采油論文低滲透油層物理化學(xué)采油技術(shù)

　　我國(guó)低滲透油層占油層儲(chǔ)備比例非常大的事實(shí)決定，這篇采油論文認(rèn)為我國(guó)在進(jìn)行石油開(kāi)采的過(guò)程中，必須要結(jié)合低滲透油層的特征，對(duì)具體的開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化，物理化學(xué)的采油技術(shù)，是我國(guó)在針對(duì)低滲透油層開(kāi)采問(wèn)題上的成功探索，應(yīng)在實(shí)際油田開(kāi)采的過(guò)程中，適當(dāng)?shù)膽?yīng)用和優(yōu)化�！�石油化工設(shè)計(jì)》(季刊)創(chuàng)刊于1984年，是經(jīng)國(guó)家科委和國(guó)家新聞出版總署批準(zhǔn)的國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的科技刊物�！妒�油化工設(shè)計(jì)》由中國(guó)石化集團(tuán)公司主管、中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司(SEI)主辦，面向石油化工設(shè)計(jì)、生產(chǎn)行業(yè)的相關(guān)讀者群體和個(gè)體的公開(kāi)發(fā)行期刊，是反映石油化工設(shè)計(jì)全系統(tǒng)管理和發(fā)展的科學(xué)技術(shù)類期刊。

　　摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)能源的需求量越來(lái)越多，石油作為重要的傳統(tǒng)能源之一，高效、高質(zhì)量開(kāi)采已經(jīng)成為滿足當(dāng)今社會(huì)發(fā)展需要的必然選擇，而我國(guó)開(kāi)發(fā)中和待開(kāi)發(fā)中的石油儲(chǔ)備以低滲透油層為主，此類油層對(duì)開(kāi)采技術(shù)的要求相比更高，所以提升低滲透油層的采油水平是我國(guó)在石油開(kāi)采方面急需解決的問(wèn)題。在此背景下，本文針對(duì)低滲透油層物理化學(xué)的采油技術(shù)問(wèn)題展開(kāi)研究，為我國(guó)油田開(kāi)采工作的高效開(kāi)展提供借鑒。

　　關(guān)鍵詞：低滲透油層;物理化學(xué);采油技術(shù)

　　前言

　　所謂低滲透油層，即滲透率、豐度、單井產(chǎn)能等均相對(duì)較低的油層儲(chǔ)層，通常其油氣水流通道是非常小的，但液液界面、液固界面界面的相互作用卻十分顯著，具有較大的滲流阻力，所以在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，不僅開(kāi)采的整體難度相對(duì)較大，而且產(chǎn)量不僅較少而且非常不穩(wěn)定，這對(duì)實(shí)施的采油技術(shù)提出了較高的要求。

　　1低滲透油層常用的物理采油技術(shù)分析

　　目前，在低滲透油層開(kāi)采中，常見(jiàn)的物理采油技術(shù)主要包括以下幾種：

　　1.1直流電法

　　直流電法是油層加電工藝的重要構(gòu)成，對(duì)改善油層孔隙結(jié)構(gòu)、界面性質(zhì)、油水流動(dòng)狀態(tài)、油水相對(duì)滲透率等方面均具有積極的作用，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，結(jié)合具體的電場(chǎng)和水動(dòng)力方向，可以采用正向或反向的直流，所謂正向直流就是將陽(yáng)極和陰極分別設(shè)置在注水井和生產(chǎn)井，以此達(dá)到強(qiáng)化采油的效果;而反向直流就是將陰極放置在注水井的同時(shí)，在生產(chǎn)井反向電場(chǎng)中放置陽(yáng)極，進(jìn)而達(dá)到使出水時(shí)間滯后，含水率縮減的同時(shí)采收率提升的效果[1]�？梢�(jiàn)直流電法在實(shí)際應(yīng)用中，并不嚴(yán)格的要求使用范圍中油層所應(yīng)具備的滲透率和地質(zhì)巖性、含水量等，所以在處于高含水開(kāi)采期的油田中應(yīng)用，對(duì)控制含水率，提升開(kāi)采效率等方面均具有積極的作用，通常可以使產(chǎn)量和采油率分別提升30%至50%和20%，這為大慶油田、勝利油田等低滲透油層開(kāi)采提供了有效的途徑。

