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國外老油田依靠哪些前沿技術提高采收率?

目前,中國70%的石油產量仍來自老油田,十大油氣田中有七個開采超過30年。老油田已普遍進入高采收率、高含水的“雙高”階段,高含水油田的開發將成為石油工業的壹大挑戰。此前,中國石油經濟技術研究院發布的《2014國外石油科技發展報告》指出,不僅在中國,在未來,老油田仍將是全球石油供應的主力,全球老油田剩余油挖潛壓力巨大。如何提高石油采收率,使“老樹長出新芽”成為各國石油科技的重點研究課題。

提高老油田采收率符合實際需要。

目前全球平均原油采收率為35%,全球平均常規天然氣采收率為70%。老油田剩余儲量仍然可觀,石油勘探潛力巨大,仍將是未來全球石油供應的主力。因此,不斷探索新技術,實現老油田價值最大化,是現實的選擇。如果全球石油采收率提高1%,可采儲量將增加50多億噸,相當於全球兩年的石油消耗量。

老油田開發主要存在五個問題:壹是資源接替和後續進展緩慢,新增儲量動用困難;二是含水率持續上升,地下油水關系復雜;三是套管損壞嚴重,基礎設施老化;四是單井產量低,投入、產出、成本之間的矛盾日益突出;五是汙染物處理不完全達標,環保問題突出。主要解決方法是找出剩余油,優化油藏管理,從而提高單井產量和采收率,最終達到優化成本和延長油田經濟壽命的目的。目前,全球石油公司正在積極行動,以實現更高的采油目標。

2014挪威國家石油公司成立EOR(提高石油采收率)業務部,將海上石油采收率提高到60%。

馬來西亞在2012年啟動了世界上最大的EOR項目,該項目用於巴拉姆三角洲油田和北沙巴油田,使這兩個油田的采油率提高到50%左右,生產期延長到2040年。

俄羅斯實行老油田稅收優惠政策,規定采出程度越高,優惠幅度越大;對難開采的石油儲量實行開采稅差別化征收方式,對亞馬爾-涅涅茨自治區老油田免征自然資源開采稅。

老油田提高采收率技術及發展方向

目前,提高采收率需要在二次和三次采油方面做出努力。主要方法有水驅、維持井底壓力、熱采、氣驅、化學驅和其他方法(如微生物驅)。根據中國石油經濟技術研究院對1980-2012年全球各類提高采收率項目數量的統計,熱采技術作為提高采收率的第壹技術手段,歷年來壹直保持項目數量。

近年來,二氧化碳驅項目數量逐年增加,成為僅次於熱采的第二大EOR技術。化學驅和非二氧化碳氣驅項目數量逐漸減少,熱采項目數量保持穩定。

目前,老油田勘探開發的關鍵技術系列包括三大類:剩余油描述、改善水驅和新壹代EOR技術。

1.剩余油描述剩余油描述是利用新技術準確地找到剩余油,更清楚地描述剩余油的位置和地層情況,是油藏管理和提高采收率的基礎。剩余油精細描述已成為該類技術未來的發展方向。具體來說,隨著油藏開采難度的加深和生產動態數據的增加,開展精細地質特征研究和剩余油分布描述,完善油藏地質模型,量化剩余油分布。需要物探、地質、儲層、測井的配合。這類新興技術主要包括四維地震技術、光纖探測和納米機器人。

(1)四維地震技術四維地震是通過反復觀測來研究地層中流體的變化特征。其技術優勢在於可用於油田開發的全周期:在開發初期保護油田的基礎產能;油田管理和資源的有效開發能夠確保中期的高經濟效益;後期將延長油田開發期,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,利用光纖傳感器測試井下多相流、溫度、壓力、持液率等參數,從而了解油井產液情況和註水井註水情況。這些信息的動態檢測為更好的油藏管理提供了條件:有利於優化油井的生產和生活,優化註水井;智能完井的故障診斷和監控;監控蒸汽流量和SAG-D的效率,實時監控和確認井下作業的效率;改善儲層的激勵和補救措施,例如在壓裂處理期間實時觀察壓裂裂縫的高度增長。

