60年前,采油二厂一东区克拉玛依组油藏投入开发,这是个典型的砾岩油藏,其开发成为新中国石油工业的摇篮之一。
今年,采油二厂已经步入“60岁高龄”,然而该厂的原油产量却始终保持平稳增长的态势。这个成绩在同“年龄段”的采油厂里屈指可数,甚至一些青壮年采油厂也不及采油二厂的实力。
有人不禁会问,究竟是什么原因让这一“高龄”采油厂保持活力,不仅采收率提高,甚至无法挽救的油藏都重新焕发了青春?
答案便是“二三结合”。自“二三结合”开展以来,截至2020年,采油二厂目前开展“二三结合”的4个区块已累计增油超过202万吨。
那么“二三结合”究竟如何帮助采油二厂“返老还童”的?近期,在采油二厂成立六十周年之际,记者来到采油二厂,探究了该厂老而弥坚的奥秘。
采油二厂油田地质研究所科研人员现场取样。
未雨绸缪 提前“犯二”
8月18日,2020届毕业生刘小龙在采油二厂实习时翻阅厂志时无意发现这样一段话——
“采油二厂一东区就是典型的例子,该区块在2005年时,产油仅为1.35万吨,然而,该厂采用了全新的方法,将其产油量提升了近六倍,采收率也相应提高了11.1%。”
那么,该厂究竟用的是什么方法呢?刘小龙脸上挂满了问号。
二厂早在2005年就已经率先开展了一东区二次开发的前期研究工作。当年,在一东区、六中区部署实施了六口取心井。第二年,二厂编制《一东区克拉玛依组油藏开发调整实施意见》,部署新井205口,新建产能8.1万吨。2006年,二厂在六中东区克下组开展了“克拉玛依油田砾岩油藏提高水驱采收率工业化试验”,为后来的“二次开发”工程的顺利实施打下了基础。
那么上述提到的二次开发指的究竟是什么呢?
“二次开发”是相对于“一次开发”而言的——
专家解释为:是老油田在一次开发达到极限状态或已达到弃置条件时,采用全新理念,应用二次采油技术,重新构建老油田新的开发体系,大幅度提高老油田最终采收率,最大限度地获取地下石油资源的一种高效开发方式。
2006年,新疆油田率先在二厂“二次开发”试点,尽管没有任何参考经验和技术借鉴,在六中东区克下组依旧开展了“克拉玛依油田砾岩油藏提高水驱采收率工业化试验”,试验取得了超乎想象的成果。不仅为该厂老区稳产提供了保障,也为后来新疆油田的“二次开发”工程的顺利实施打下了基础。
采油二厂油田地质研究所科研人员现场解决技术难题。
助力老区 “返老还童”
采油二厂所辖的准噶尔盆地西北缘老区开发历史长、储层非均质性强、地下油水关系复杂,工程技术要求高,施工难度非常大,而二厂实施二次开发的西北缘老区又主要以砾岩油藏为主,该类油藏储层的复杂程度远高于其他油藏。这种复杂性带来了地质规律和剩余油分布规律等研究难点。
自2007年正式启动“二次开发”工程以来,新疆油田公司进行的二次开发基本上都在二厂所管辖的区块内进行。作为二次开发主战场,“十一五”期间,二厂二次开发钻新井1234口,建原油生产能力105.28万吨,新增可采储量631.36万吨。
2010年采油二厂原油年产量重上200万吨,如果不是大力实施二次开发,根据科学计算,采油二厂原油年产量会从2007年的200万吨,下降到2015年的不足110万吨。
二次开发对于开发多年、井况日益恶化、油藏井网严重不完善、油田稳产基础薄弱、局部调整难以整体提高油藏开发效果的采油二厂来说,绝不亚于雪中送炭。
它相当于发现一个亿吨级的整装油田,意义重大!
