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1、根据阴阳平衡原理设计的采油新方法及其验证实验根据阴阳平衡原理设计的采油新方法及其验证实验摘要：摘要：阴阳学说是七千年前的中国古代哲学，该学说认为自然界 任何事物或现象都包含着既相互对立、又互根互用的阴阳两个方面， 阴阳平衡，则事物稳定存在，阴阳失衡则很快步入衰亡。本文正是根 据这个原理，判断出当前高含水油田的问题是注水处于强势、堵水处 于弱势的阳盛阴衰状态，并从恢复油田阴阳平衡的角度提出了“水平 井注堵水剂解决石油开采三大矛盾的方法”和“水平井压裂缝填充覆 膜砂建立透油阻水筛的采油方法”以及“串联油层开采方法”，前两种 方法均通过实验证明可以大幅度提高采收率。1 根据阴阳平衡原理确定正确的采油
2、技术研发方向根据阴阳平衡原理确定正确的采油技术研发方向 1.1 阴阳平衡原理简介阴阳平衡原理简介 阴阳学说是七千年前人文始祖伏羲创立的，该学说认为阴阳平 衡是万事万物健康存在的根本。凡是运动的、外向的、上升的、温 热的、明亮的都属于阳；相对静止的、内守的、下降的、寒冷的、 阴暗的都属于阴。宇宙间万事万物皆生于阴阳，阴阳是宇宙间万事 万物共同的基因和密码，历次重大科学发现无一不证明这一学说的 正确性，如时间和空间就是一对阴阳互动的对立统一体，二者共同 构建了宇宙万事万物存在和发展的平台，这在爱因斯坦相对论得到 很好的阐述，说明中国最古老的哲学和最现代的科学是高度统一的。 阴阳学说是易经、中医及中
3、华传统文化的总源头。相对于人体 来说，只有阴阳平衡，身体才能健康，阴盛阳衰或阳盛阴衰都是病 态，中医利用这个原理拯救了无数人的生命。为了形象地表示阴阳 平衡使一个事物健康存在的原理，我们的祖先用如下图 1 所示的阴 阳图表示这个原理。图图 1 1 阴阳平衡原理图和采油研发体系存在短板示意图阴阳平衡原理图和采油研发体系存在短板示意图 1.2 根据阴阳平衡原理确定正确的采油技术研发方向根据阴阳平衡原理确定正确的采油技术研发方向 因为采油技术研发方向的正确与否直接关系到油田的未来，故 在特高含水的今天有必要重新审视一下我们的采油技术研发方向。堵水短板堵水短板2大部分油田的采收率不超 50%，产液含水
4、却达到了 95%，这说明油 田正处于一种病态的开发过程。既然阴阳学说适用于万物，下面我 就用该原理分析一下目前水驱砂岩油藏存在的问题，并指出正确的 采油技术研发方向。只有开出正确的药方，才能药到病除，延长油 田开发寿命。 砂岩油田多以注水、注聚、注三元为主，在属性上应该属于运 动的，即属阳性，那么按照阴阳学说的相克相生原理，就应该有一 个静止的、阴性的与之相抗衡。顾名思义，堵水与注水应该是相克 相生的一对，只有当注水与堵水处于平衡状态，油田才能处于健康 的开发状态。当阳盛阴衰时，即注水、注聚、注三元处于强势、而 堵水处于弱势时，则产液含水上升，升高到一定程度就必须停产， 进入死亡状态；当阴盛阳
5、衰时，即堵水处于强势、注水等处于弱势 时，则水井不吸液、油井不产液，如不加处理，则进入死亡状态。 上述两种死亡状态都是阴阳失衡的最终结果，按阴阳学说就是阴阳 离决谓之死。 油田注水开发初期，注水和堵水是平衡的，产液含水很低。但 随着大孔道的日益增多，注水和堵水的平衡被打破，使注水逐渐处 于强势而堵水处于弱势。目前大庆油田综合含水接近 95%，这明显 是阳盛阴衰的外观表现，这说明我们多年的采油技术研究过度地集 中于各种注入技术，使阳盛；而在属阴性的堵水技术上，在油层内 部我们多年来只局限于浅调剖和深度调剖，但因这些堵水措施无法 封堵在油层最佳位置处（剩余油富集区），使该堵水措施无法适应 目前特高
