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在世界范围内,裂缝油藏所提供的原油储量占总储量的20%以上。对于这类油藏,传统的衰竭式开采过后,基质中将残余大量的原油,水驱可以降低部分残余油量,但油井见水快、含水率上升快,易发生水窜或暴性水淹现象(这种现象在我国西部油田中极其常见,比如陕北地区的延长油矿,为了追求最大经济利益,只开采不注水,油井的开采率特别低,还有就是严重破坏了地层结构,使地层内部出现空壳,如果遇到地质运动或者是轻微地震,这些地区很有可能发生下陷,造成严重后果。同处陕北的长庆油田,一直坚持采注同步,这样做虽然有利于二次开采,但是却大大增加了二次开采出油的含水量,例如,在吴起地区的五谷城作业区很多油井的很水率在60%-100%之间);如果储层为油湿或中性润湿,水驱将饶过基质岩块而只采出裂缝中的原油。上50年代至今,石油工业普遍采用注水开发二次采油技术,把油田靠自身能量进行开采的一次采油采收率的10%-20%提高到30%-50%。在二次采油接近或达到经济极限的情况下,向地层注入各种驱油介质,如各种化学物质、溶剂和热载体等,以及利用各种物理方法进行三次采油,其采收率可达到50%-70%,三次采油采收率和二次采油采收率相比提高了40%左右,并且随着科学技术的发展,三次采油采收率还有提高的潜力。因此,世界上各产油国都在研究和实施三次采油技术。
水气交替注入是一种有效的提高原油采收率的方法,将其应用于裂缝性油藏,注入的气体可以维持地层压力,交替注入的水可以增加注入气体的粘度,减少气窜,从而提高驱油效率。水气交替注入技术就是一种很有潜力的提高采收率的技术,水气交替注入的目的是提高注气波及体积,主要是用水控制驱替流度并稳定前缘。它结合了提高气驱的微观驱替效率和提高注水的波及体积两方面的因素。水气交替注入在20世纪60年代初就已经在美国、加拿大和前苏联的一些欧美国家的油田应用(它主要来源于美国油田,随后才在其他国家广泛运用开来)。1957年,水气交替注入首次在加拿大的艾伯尔塔北的Pembina油田进行先导性试验。1958年Craudle和Dyes发表了关于水气交替注入的早期论述,他们根据室内研究提出同时注入水和气来改善驱替的流度。水气交替注入以油田规模实施是于1962年在seelington开始的,由Humble油公司作业。据资料显示,约有50%的油田应用是在20世纪80年代开始的。国内的水气交替注入技术最早是在大庆油田开始的,不过我国目前主要还处于试验研究阶段,主要有二氧化碳水气交替注入、烃混相水气交替注入和氮气水交替注入等方面的研究。近年在葡北油田和江苏油田分别进行过水-烃气和水-CO2交替注入的矿场试验。大量成功的现场实例说明,水气交替注入工艺技术作为一种强化采油的方法,可以将生产指数提高几倍。
水气交替注入适合于强化采油的主要原因有:波及效率高、提高驱油效率、可供选择的气体多等。储层中裂缝的发育方向和发育程度严重影响着水气交替驱的开发效果,并且裂缝是气水发生突破或窜流的主要通道。因此,在该类油藏中进行水气交替注入开发需要对水气的窜流与突破进行特别的对待,注意防止这类现象的发生,以提高原油最终采收率。水气交替注入过程中,注入气的选择也是相当重要的,受经济、地域和气源的限制,因此在选择时要综合这几方面的因素进行考虑,特别是对经济的考虑往往是一个油田能否获得经济效益的关键性一步。二氧化碳-水交替注入,容易引起油管、套管以及地层内的一些采油设备的腐蚀,因此,在进行二氧化碳-水交替驱过程中要对一些设备作防腐处理,以增加油田开发的经济效果。一般情况下,采用水和二氧化碳分开注入的措施来减少二氧化碳的腐蚀。在低渗透裂缝性油藏中的开发井网也是一个至关重要的因素。在裂缝性油藏中,井网的设计是很关键的,特别是注采井网方向与裂缝的方向的关系,如果它们之间的夹角适当则可以提高波及效率,增加产收率;反之则引起油田早期水淹或是气窜,造成波及效率低,从而无法生产导致关井。动态监测是油田进行正常开发的必须做的工作,是注入过程中达到技术与经济成功的关键的一步。通过油田开发动态监测的,可以详细了解地层内部流体的流动情况,从而为油田的进一步成功开发提供必要的实际资料。
本文通过对国内低渗透油田特征,特别是裂缝在油田开发中的影响分析后,从注入气体类型(二氧化碳、烃类、氮气等)、水气交替注入和井网设计与部署几方面对裂缝性油藏水气交替驱油波及效率进行分析,并分析了水气交替注入过程中的影响因素。然后介绍了水气交替注入的工艺技术,腐蚀、沥青质沉淀和水合物的预防及消除,注入过程中的综合监测,以及注气过程中调剖措施等内容。由于涉及到具体现场实验需要一口油井,这个代价是相当高,不可能一个人可以完成,很多实验结果只能通过查阅文献、资料和借鉴国内外成功案例,不过,通过这篇文章,人们可以得出水-气交替注入技术是可以在国内油田实施的。