(3)油層納米機器人是壹種納米傳感器,通過註水進入油層。在地下“旅行”期間,可以分析儲層的壓力、溫度和流體類型,並將信息存儲在存儲器中,由生產井隨原油生產並回收。在實際應用中,它們可以幫助圈定儲層範圍,繪制裂縫和斷層模式,識別和確定高滲透通道;尋找油田遺漏的油氣,優化井位,設計生成更真實的地質模型;向儲層深處輸送化學物質,以提高油氣產量;了解井間基質、裂縫和流體性質以及油氣產量變化;它可以通過直接接觸儲層來完成,對剩余油的發現和開采起著重要的作用。值得壹提的是,Saudi Aramco在2007年提出了納米機器人的概念,2008年進行了可行性試驗,2010進行了外場試驗,技術日趨成熟。此外,由世界多家知名油氣企業組成的高級能源聯盟(AEC)壹直致力於利用納米技術勘探和生產油氣,開發地下微傳感器和納米傳感器,對油藏及其流體進行三維表征,從而更好地表征油藏,有效開發油氣資源。2.改善水驅改善水驅主要從兩個方向來改善水驅效果。壹方面,要研究改進井下工藝和註水工藝的方法,如井下油水分離、智能井分層註水等;另壹方面,需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來改變儲層巖石表面的潤濕性,從而提高采收率。主要方法有低礦化度水驅、智能水驅和智能流體驅,其特點是可以利用現有的水驅設備,以最少的投入獲得較高的采收率。目前,BP、Saudi Aramco、殼牌等公司已經開展了低礦化度水驅和智能水驅技術的現場試驗,效果良好。室內實驗提高采收率40%左右;單井試驗提高采收率6-12%;現場試驗表明,增油效果明顯,油井產水量降低。目前該領域具有代表性的技術有:(1)LoSal低礦化度水驅技術,可提高采收率高達10%。2005年以來,BP公司在阿拉斯加油田通過改進的水力裝置向地層註入低礦化度水,采油效果明顯,產水量從92%下降到87%。(2)SmartWater智能水驅技術。智能水驅礦場試驗生產設備在沙特Ghawar、Kindom等碳酸鹽巖油藏進行了單井試驗。在Kindom的第壹次現場測試中,油井周圍的殘余油飽和度下降了7%。目前正在進行多井智能註水現場試驗,研究智能註水對整個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,主要包括氣驅和微生物采油技術。

(1)氣體驅EOR技術二氧化碳(CO2)驅是氣體驅中的主要技術。據2012統計,全球CO2驅項目超過100個,其中約90%的CO2驅項目集中在美國。CO2驅油已成為美國第壹項提高采收率的技術,年產油15萬噸,年註入CO2 3000萬噸。“新壹代”CO2-EOR技術通過增加CO2註入量、優化井身設計和布局、添加聚合物或其他增粘劑、添加添加劑降低最小混相壓力等措施,消除粘性指進和非混相驅問題,從而降低水驅後儲層孔隙中的剩余油飽和度,使剩余油重新流動,在剩余油區具有良好的應用前景。剩余油帶(ROZ)是指在壹次采油和二次采油中沒有經濟產油的壹些含油層段。Roz通常位於常規油田主產層之下或常規油田之間的早期水運移通道中,儲量極其豐富,達到6543.8+040億桶。ROZ的開發預計將使美國原油可采儲量增加30%-50%。目前,ROZ的主要開發模式是混相CO2-EOR。隨著改進的“新壹代”CO2-EOR技術的應用,ROZ的產量明顯增加,但缺乏足夠的廉價CO2供應將阻礙產量達到更高水平。截至2012年底,美國二疊紀盆地已實施11 ROZ項目,日產油超過13000桶。未來計劃實施六個ROZ項目,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:將特制的生物酶制劑註入地層,使巖石的潤濕性由油變為水,礦物顆粒與油相的界面張力降低,流體通過孔喉的流動阻力減小,從而增油。緬甸曼恩油田是1970投產的老油田。加酶後,含水率大幅下降,產油量相對穩定。

AERO(活化環境油回收)技術原理:通過產生營養物質優化水質,使微生物快速繁殖。活化微生物可以利用原油作為碳源,並作為表面活性劑降低油水界面張力,石油被釋放到水流中;微生物繁殖堵塞了大型水流通道,迫使水選擇其他流動路徑,並驅動更多擱淺的原油。壹旦空氣動力系統啟動,該程序將重復進行,直到所有殘余油都被排出。該系統最多可采出地層中20%的難采原油,可使該區原油產量提高9%-12%。使用現有的生產設備和基礎設施,沒有必要鉆新井。

微生物采油技術的應用:微生物驅油技術被認為是美國最有潛力的驅油技術。據統計,美國可供微生物采油的儲量高達6490億桶,占其總儲量的58%。在過去的20年中,美國能源部支持了47個微生物采油研究項目,其中8個正在進行中。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的研究,也進入了大規模的工業應用。實現了Romashkin、Bashkorstan、Tatar等老油田增油60萬噸,延長了油藏開發壽命。

挪威國家石油公司在北海油田Norne油田進行了世界上最大規模的微生物驅油技術實驗,取得了巨大成功,預計可增加原油產量3000萬桶。挪威國家石油公司也將微生物采油技術作為未來的主要研究方向。

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