氣藏提高采收率技術(shù)與方法綜述

氣藏提高采收率技術(shù)與方法綜述

1采用工藝技術(shù)和方法進(jìn)行氣藏采收率管理的基礎(chǔ)19世紀(jì)是天然氣時(shí)代。天然氣作為一種更清潔、更優(yōu)質(zhì)、更經(jīng)濟(jì)的能源和化工原材，在經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。由于絕大部分氣藏屬低滲透和水驅(qū)氣藏,采收率低,此外我國(guó)天然氣消費(fèi)量又逐年上升。因此EGR有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。EGR(en-hancedgasrecovery)即提高氣藏采收率,指在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下,在水驅(qū)或氣驅(qū)等天然能量開(kāi)采的氣藏采收率基礎(chǔ)上,采用工藝技術(shù)和方法,以實(shí)現(xiàn)提高氣藏采收率的技術(shù)、方法或工藝過(guò)程。油藏天然能量開(kāi)發(fā)被稱(chēng)為一次采油,注水補(bǔ)充能量開(kāi)發(fā)被稱(chēng)為二次采油,注氣或化學(xué)驅(qū)開(kāi)發(fā)被稱(chēng)為三次采油或EOR。針對(duì)采氣來(lái)講,依靠天然能量開(kāi)發(fā)被稱(chēng)為一次采氣,水淹復(fù)產(chǎn)、注水、注氣、注化學(xué)劑、堵水等以及提高剩余氣采收率或動(dòng)用程度的技術(shù)與方法被稱(chēng)為EGR。油藏采收率為驅(qū)油效率和波及效率的乘積,EOR就是圍繞提高波及效率(如化學(xué)驅(qū))和驅(qū)油效率(如氣驅(qū))進(jìn)行工作。針對(duì)中、高滲透氣藏,只要有井生產(chǎn),就會(huì)產(chǎn)生壓力降,因此可認(rèn)為波及效率為100%,這種類(lèi)型的氣藏打加密井只能提高采氣速度,不能提高采收率;針對(duì)低滲透致密氣藏,由于壓力波及范圍較小,打加密井或水平井可以增加波及體積從而提高氣藏采收率;針對(duì)干氣氣藏,沒(méi)有水驅(qū)或注入介質(zhì),不存在驅(qū)氣效率問(wèn)題,采收率較高,剩余氣分布與壓力成正相關(guān)關(guān)系,可以用壓力分布來(lái)描述剩余氣分布;針對(duì)水驅(qū)或注氣驅(qū)氣藏存在驅(qū)氣效率問(wèn)題,此類(lèi)氣藏剩余氣分布就不能用壓力分布來(lái)表示,而應(yīng)當(dāng)用剩余氣豐度來(lái)描述。因?yàn)樗?qū)氣效率不高,容易形成水封氣。因此采收率較低。筆者系統(tǒng)調(diào)研了目前已開(kāi)發(fā)的主力氣藏低滲透氣藏、凝析氣藏、邊底水氣藏EGR技術(shù),結(jié)合氣藏實(shí)例分析,總結(jié)了不同類(lèi)型氣藏提高采收率技術(shù)對(duì)策,并提出EGR發(fā)展建議。2低滲透致密氣藏增產(chǎn)增收技術(shù)低滲透氣藏產(chǎn)量在我國(guó)天然氣產(chǎn)量構(gòu)成中比例逐年上升,業(yè)內(nèi)專(zhuān)家預(yù)計(jì)我國(guó)未來(lái)天然氣穩(wěn)產(chǎn)增長(zhǎng)將更多地依靠低滲透氣田,因此低滲透氣田將是我國(guó)未來(lái)天然氣勘探開(kāi)發(fā)的主要對(duì)象。低滲透氣藏具有非均質(zhì)性、泥質(zhì)含量高、低孔滲、高毛細(xì)管力、高含水飽和度、氣水分布復(fù)雜等地質(zhì)特征。具有自然產(chǎn)能低、壓力下降快、產(chǎn)量遞減快、開(kāi)發(fā)中后期井筒積液嚴(yán)重等開(kāi)發(fā)特征。如果開(kāi)采方式不合理,可能導(dǎo)致氣藏過(guò)早大規(guī)模水竄,氣藏廢棄壓力很高,采收率低。低滲透氣藏一般需要經(jīng)過(guò)一定增產(chǎn)措施后才能獲得有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的氣產(chǎn)量,常用的方法是打水平井和對(duì)直井進(jìn)行壓裂。