“十二五”时期,采油二厂以稳产200万吨为目标,按照“重构地下认识体系,重建井网结构,重组地面工艺流程”的原则,采取“整体部署、试验先行、分批实施、优化调整”的实施思路,持续实施“二次开发”。
通过科学编制方案、科学组织实施和科学管理油藏,持续高效推进二次开发工程。2011至2015年,采油二厂二次开发油藏钻新井1415口,建原油生产能力103.33万吨。
据介绍,通过实施二次开发,二厂的油藏井距得到了优化,井网得到了完善,层系进一步细化,储量控制程度大幅提高,油藏开发效果得到显著改善。
这些变化主要表现在以下几个方面——
一是油藏产量及采油速度大幅提高,最早完成二次开发的一东区克拉玛依组、六中区克下组等4个油藏日产油量由480吨提高到1280吨,采油速度由0.3%提高到了0.74%。
二是二次开发油藏砂体及井网控制程度大幅度提高,如一东区克上组油藏砂体控制程度由65%提高到75%,水驱控制程度由二次开发前的37%提高到目前的73.8%。压力保持程度由55.7%提高到83.5%。
三是油藏采收率大幅度提高,已完成二次开发的油藏采收率提高了5.9个百分点。
通过二次开发工作的持续推进,二厂科研人员认识到,二次开发是全面提高老油藏水驱控制程度,改善稳产基础,提高开发水平,大幅度提高采收率的重要举措;重构地下认识体系是搞好二次开发工作的基础,重建井网结构是二次开发的核心,配套重组地面工艺流程是提高二次开发整体效果的重要保障;二次开发研究部署及实施中避开强水淹区,避射强水淹层;井网完善后需要及时研究合理开采界限研究,指导井网重建后精细注水是提高二次开发油藏整体效果的重要保证。
随着二次开发的稳步实施和取得的显著成效,新疆油田先后在采油二厂实施二次开发区块28个,实施后采出程度达30%。
对于采油二厂来说,二次开发的成功与否意义非凡,它不仅关系到采油二厂产量能否平稳上升,更关系到二次开发这个决策能否在新疆油田其它类似的老油田区块得到推广应用。采油二厂原油年产量自2010年突破200万吨,达到201.5万吨后,连续11年保持在200万吨以上。
事实证明,走这条路子是正确的。二厂人让这片开发了60多年的老油田重新焕发了青春活力。
采油二厂油田地质研究所科研人员加班加点讨论方案。
科技兴油 “吃干榨尽”
然而,要实现稳产,仅有二次开发是不够的。随着开发进程的不断深入,采油二厂中高渗油藏进入高采出程度高含水阶段的油藏占比高达52.2%,综合含水高达86.6%,可采储量采出程度高达83.6%,水驱调控难度大,后期稳产形势严峻。部分中高渗油藏开展常规二次开发已无经济效益,需通过开展三次采油进一步提高采收率。
2006年以来,新疆油田公司开始在采油二厂深入开展二次开发和三次采油技术的创新,并在2015年创新性地提出了“二三结合”立体开发模式。这里,有必要解释一下“二三结合”——
“二”即“二次开发”,“三”即“三次采油”,“二三结合”即“二次开发与三次采油技术相结合”,在二次开发层系井网优化重组实施过程中,考虑与后续三次采油统筹兼顾,满足三次采油开发方式的转换,形成“二三结合”开发模式,可大幅度提高油藏最终采收率。二次开发使老油藏“返老还童”,“三次采油”的技术含量就更高了。
如何进一步提高中高含水期油藏的采收率,新疆油田上个世纪五十年代就已开始化学驱室内研究,之后针对中高渗砾岩油藏进行了化学驱先导性和工业化试验。
采油二厂自2005年以来开展多项化学驱重大开发试验,涉及地质储量3990.7万吨,截止到目前累积增油109.4万吨,是新疆油田公司砾岩油藏化学驱的主战场。
2005年率先在七东1区克下组油藏选取9注16采实施聚合物驱工业化试验,该项目是中石油股份公司重大开发试验项目,也是我国首次在砾岩油藏开展聚合物驱工业化试验。与水驱开发相比,聚驱试验井前缘水驱阶段提高采收率2.7%,聚驱阶段提高采收率12.1%,该项目于2012年通过股份公司验收。
在聚合物驱试验取得成功的基础上,2012年七东1区克下组油藏实施聚合物驱工业化扩大试验,钻新井210口重建开发井网,经过1年前缘水驱调控满足了转聚合物驱条件,2014年9月油藏进入聚合物驱阶段,截止到目前累积注入0.46PV,聚驱阶段提高采出程度11.6%。经过这些年的科研攻关,已逐渐形成砾岩油藏微观驱油、聚合物筛选优化、聚合物配制、注入工艺等9项配套技术,其中4项获国家专利。此外,还创新发展了砾岩油藏深部调驱技术,完善了配方体系并研发了4类调驱剂,现场试验区最大含水率下降了12.4个百分点,阶段采出程度提高4.3个百分点,经济效益显著。
与此同时,2007年在七中区克下组油藏实施二元复合驱工业化试验,2013年试验调整为8注13采,前缘水驱阶段提高采出程度5.9%,二元复合驱试验阶段采出程度提高17.5%,超方案预期目标,试验于2017年通过股份公司验收。二元复合驱确定为未来化学驱主体方向。
