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1、高含水期油田油藏管理 调剖堵水技术的油藏工程研究,姜汉桥石油大学（北京） 提高采收率研究中心,高含水期油藏管理 调剖堵水技术的油藏工程研究 1. 前 言 2. 剩余油潜力分布 3. 水窜类型判别 4. 大孔道识别与计算 5. 决策技术,油藏工程： 研究油田开发方法的一门科学技术。从总体上认识和改造油气藏的综合工程学科。,从技术角度讲，包含二层意思：（1）认识和分析组成油藏各个部分的物理化学性质，及其在油气开采中的作用；（2）在开采过程中，油藏内部所发生的物理化学变化和发生变化的机制，及其对油气开采的影响。,一、前 言,油气田开发的发展简史 近代石油工业的起点：1859年美国宾夕法尼亚州Sene
2、ca Oil Co。DRAKEs Well：21米深 第一阶段（20世纪30s） 第二阶段（20世纪30s40s） 第三阶段（20世纪40s50s） 第四阶段（20世纪50s 60s以后）,一、前 言,一、前 言,进入80s后期，世界油气资源的新发现越来越少，油田开发的对象逐步向难开发的地下资源，油气资源开采的技术难度、投资额度和分险程度日益增高。因此，油藏工程已发展为对多个油藏或整个油区如何制定及实施某种优化的、灵活的、适应全球化的油藏管理经营策略的进程。,一、前 言,近40年全球发现的油气田规模变化趋势,一、前 言,60年代所发现的油藏规模平均为1.15亿吨；80年代已降至0.12亿吨；9
3、0年代 进一步降至0.05亿吨。单井日产量：1981年为19.5吨，到1995年降至6.7吨。,一、前 言,科学技术进步推动着石油工业的发展20世纪2030年代，重力、地震折射波、沉积学、背斜理论，两个高峰：19251930年，世界年平均发现原油约27亿吨；19351940年，世界年平均发现原油41亿吨。20世纪4050年代，电测方法、蒸汽法开采稠油、深水钻井、完井技术、注水开发技术，年平均原油发现率为3355亿吨。注水技术使油田采收率普遍提高了1520。,一、前 言,科学技术进步推动着石油工业的发展20世纪6070年代，板块理论、地震勘探的叠加技术、定向钻井技术、大型水力压裂技术，年平均增长
4、量为37亿56亿吨。20世纪80年代以来，石油科技的发展进人了高新技术发展阶段。特别是当前的信息技术，正对世界石油工业进行着一场革命。8090年代，每发现和开发 l 桶原油的成本已下降了60。,一、前 言,科学技术进步推动着石油工业的发展 为石油工业在动荡的油价环境中生存和发展起到了保驾护航作用,世界大石油公司勘探开发成本变化趋势 单位：美元/桶,一、前 言,二十世纪后期石油公司经营战略跨越了三个阶段 ：20世纪70年代规模取胜时代；20世纪80年代以来成本取胜时代；20世纪90年代以来进入了高新技术取胜的时代。,在新的技术革命冲击下，对石油生产、经营管理以至工作方式、思想观念产生了深刻影响。
5、在广泛采用新技术新方法的同时，油公司积极寻求一种新的灵活的具有商业观点的管理模式。“油藏管理”（多学科工作组）的出现就是顺应这种技术革命的要求而应运而生。,一、前 言,油藏管理概念 Judicious use of available resources to maximize economic recovery合理地应用各种资源以求获得最大经济采收率。 RESOURCES PeopleEquipmentMoney Technology,M.L Wiggin and R.A Startgman 认为：油藏管理从操作的角度是“从油藏的发现至枯竭和最终报废这一全过程中，对油藏进行识别、测量、生产、
6、开发、监督和评价的一整套操作和决策。”摘自 SPE 20747 (1990年) “An Approach to Reservoir Management”,A. Satter, J.E. Varnon认为：油藏管理就是利用已有资源（人力、 技术和财政）通过优化开采并降低资本投 资和作业费用来最大限度地提高经济效 益。摘自 SPE22350 （1992年）“ Reservoir Management Technical Perspective”,一、前 言,发展历程油藏管理(Reservoir Management)起源于70年代，发展于80年代，完善于90年代(Advanced Reservo
7、ir Management),又称为油藏经营管理.1) 70年代 认为油藏工程是油藏管理活动中唯一的技术，油藏工程学 科有 了长足的发展，如试井技术、油藏数值模拟技术、提高采收率技术和油田开发理论。2) 80年代油藏描述技术在油田开发中起到了 越来越重要作用，油藏管理中形成了油藏工程师与地质家的密切合作。因此开发地震，沉积相理论、测井解释等技术发展很快。,一、前 言,3) 90年代油藏地质、油藏工程、地球物理、钻井、采油、地面建设、经济评价各学科共同协调，共同经营油藏，形成了较完善的油藏经营管理。,一、前 言,核心：多学科共同协调，共同经营油藏,油藏管理的组织管理形式油公司根据油田开发项目的需
