井現場試驗的工程師,張濤眼看著試驗即將完成卻一下子前功盡棄,他一屁股坐在了地上,絕望到幾乎懷疑人生。

  他是在被科技日報記者問到“項目最難是什么時候”才說出這個故事的。而事實上,類似的現場試驗,項目團隊已經做了上千口井,“沒有最難、只有更難”。

  “分層注水”是什么?

  項目長、中國工程院院士劉合表示,油氣開發,都面臨一個油井(氣井)能量衰減的問題。也就是說,開發伊始,地層壓力足以讓油氣沿井道自噴出來;之后隨著壓力衰減,需靠人工向地層補充能量,其中用得最多的方法就是注水,“把油氣從巖石縫里驅趕出來”。

  如果不注水,有沒有別的選擇?面對記者提問,劉合答道:“沒有選擇,全世界都一樣,包括油藏條件好得多的中東地區?!?/span>

  他強調,當然現在可以選擇聚合物驅等一些更先進的技術,但是一來當時沒有,二來現在有了也不可能直接上,“因為水驅還是最經濟的、也是見效最快的一個提高采收率的手段”。

  “石油工業,無外乎兩件事:多找、多采”。劉合解釋,多找就是勘探,用多種技術手段找到更多資源,找到最新、最優的儲層,“這肯定是首選,但問題是資源是有限的”;多采就是用多種技術手段把找到的資源盡可能多地、有效地開發利用,也就是提高采收率?!斑@兩件事是永恒的主題”。

  他介紹,原油開采分為一次采油、二次采油、三次采油,以后甚至會發展到四次采油,“注水就是二次采油”。在大慶干過28年的他對此體會尤深,“大慶幾代人圍繞注水下了很大的功夫”。

  跟普通人認知有所不同的是,像大慶這樣開發超過60年的老油田,遍布各處的“磕頭機”(采油機)采出的并不是“滾滾油流”,而是油水混合物,甚至說是“水”更準確——大慶油田綜合含水率已在95%以上:采出1噸,950公斤是水,只有50公斤油。而大慶的例子,在國內比比皆是。

  據了解,我國油田一直以水驅為主體開發方式,目前大多數油田已進入了開采后期,高含水老油田儲量、產量均占全國的70%以上。這一階段,將面臨生產與環境、產量與效益、剩余儲量有效開采與技術水平不適應等一系列世界級難題,“以當前技術水平開采,將很快進入廢棄階段”。項目課題長賈德利指出,如何盤活老油田高質量可持續發展的資源潛能(滯留于地下地質儲量約190億噸),最大限度提高采收率,延長高含水老油田生命周期,對保障我國能源安全和支撐高質量發展意義重大。

  在技術進步日新月異的當下,已經沿用了幾十年的水驅,有沒有過時呢?

  對此,劉合用“老技術要常用常新”作答。他一連拋出了三個反問:“我們以前什么時候遇到那么深的井,什么時候遇到那么高溫的井,什么時候分層分到十幾層?”說白了就是,同樣是水驅,現在的水驅,跟以前的水驅,面對的情況完全不同。怎么個不同法?他說,好吃的、容易吃的資源吃完了,剩下的那些難動用的“邊際儲量”怎么辦?

  從地質認識角度看,油藏層系越來越多了、數據越來越真了。劉合如此詳解“層越來越多”:儲層層次是本來就有的,但是以往受認識、技術能力所限,多層當一層看,“單層注水,注完拉倒,形成孔道都跑了”,導致低效注水、甚至無效注水。現在一是對儲層認識更精細了,對地下油藏分布情況了解更透徹了;二是注水技術能力更強了,有條件“讓每個層都吃飽、吃好”,讓注入地層的水往最有效的地方走。最好的儲層開發完了,找次好的儲層,次好的完了找再次好的,“一層一層地把千辛萬苦找到的儲量盡可能都動用起來,這就是我們已經和正在做的事情”。

  其中的技術最難點是什么?劉合總結有三:如何把地下信息真實、實時傳上來;傳感器等井下工具所用材料如何應對高溫、高壓及易腐蝕結構環境;如何在數據小樣本情況下,通過不斷迭代,實現油藏工程一體化。

  以地下信息實時傳輸為例。賈德利比喻,第四代分層注水工藝相當于在井下植入了“眼睛”和“手”,“我們的傳感器不僅僅是作層段調整式(流量閉環控制)使用,更重要的是監測生產狀態下油藏的(吸水)變化”。所以項目組2016年實施纜控式第四代分層注水工藝技術小規模應用后,按照劉合的思路及時調整方案:首先進行長期監測,“不要層段調整,要給油藏看病”;然后分析配注方案是否合理,可否優化,再利用“手”的功能進行調節?!斑@才是最新一代分層注水工藝升級換代的核心價值所在,是前幾代技術所做不到的。”

  截至目前,“精細化、智能化分層注水技術及工業應用”已推廣至國內多數油田,中國石油、中國石化、中國海油和延長油田分層注水井約8.55萬余口,應用第三代高效測調分層注水技術和第四代分層注水技術的達5萬余口,占60%以上;相關技術還出口到哈薩克斯坦、印尼等多個國家。


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