记者从采油二厂油田地质研究所获悉,为保障砾岩油藏二次开发效果,这个厂七中区克上组油藏内源微生物驱油先导试验也效果显著,2013年12月至今,增油3.42万吨,含水率下降7.4个百分点。
在七中区克上组油藏开展的微生物驱先导试验是国家863计划的子课题之一。这个项目于2013年11月开始实施,试验区为4注9采,采用单泵对双井集中注入微生物激活剂,压风机连续或段塞式注入空气工艺施工,工期两年。
“微生物驱油具有油藏适应性强、施工简单、成本低、无污染、产出液不需特殊处理等优点,既环保又先进。”采油二厂油田工艺研究所重大试验室科研人员徐睿介绍说。
据了解,长期注水开发的油藏中含有丰富的微生物群落,其中有些微生物可以通过代谢作用降解原油,产生有利于改善原油流动性的代谢物。通过向油藏注入适当的“营养剂”,定向激活微生物,可以达到提高原油采收率的目的。
除上述“三次采油”方法以外,采油二厂还尝试其他不同的驱油方式——
八区530井区强水敏低渗砾岩CCUS(CO2驱)示范工程和八区下乌尔禾组油藏注气重力驱技术。这一些列技术,也为采油二厂在日后成功将“二三结合”奠定了基础。
采油二厂油田地质研究所科研人员在现场定井位。
扩大规模 “二三结合”
无论是“二次开发”还是“三次采油”,其目的都是提升油田采收率。为了能够尽早将“二三结合”,中石油首个按照二三结合方式(水驱+化学驱)统筹部署开发的砾岩油藏——采油二厂530井区八道湾组油藏,2017年累积产油量超过方案年度计划三千多吨,取得开门红。
该油藏是十三五国家重大专项“二三结合提高采收率潜力与模式”的典型油藏,肩负二三结合技术攻关及化学驱产能接替的重任。自2014年6月开始,采油二厂协同油田公司相关部门一同踏上了技术攻关的道路。
自2016年3月方案通过审查以来,科研人员顺利完成了地质油藏深化研究、水驱和化学驱阶段潜力评价等室内研究以及现场跟踪任务,保证了产能建设任务于2017年9月顺利完成。
针对砾岩油藏地质开发特征,通过二三结合技术攻关,在井网层系调整、基于不同驱替方式的潜力评价以及射孔投产等方面,形成了与单纯水驱、化学驱不同的技术特色;创新了砾岩储层水淹模式,形成了基于有效驱替的潜力精细评价技术和二三结合立体井网优化部署技术,解决了“双高”阶段油藏“如何实现油层最佳动用”的问题。
不仅如此,530井区八道湾组油藏首年度超额完成产量任务,不但极大鼓舞了士气,同时也为新疆油田中高渗油藏进一步提高采收率方式优选指明了方向。
据悉,采油二厂利用“二三结合”聚驱压裂在530井区八道湾组现场施工72井次,施工成功率100%,平均单井日产油3.1吨,取得了可喜效果。
采油二厂的530井区八道湾组油藏是油田公司化学驱开发的重要试验区,“二三结合”,意为二次开发、三次采油的结合。压裂措施是“二三结合”的重要工艺,既获取产量,又打开化学驱通道。该区油井压前几乎没有自然产量,根据方案部署,该区几乎所有油井均需先期压裂。
该油藏岩性以砂砾岩、粗中砂岩、细砂岩为主,由于储层孔渗好,受注水井及沉积相影响,在剖面和平面上都表现不同程度的水淹。如何避水增油,是该区开发的难题。
经过充分研究,科研人员既制定了总体优化方案,又形成了单井个性化设计,根据不同的单井储层特征,量体裁衣,制定不同的工艺和参数。
在短短两个多月时间里,科研人员共完成80井优化设计,72井次现场施工,并取得可喜效果,表明“二三结合”聚驱压裂取得了阶段成果。
据了解,自2012年集中攻关砂砾岩油藏中高含水期提高采收率技术科研课题后,该科研课题攻关团队经过三年多的技术攻关与现场应用,进一步丰富发展了砾岩油藏水驱开发理论,深化了复模态孔隙结构、微观非网状水驱等地质认识,建立了水流优势通道、宏观、微观剩余油定量表征等方法,明确了扩大波及体积是提高采收率的主要方向,为砾岩油藏大幅度提高采收率提供了理论指导。
记者从采油二厂油田地质研究所了解到,“十三五”时期,为发挥砾岩油藏多层系含油优势,最大化利用地面系统接替实施化学驱,构建七八区克拉玛依组、八道湾组“二三结合”立体开发模式,钻新井735口,新建产能39.95万吨,预计提高采收率15.2个百分点,到2025年产量规模达到50万吨。
采油二厂“二三结合”技术取得的良好效果为砾岩油藏提高采收率指明了方向。据专家介绍,新疆油田砾岩油藏适合化学驱的石油地质储量有2.84亿吨,按化学驱推广应用后可提高采收率10%来计算,预计可增加可采储量2800万吨,具有广泛的推广意义,为二厂“打造百年采油厂”奠定了坚实基础。
作为新中国开发建设的第一个大油田,新疆油田担负着“稳定东部,发展西部”的战略重任。而作为最年长的采油厂之一,采油二厂依托“二三结合”攻克中高渗砾岩油藏,激发了采油二厂老区稳产的动力,此举让采油二厂更加成为了支撑新疆油田原油业务发展的压舱石,无论对于应对低油价挑战,还是推动油田可持续发展,都意义重大。
(本版图片由采油二厂提供,均摄于疫情前)