6、含水期开发的需要，这就使大庆油田多年来逐步走向阴衰 状态。 基于上述认识，在油田进入特高含水的今天，堵水技术攻关是 注水油田可持续开发的唯一出路，只有通过增加堵水的强势使注水 和堵水恢复到最佳平衡状态，才能使油田恢复健康状态。但多年来， 我们技术研发只是一味地集中于各种注入技术，从阴阳平衡理论来 说，这明显是研究方向出了问题，这样的研发体系是不健全的，使 堵水技术成为研发体系里的短板，由于堵水这快短板的存在，使采 收率无法得到提高。只有弥补短板的不足后，长板才能发挥其更大 的作用，也就是说堵水短板弥补后，聚驱后油层还可以进行二次注 聚（即堵水是聚驱和三元驱提效的重要手段，产生 1+12 的效果
7、），3如图 1 所示的堵水短板图。 为提高油层内部堵水效果，根据自然辩证法，我们只有两条路 可走，一条是通过堵水剂量变的积累提高堵水效果，这就是深度调 剖，但通过量变积累实现质变需成本上升，故多年来一直未形成主 导技术；第二条路是通过堵水剂在油层空间结构形状或位置变化提 高堵水效果，这种实现质变的方法具四两拔千斤的功能，但油田开 发史上从未尝试过该方法，也是本文主要阐述的方法。 为通过堵水剂在油层内空间位置变化提高堵水效果，按照易 经取类比象方法，模拟水利工程的防洪大坝设计出了“水平井注 堵水剂封堵油层注水道解决石油开采三大矛盾的方法”；模拟建筑 工人筛分沙子原理设计了“水平井压裂缝填充覆膜砂
8、建立透油阻水 筛的采油方法”；模拟电工学串联电路设计了串联油田开采方法。 这些方法无需大规模的井站加密，是注水、注聚油田进一步深度开 发的唯一出路。2 水平井注堵水剂封堵注水道解决石油开采三大矛盾的方法水平井注堵水剂封堵注水道解决石油开采三大矛盾的方法 多年注水开发的砂岩油藏产生的三大矛盾有层间矛盾、同层内 纵向矛盾和平面矛盾。这三大矛盾作用的结果是注入水只沿大孔道 或高渗透层流动，含水持续上升，并在水流冲刷不到的区域留有大 量的剩余油，最终在采收率不是很高的情况下，被迫关井停产。要 大幅度提高采收率，就必须解决这三大矛盾。 2.12.1 同层内平面矛盾的解决同层内平面矛盾的解决 由于平面矛盾
9、的存在，必然在滞留区和低渗区存在剩余油。为 解决平面矛盾，在主力油层五点法中，我们可以沿着剩余油富集区 块垂直于主流线方向钻水平井组，并通过这些水平井注入堵水不堵 油的选择性堵水剂，堵水剂必然优先在渗流阻力低的高水淹段或高 渗段进入油层，难于在渗流阻力高的剩余油富集段进入油层（即智 能堵水）。然后将水平井一侧的垂直井全改为注水井，另一侧垂直 井全改为采油井（即行列井网），如图 2 所示。 剩余油富集区水平堵水井选择性堵水剂4图图 2 2 水平井注堵水剂解决平面矛盾示意图水平井注堵水剂解决平面矛盾示意图 通过水平井组注堵水剂和其一侧全改为水井、另一侧全改为油 井后，原注水道将被堵水剂堵塞，注入水
10、就被迫按图 2 箭头所示方 向流动，其流动结果是将富集区的剩余油冲到采油井处，从而实现 堵水采油的目的，其效果达到了解决平面矛盾的目的。 2.22.2 同层内纵向矛盾的解决同层内纵向矛盾的解决 受同层内纵向矛盾的作用，使剩余油在纵向上多集中在厚油层 顶部。为解决这个矛盾，可使水平段在纵向上位于厚油层底部，注 入堵水剂封堵底部注水通道后来开采顶部剩余油，如图 3 所示。厚 油层底部注水通道被封堵后，水流被迫向顶部剩余油处冲刷，将顶 部剩余油冲到采油井处，其效果达到了解决层内纵向矛盾的目的。图图 3 3 水平井注堵水剂解决层内纵向矛盾示意图水平井注堵水剂解决层内纵向矛盾示意图2.32.3 层间矛盾
11、的解决层间矛盾的解决 对于多油层油藏，由于各油层间存在渗透率的差异（即层间矛 盾），致使水流沿高渗层流动，而低渗层石油无法开采。水平井只在垂直方向上射孔后进行压裂，裂缝开裂方向不再受上部覆盖层重力的影响，只向上或向下开裂，可同时压裂多个油层或夹层，此时我们通过垂直裂缝注入选择性堵水剂，堵水剂必然沿垂直裂缝优先进入渗流阻力低的高渗透层（即智能堵水） ，如图 4 所示。高渗层被封堵后，再通过垂直井的注水和采油，就可开采低渗层剩余油，其效果达到了解决层间矛盾的目的，此时可恢复油田早死水区注水井顶部剩余油冲刷区 冲刷区水平堵水井堵水剂采油井5期笼统注采的开采方式，无需再进行精细地质研究和精细注水挖潜等