　　直流電法利用油水滲流過(guò)程中產(chǎn)生的電滲效應(yīng)、巖石潤(rùn)濕性變化效應(yīng)、巖石細(xì)組分顆粒電泳效應(yīng)等提升驅(qū)油效率，但需要注意的是，直流電法的驅(qū)油效率雖然在初期表現(xiàn)出與電位梯度具有較顯著正相關(guān)性的關(guān)系，但在電位梯度達(dá)到一定水平后，驅(qū)油效率與電位梯度之間的關(guān)系就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)相關(guān)性，甚至出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，開(kāi)采工作無(wú)法進(jìn)行，所以選擇合理的電位梯度在此物理技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中至關(guān)重要[2]。通常土壤電位梯度可以通過(guò)i或iL1計(jì)算獲取，其中，代表土壤電阻率、L代表土壤電導(dǎo)率、i代表劉靜該處土壤的電流密度。圖1顯示了直流電提高低滲透油層水驅(qū)油效率與滲透率之間的關(guān)系簡(jiǎn)圖，進(jìn)一步體現(xiàn)出對(duì)驅(qū)油效率準(zhǔn)確控制的重要性。

　　1.2聲波采油法

　　聲波采油法的主要原理是利用聲波對(duì)地下油層周期性相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生聲震驅(qū)動(dòng)，通常情況下，聲震的劇烈程度與離采油點(diǎn)之間距離之間具有較顯著的負(fù)相關(guān)性，在聲波振動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生的聲波場(chǎng)可以使地下原有向生源不斷的匯集，形成新的采油點(diǎn)，進(jìn)而提升采油的效率[3]。如果選擇的聲波為超聲波，其發(fā)揮的功能會(huì)更加突出，除上述功能外，利用聲波采油法可以對(duì)使即將凝固的油液以氣體或顆粒的形式漂浮在原油的表層，這種分子結(jié)構(gòu)改變的方式使分子作用力發(fā)生明顯的變化，達(dá)到縮減粘度提升油液流動(dòng)性的效果;而且油層在超聲波的作用下會(huì)在流動(dòng)的同時(shí)溫度提升，進(jìn)而使原本在油管附近粘稠的油液也較好的流動(dòng)，進(jìn)一步提升了油液的流動(dòng)性與流動(dòng)量;除此之外，在超聲波的作用下，鹽垢顆粒與金屬表面會(huì)出現(xiàn)剪切錯(cuò)位，這在一定程度上也會(huì)達(dá)到提升原油管線流量的效果[4]。利用超聲波采油多方面的功能優(yōu)勢(shì)，通常可以提升采油量50%左右，在低滲透油層應(yīng)用效果十分顯著。

　　1.3熱力采油法

　　此方法的主要原理就是通過(guò)對(duì)原油升溫，提升其流動(dòng)性，為開(kāi)采創(chuàng)造條件，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，主要通過(guò)三種常規(guī)方式完成，首先是蒸汽吞吐采油，即將高溫、高飽處理的蒸汽直接向地下原油輸入，并對(duì)井口進(jìn)行封閉，然后進(jìn)行加熱和開(kāi)采的方法，此方法在成本、可操作性和產(chǎn)量提升方面均具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，而且可以保證油體的品質(zhì)，所以在粘度較大的低滲透油層中應(yīng)用效果較為理想[5]。其次，蒸汽驅(qū)采油方法，即利用高干度的爭(zhēng)取對(duì)有境內(nèi)存儲(chǔ)的粘度相對(duì)較大的原油進(jìn)行連續(xù)的驅(qū)動(dòng)，然后在原油流向的適當(dāng)位置設(shè)置開(kāi)采井進(jìn)行原油開(kāi)采的方法，此方法通�？梢蕴嵘�低滲透油層才優(yōu)良60%左右，而且在成本上也具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，但其具體實(shí)施過(guò)程對(duì)技術(shù)的專業(yè)性以來(lái)非常強(qiáng)，而且存在加大的危險(xiǎn)性，所以使用的范圍受到限制[6]。再次，火燒油層采油方法，即通過(guò)前驅(qū)、逆向和水潤(rùn)三種火燒形式，對(duì)原有進(jìn)行加熱進(jìn)而提升器流動(dòng)性的方法，但目前受技術(shù)可操作性等因素的影響，其在實(shí)際應(yīng)用中并未得到大范圍的推廣。

