油藏开发缘何“油”刃有余

华北工程院培育优势技术挖潜老油田实录

  9月初,从海南福山油田传来消息,由华北工程技术研究院(简称华北工程院)承担的福山油田井下作业工程设计与技术支持项目,顺利通过甲方验收。由此,华北工程院打开了海南福山技术服务市场。

  截至10月10日,华北工程院已完成福山油田试油、压裂、带压作业、下泵优化等工程设计58井次,井下作业方案论证10余井次。

  抗腐蚀

  让井筒杆管“祛腐纳新”

  油田开发进入中后期,高含水不仅是油井持续稳产的“拦路虎”,也是导致井筒杆管腐蚀结垢加剧的“腐蚀剂”。由此,个别油水井被迫陷入腐蚀断脱、漏失的“焦虑期”。据统计,此前华北油田30%的油井出现腐蚀结垢现象,检泵周期明显缩短。

  今年年初,鉴于部分油井杆管腐蚀、结垢严重(检泵周期最短仅为65天)已经直接影响到油田正常生产,尤其是作业成本居高不下,华北工程院成立防腐阻垢技术项目组,开展缓蚀阻垢剂配方现场应用攻关。

  防腐阻垢技术是缓蚀成分通过极性基团吸附在金属表面,而非极性基团由金属表面向溶剂排列,形成保护膜起到缓蚀作用。阻垢成分一方面通过螯合或络合作用,把产生沉淀的金属离子变成可溶性的离子,抑制沉淀产生;另一方面是通过晶体变形作用破坏晶体正常增长,防止或减轻杆管结垢。

  如何破解油井更换杆管高成本的困局?

  华北工程院对采油厂“问题井”展开摸底排查,随后对油井水质离子分析监测、现场腐蚀产物及垢样分析,诊断出不同油井的腐蚀结垢原因。有针对性地通过室内动静态腐蚀试验、阻垢试验等进行药剂优选,并对效果较好的药剂进行复配,完成了药剂间的配伍性试验,为不同“体质”的油井开出对症药方。

  与此同时,科研人员对井筒铁离子与腐蚀速率进行比对,建立了油井防腐防垢加药周期和加药量的确定方法,自主研发设计了移动式自动加药装置及控制系统,使油井加药实现了“一键式”全自动控制,操作简单快捷,加药剂量控制更精细,做到单井加药数据收集和无线远程入库,提高了这项技术的实用性和精准度,也为今后大数据应用分析和合理制定加药方案提供了可靠的数据支持。

  截至9月中旬,这项技术在华北油田应用420余口油井,平均检泵周期由措施前的181天延长到措施后的834天,累计减少检泵作业1521井次,投入产出比达15.6,经济效益显著提升。

  降能耗

  让“出血点”变成“聚宝盆”

  注水是油田实现持续稳产的重要举措之一,在老油田开发中作用越来越重要。但注水又是油田生产用电的耗能大户,目前华北油田每年注水量3070万立方米,注水系统耗电量约占油田总电量的30%至40%。

  随着油田滚动开发建设提速,泵站的机泵设备型号多、类别杂,加之小断块的应运而生,导致单井注水量与注水压差增大,个别注水站存在能耗高、效率低的问题,使老油田注水系统效率陷入“出血”状态。

  2005年,华北油田应用注水系统仿真优化软件——油田注水系统效率节能降耗技术,破解了油田注水管网摩阻损耗大、泵压增高、管网能耗大的难题。截至9月中旬,华北工程院已完成35座注水站改造任务,节电8925万千瓦时,直接创造经济效益6693.75万元。

  如何让高能耗的“电老虎”俯首帖耳?华北工程院以机泵、管网能耗为突破口,研发了注水系统机泵、管网高效仿真优化技术。并在前期研究成果的基础上,对油田注水地面地下诊断、评价一体化技术进行完善,形成了井筒效率计算分析方法、储层效率计算模型、系统仿真优化软件 、注水系统效率测试仪4项先进技术。同时,随着智慧油田建设的推进,华北工程院加快注水站能效在线分析系统研究,最终实现了注水系统地面、地下一体化能效实时在线分析集成技术。