8、要，组建由多学科专业人员构成的油藏管理团队（Multidisciplinanry Work Team）,旧体制下的组织机构,一、前 言,新体制下的组织形式强调多学科间的协同作用，加强不同专业间的横向联系。使不同专业人员在不同领域、不同层面上进行互补，最大程度地利用各种专业知识。,新体制下的组织机构,一、前 言,油田开发各个阶段油藏管理的任务 1、远景分析获取勘探许可证，勘探组负责远景分析。根据地震资料和探井资料，推测前景或有前景的其它井位，估计勘探储量大小，寻求重大发现。2、评估阶段 在此阶段，要进行评价井设计，确定储层的范围和性质。（需要二年或更多时间）,一、前 言,3、开发决策 进行油藏工
9、程研究和经济评价，编制油田开发方案。并制定适宜的实施方案。4、前期作业 前期钻井作业、地面设施（海洋平台、油轮、管道）规划和建设。（需二年左右）5、生产阶段最大限度提高单井产量，减缓产量的递减速度，延长稳产期。（可能长达十到几十年）6、废弃阶段一旦生产不再经济可行，油田便被报废。（报废的有关操作可能需12年）,一、前 言,一、前 言,油气田开发具有阶段性、连续性、整体性和长期性的特点。油藏管理始于油田的发现，终于油田报废。,高含水期油藏特点： 1、储层孔隙结构发生变化，形成高渗通道和大孔道； 2、水淹严重，水相分流强势场明显； 3、纵向水驱波及系数不均衡，剩余油分布复杂。,一、前 言,一、前
10、言,4,3,2,1,我国动用石油资源利用状况,一、前 言,改善水驱效果的水动力学方法： 周期注水（不稳定注水） 改变液流方向 强化注采系统的变形井网 补充点状和完善排状注水系统 提高排液量 堵水与调剖技术 各种调整方法的结合,一、前 言,区块调剖堵水技术发展概要： 4050s, 油井单井堵水（机械、化学）技术； 70s80s 水井单井调剖技术； 80s 后期，区块整体调剖技术； 90s 以调剖为中心的综合治理技术、封堵大孔道技术； 90s 中后期，23技术、深部调剖技术（凝胶、 泡沫胶）、多轮次调剖技术。 总之，堵剂与工艺的研究活跃，油藏工程研究薄弱。,一、前 言,我国油田历年堵水调剖效果统计
11、,七大类几十种堵剂,1）沉淀型无机盐类堵水、调剖化学剂 2）聚合物冻胶类堵水、调剖化学剂 3）颗粒类堵水、调剖化学剂 4）泡沫类堵水、调剖化学剂 5）树脂类堵水调剖化学剂 6）微生物类堵水、调剖化学剂 7）其他类堵水调剖化学剂,一、前 言,沉淀类：水玻璃-氯化钙、氟硅酸-水玻璃、水玻璃-硫酸铝等凝胶类：现场应用最多的一类调堵剂。各种聚合物凝胶及其冻胶等颗粒类：水泥、土类、石粉、蚌壳粉、粉煤灰、石灰乳、体膨型凝胶颗粒、榆树皮粉等,堵剂现状,树脂类：酚醛树脂、脲醛树脂、松香皂、改变岩石润湿性类：甲硅烷、阳离子聚合物、表面活性剂等泡沫类：两相泡沫、三相泡沫、泡沫凝胶等微生物类：如各类细菌其他类：酸类
12、（硫酸、盐酸）、活性稠油、改性水泥等,堵剂现状,一、前 言,控制含水上升规律的因素： 两相流体流度比 （形成非活塞式驱替，正常出水）,一、前 言,储层的非均质性 （形成水窜，非正常出水） 油田开发方法 （人为因素，恶化/改善出水）,控制含水上升规律的因素对策 两相流体流度比 （形成非活塞式驱替，正常出水） 储层的非均质性 （形成水窜，非正常出水） 油田开发方法 （人为因素，恶化/改善出水）,改变水的流度 注聚合物,提高决策的 科学性,调剖堵水 技术,油 井 出 水 方 式,注入水,油,调剖剂,夹层,低渗油层,高渗水层,夹层,近井地带调剖 示 意 图,注入调剖剂 对高渗水层 进行浅层封堵,调后水
13、驱 注入水主要 进入低渗油层,注入水,油,调剖剂,低渗油层,高渗水层,深部调剖示（1）意图,注入调剖剂 调剖剂主要进入 高渗水层,调后水驱 注入水进入低渗油层， 绕过凝胶屏障后，进入 水层，增加了波及体积,低渗油层,高渗水层,注入水,油,调剖剂,深部调驱 （2）示意图,注入调驱剂 调驱剂选择性地 进入高渗透层,调后水驱凝胶在注入水的作用下 发生运移，扩大了注入 水的波及体积,油藏的非均质性普遍存在的现象 储层的非均质性从宏观到微观可分 为不同层次； 不同层次非均质性对不同开发阶段 的影响是不一样的。,一、前 言,储层的非均质性从宏观到微观分类： 1、层间非均质：Ev 开发层系划分 2、平面非均
14、质: Ea 布井方式 3、层内非均质: Ev Ea 调剖堵水 4、孔间非均质：次生大孔道 调剖堵水 5、孔道非均质：驱油效率 三次采油 6、表面非均质：驱油效率 三次采油,非正常出水原因： 油层纵向上非均质性； 次生高渗透通道的形成； 注采单元间的不平衡。,一、前 言,二、高含水期剩余油分布,研究剩余油在不同地质规模存在的空间位置、形态、数量甚至随时间的变化。为调剖堵水技术的成功有否物质基础提供依据第一级：微规模（Micro）矿物颗粒、空隙尺寸扫描电镜、薄片、光刻微观模型研究剩余油在空隙内部 的分布、数量和性质,第二级：小规模（Macro）确定油藏特性：，k , Ct , Pc , krp-So实验室各种岩心实验、驱替实验、测饱和度 第三级：大规模（Mega）注采单元内（间）对流体流动的主要障碍油藏数值模拟、油藏工程测试研究剩余油在实际油藏内的分布状况 第四级：宏规模（Giga）油藏级规模的平均物质平衡、沉积相研究、三维地震,剩余油分布研究成果,1、剩余油（剩余可采储量）丰度分布，剩余油优势场（潜力）分布；2、水淹状况分布图，水相分流强势场分布；3、不同水淹级别下的面积分布；4、不同水淹级别下的储量分布。,