　　1.4電磁場(chǎng)強(qiáng)化采油法

　　所謂電磁場(chǎng)強(qiáng)化技術(shù)，即向低滲透油層中直接輸入大功率的電磁能，利用其產(chǎn)生的電熱、電化學(xué)、點(diǎn)滲透、電驅(qū)動(dòng)等多類型的效應(yīng)，對(duì)低滲透油層在滲流、流體等方面的特征進(jìn)行改善，進(jìn)而達(dá)到提升開(kāi)采效率的效果。此技術(shù)的應(yīng)用主要是基于磁場(chǎng)可以對(duì)原油的粘度產(chǎn)生顯著的影響，通常降粘率可以通過(guò)(1-a/b)×100%計(jì)算獲取，其中a代表磁化原油粘度、b代表未磁化原油粘度�，F(xiàn)階段此項(xiàng)技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，而且具體的形式較為多樣，例如，電阻法地層加熱技術(shù)、射頻激勵(lì)地層加熱技術(shù)、“三塊板”電磁加熱技術(shù)、電碳化地層處理技術(shù)、電磁場(chǎng)解堵技術(shù)、電磁場(chǎng)增注技術(shù)、電磁場(chǎng)強(qiáng)化油流技術(shù)等均是電磁場(chǎng)強(qiáng)化采油法的具體體現(xiàn)。除上述物理技術(shù)外，在低滲透油層采油中振動(dòng)技術(shù)、微生物技術(shù)等也較為常用，本文不進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

　　2低滲透油層常用的化學(xué)采油技術(shù)分析

　　除大量物理采油技術(shù)在低滲透油層開(kāi)采過(guò)程中得到應(yīng)用外，為提升開(kāi)采量和開(kāi)采率，人們結(jié)合低滲透油層的特征，對(duì)可行的化學(xué)技術(shù)也展開(kāi)了研究，目前主要應(yīng)用的化學(xué)采油技術(shù)包括以下幾種：

　　2.1納米聚硅材料在開(kāi)采中的應(yīng)用

　　納米聚硅材料是可以通過(guò)射線激活的添加劑實(shí)現(xiàn)化學(xué)性質(zhì)改變的物質(zhì)，其以二氧化硅作為主要的成分，離散顆粒的直徑一般在10至500nm之間，由于其規(guī)格整體并不均勻，在通過(guò)不同的性質(zhì)改變方法發(fā)生作用時(shí)，會(huì)形成憎水、沁水、雙重濕潤(rùn)性三種材料。在將納米聚硅材料注入低滲透油層后，以憎水性質(zhì)存在的聚硅材料可以將地下空隙內(nèi)媳婦的水膜趕走，達(dá)到地層空隙增大的效果，防止水花現(xiàn)象產(chǎn)生，進(jìn)而發(fā)揮縮減注入壓力、平衡注水井間差異的功能，使注水井具有的吸水能力提升200%至600%，進(jìn)而提升原油的采油效率[7]。圖3反映了納米聚硅材料注入前后注入量、注入壓力隨實(shí)踐變化的曲線，這為此技術(shù)具體的開(kāi)采應(yīng)用可以提供一定的依據(jù)。將聚硅材料應(yīng)用與酸化處理技術(shù)應(yīng)用的效果進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，雖然后者在增注量方面更加突出，但每方水耗費(fèi)價(jià)格相比前者大得多，換言之，前者的應(yīng)用效果相比后者更加理想。