12、。图图 4 4 水平井压裂多油层后注堵水剂解决层间矛盾示意图水平井压裂多油层后注堵水剂解决层间矛盾示意图 横断面图横断面图 综上所述，通过油层中合理位置处的水平井注堵水剂阻断注水 通道和大孔道，再结合垂直井的注采系统调整，相互构成协调配合 的统一整体，就可彻底解决高含水油藏的三大矛盾，使注水水流在 整个油藏空间内发生彻底改变，由沿大孔道和高渗层流动改变为沿 剩余油富集区和低渗层流动，并将剩余油推到采油井处，实现水找 油的目的（即智能注水） ，其效果达到了通过堵水措施恢复油层内注 水与堵水相平衡的目的（即阴阳平衡） 。 2.42.4 验证实验。验证实验。 中石油勘探开发研究院研发的“水平井置胶成
13、坝深部液流转向 技术”的原理与“水平井注堵水剂解决三大矛盾的方法”完全相同， 因此本文借用“水平井置胶成坝深部液流转向技术”的物理模拟结 果如下表 1 所示。由表可知，该项技术可提高水驱采收率 27.3%， 并明显优于同等条件下深度调剖的试验结果。表表 1 水平井置胶成坝物理模拟试验结论表水平井置胶成坝物理模拟试验结论表模拟试验方案采出程度 （%）直接水驱采出程度 （%）采收率提高值 （%）1 个胶坝水驱73.617.62 个胶坝水驱83.35627.33 水平井压裂缝填充覆膜砂建立透油阻水筛的采油方法水平井压裂缝填充覆膜砂建立透油阻水筛的采油方法 在应用水平井注堵水剂解决三大矛盾时，堵水剂注
14、入过多时容 易造成堵水强势、注水弱势的被动局面。如果改用透油阻水材料， 则可实现注水、堵水最佳的平衡状态，而北京仁创集团发明的具有注堵水剂垂直裂缝堵水剂堵水剂 隔层石油水平段6透油阻水功能的覆膜砂恰巧迎合了这种需要。覆膜砂是将高温融化 状态下的树脂覆裹于砂粒表面而形成的，由于覆膜砂表面与油、水 间界面张力不同，使原油流过覆膜砂缝隙的渗流阻力变小，而水流 过覆膜砂缝隙的渗流阻力变大，当油水混合液流经覆膜砂缝隙时， 就可将油和水筛分出来。但目前只是沿用传统技术，该覆膜砂被直 接用作油井压裂缝的支撑剂，在抽油机上冲程过程中进入井筒液流 流速极高，使大量水瞬间透过覆膜砂缝隙进入井筒并挤占油的流动 空间
15、，使其透油阻水功能荡然无存。而透油阻水筛采油法是将覆膜 砂放置在油层流速最慢的位置，可滴水不漏地将石油从水中筛分出 来。 3.13.1 覆膜砂直接用作裂缝支撑剂无法进行油水筛分的原因覆膜砂直接用作裂缝支撑剂无法进行油水筛分的原因 具有透油阻水功能的覆膜砂只有在低流速下才能将石油从水中 筛分出来，高流速时，其透油阻水功能则荡然无存，这可通过油井 底部液流流速进行预测。 通过液流流速预测。下表试验记录是仁创集团为验证覆膜砂透 油阻水性能所作的实验结果，在下表的油水混驱一栏中，当驱替液 流速从 5 mL/min 增加到 10 mL/min 后，过滤后液中油水体积比由 6：4 变化为 5.8：4.2。
16、这一变化说明，随着流速的升高，过滤后液 体中含水在上升，覆膜砂的透油阻水功能在降低。表表 2 5：5 油水混驱透过覆膜砂试验数据油水混驱透过覆膜砂试验数据驱替液流速（mL/min）驱替压力（Mpa）滤后油水比例50.025油水体积比 6：4 油水混驱 100.048油水体积比 5.8：4.2 而在油井实际生产过程中，抽油机上抽过程中油水混合液要在 更大的流速下进入油井（为试验流速的数百倍），在如此高的生产 流速下，进入井筒内部混合液的油水比例与井筒外部混合液的油水 比例是相差无几的，使覆膜砂的透油阻水功能荡然无存，需要全新 的覆膜砂使用方法来改变这种状况。王德民院士所作的利用相渗透 率改善剂提高采收率的压裂方法失败原因也是由于井下液流流速过 高使改善剂的改善功能彻底消失造成的（违背了孙子兵法避实 击虚原理）。7按照孙子兵法，只有知道自己的优点和缺点，又知道敌方 强弱虚实，按照避实击虚的作战原则，以己之长克敌之短，才能百 战不殆。据此原理，覆膜砂应该避开井筒附近压力梯度大、流速高 的区域，转而应该去攻击压力梯度小、流