  值得一提的是,2011年至今,华北工程院对22座注水站注水系统实施技术改造,注水系统效率平均提高5.1个百分点,油田注水系统效率为55.1%,达到集团公司经济运行标准。

  多氢酸

  让低孔低渗油藏“让路”

  华北油田以砂岩油藏为主体,而砂岩油藏中又以复杂断块、低孔低渗油藏为主。因此,低孔低渗油藏成为老油田开发过不去的坎。解决低孔低渗油藏注采矛盾的传统压裂技术,不仅会导致对应油井含水上升快,而且中高渗注水井常规酸化又存在与地层矿物反应速度快、范围小的难题,很难适应低孔低渗油藏开发。

  面对低孔低渗砂岩油藏开发的“高门槛”,华北工程院群策群力,整合优质资源,研发出低孔低渗砂岩油藏注水井降压增注的复合有机磷酸,也就是能够在地层下保持低浓度鲜酸液、处理半径在10米至20米的绿色环保多氢酸酸化技术。施工后,即可恢复注水,不仅作业时间短,而且不返排,符合安全环保标准要求。

  位于同口油田的西柳10区块属典型的低孔低渗油藏。华北工程院以此作为试验场,从酸液配方针对性、有效性入手,优化出以断块为单元、层系为目标的40多个配方体系,展开酸化强度优选,降低酸液使用成本。对注水井全周期数据进行分析,不断优化单井施工工艺,创新预处理酸+多氢酸+目标添加剂多级段塞式酸化工艺,增强了酸液配方的针对性,极大地提升了酸化措施效果。

  与此同时,华北工程院延伸实用技术“嫁接”,研发了国内首创的井口不承压装置及配套酸化工艺,解决了注水井压裂时井口额定工作压力低、无法满足高压作业等多个难题。工艺应用后,井口最高压力达到39.6兆帕,施工当天恢复注水,平均减少占井周期21天,实现了不泄压、不动管柱作业,大幅降低作业成本,缩短施工周期。

  截至9月中旬,多氢酸降压增注技术累计应用183口井,施工有效率100%,酸后单井日均增注18.6立方米,压力下降11.7兆帕,注水系统效率平均提高10.8%,平均单井年节电2.9万千瓦时,对应油井增油近6.1万吨。其中,井口不承压装置及配套酸化工艺技术应用63井次,单井节约作业成本近15万元。

  专家视点

  吴郁(华北工程院总地质师):华北油田作为有着40多年油龄的老油田,面对新增储量多以低渗透、复杂岩性油藏为主,开发难度很大,效益不高的诸多矛盾。如何让高含水、高采出程度的老油田实现高效开发?

  稳产的同时,持续降低生产成本是必由之路。华北工程院在延长抽油机井检泵周期方面,研发了提高抽油机系统效率技术、防腐阻垢技术等一系列实用型新技术,实现了检泵周期988天和系统效率29%的一流生产指标。目前又研发出抽油机井智能变速运控制技术,为数千口抽油机井节能降耗带来了曙光。

  在水井治理方面,低渗油藏注不够水、注不好水将直接导致产量递减快、效益差,高渗油藏地面管网能耗损失大。为此,我们通过推广注水系统效率优化技术,并采取以“深穿透、低伤害”多氢酸为主的一体化增注工艺技术,为老油田持续提质增效提供新动能。

  华北油田油藏类型多、复杂多样,每个生产阶段都需要工程技术的不断改进完善来适应需求,技术的发展将更精细、更具针对性。抽油机智能化控制将使机采能耗降至更低,注水系统的整合优化会使系统更加节能高效,适应高泥质含量储层的多氢酸改良配方为更大规模的应用创造了条件。

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