　　2.2化學(xué)手段改變油層濕潤(rùn)性技術(shù)的應(yīng)用

　　油層濕潤(rùn)性的變化會(huì)直接影響油水的滲流過(guò)程，進(jìn)而度原油的開(kāi)采率產(chǎn)生影響，而油層濕潤(rùn)性的改變，除受油、水和巖石體系相互作用影響外，適當(dāng)?shù)氖褂没瘜W(xué)外來(lái)處理劑也可以達(dá)到較好的效果。需要注意的是，在油層濕潤(rùn)的過(guò)程中，具體要改變的程度和方向等與化學(xué)處理劑的濃度、類型等因素具有密切的關(guān)系。在將含水飽和度超過(guò)40%的親水油層濕潤(rùn)性轉(zhuǎn)化為含水飽和度低于30%的親油濕潤(rùn)性的過(guò)程中，可以選用的化學(xué)手段非常多樣，如濃度在0.007%以上的二甲基二氯硅烷、濃度在0.006%以上的三氯乙烯、濃度在0.01%以上的十八烷基三氯氧硅等。需要注意的是，在化學(xué)手段改變油層濕潤(rùn)性技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，烷基硫酸鹽等表面活性劑、聚季銨型陽(yáng)離子聚合物、MD膜等均會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的影響，如何對(duì)各方面進(jìn)行有效的處理，對(duì)具體對(duì)技術(shù)應(yīng)用的專業(yè)性提出了較高的要求。

　　3低滲透油層物理化學(xué)的采油技術(shù)的應(yīng)用意義分析

　　低滲透油層的的平均滲透率在0.1×10-3um2至50×10-3um2之間，如此低的滲透率是導(dǎo)致開(kāi)采率提升困難的主要原因，所以在低滲透油層開(kāi)采過(guò)程中，選擇的物理和化學(xué)開(kāi)采技術(shù)主要目的都是通過(guò)對(duì)流動(dòng)性或滲透率進(jìn)行提升，進(jìn)而達(dá)到提升開(kāi)采率和開(kāi)采量的效果�，F(xiàn)階段我國(guó)已知的油氣田儲(chǔ)備中超過(guò)70%為低滲透油層，而且大部分低滲透油層含油氣量、油氣藏類型較多，而且具有“上汽下油、陸相油氣兼有”的特點(diǎn)，要保證在石油開(kāi)采的過(guò)程中，盡可能的縮減油氣能源損失，提升能源的開(kāi)采效率，傳統(tǒng)的采油技術(shù)并不能滿足，而物理化學(xué)技術(shù)的有效結(jié)合應(yīng)用，恰好可以滿足我國(guó)低滲透油層開(kāi)采的實(shí)際需要。例如，新立低滲透油田在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)其油層平均滲透率在6.5×10-3um2，平均孔隙率在14.4%，層內(nèi)滲透率非均值系數(shù)在1.5至3.0之間，層間非均質(zhì)系數(shù)在1.1至1.5之間，為提升開(kāi)采量和開(kāi)采效率，在開(kāi)采的過(guò)程中結(jié)合實(shí)際情況將聲波采油技術(shù)與直流電法采油技術(shù)有機(jī)結(jié)合，不僅使地下油層的流動(dòng)性顯著的提升，而且形成多個(gè)聚集點(diǎn)，為原有的開(kāi)采創(chuàng)造了非常理想的環(huán)境，極大的提升了原有的開(kāi)采量。可見(jiàn)，物理化學(xué)技術(shù)在低滲透油田開(kāi)采中應(yīng)用具有較好的效果，應(yīng)不斷的優(yōu)化和創(chuàng)新應(yīng)用。

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