針對(duì)低滲透氣藏的增產(chǎn)措施已貫穿于從地質(zhì)研究、鉆井、完井、氣藏工程等直到氣藏停產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程,其主要作用是增大氣體在儲(chǔ)層段的滲透能力,以增加單井產(chǎn)量、最終采收率,最終提高經(jīng)濟(jì)效益。低滲透氣藏的EGR技術(shù)策略總結(jié)如表1所示。針對(duì)我國(guó)低滲透砂巖氣藏地質(zhì)與開(kāi)發(fā)特征,借鑒目前致密天然氣開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn),提出以下幾點(diǎn)建議:1)低滲透致密氣藏豐度低,非均質(zhì)嚴(yán)重,要突破富集區(qū)優(yōu)選和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù),將適合經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的有利區(qū)域優(yōu)先開(kāi)發(fā)。2)致密氣藏流動(dòng)能力差,存在啟動(dòng)壓力和應(yīng)力敏感等問(wèn)題,傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)滲流理論遇到挑戰(zhàn),有必要發(fā)展非連續(xù)介質(zhì)流動(dòng)理論。3)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用表明水平井是開(kāi)發(fā)低滲透致密氣藏的重要手段,應(yīng)形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的水平井分段壓裂技術(shù)和直井多層壓裂技術(shù)。4)低滲透致密氣藏井?dāng)?shù)多,控制面積小,井網(wǎng)加密是提高采收率重要手段,研究井網(wǎng)加密技術(shù)經(jīng)濟(jì)極限很有必要。5)井下節(jié)流技術(shù)已在蘇里格廣泛推廣應(yīng)用,節(jié)約了投資,簡(jiǎn)化了流程,取得很好的應(yīng)用效果,值得進(jìn)一步推廣。6)低滲透氣藏產(chǎn)能低,效益差,許多氣藏處于經(jīng)濟(jì)效益開(kāi)發(fā)的邊沿,要全過(guò)程推行降低成本開(kāi)發(fā)技術(shù)。7)我國(guó)水源缺乏,大型水力壓裂水源不足,建議推廣研究層內(nèi)爆炸增產(chǎn)技術(shù)。3凝析氣藏提高采收率技術(shù)策略凝析氣藏是一種特殊、復(fù)雜且經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高的氣藏。目前我國(guó)已發(fā)現(xiàn)的凝析氣資源大多集中在新疆和海上,尤其是在塔里木盆地,地層氣中凝析油含量高、儲(chǔ)量大,在全國(guó)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。我國(guó)的凝析氣藏多屬凝析油含量中偏低的飽和凝析氣藏,且多采用衰竭方式開(kāi)發(fā),采收率低,有的已處于開(kāi)發(fā)中、后期,如何提高凝析氣藏氣采收率和凝析油采收率已成為關(guān)鍵問(wèn)題［１６－１７］。凝析氣藏由于在開(kāi)發(fā)過(guò)程中會(huì)發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)相變,開(kāi)發(fā)機(jī)理十分復(fù)雜,開(kāi)發(fā)難度大,因此不可避免地會(huì)出現(xiàn)很多影響產(chǎn)能和凝析油采收率的問(wèn)題,例如:液相傷害、水合物堵塞、井筒積液和氣竄。開(kāi)發(fā)好凝析氣藏,需要綜合考慮凝析氣藏的地質(zhì)條件、氣藏類(lèi)型、凝析油含量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo),編制較好的開(kāi)發(fā)方案。凝析氣藏同時(shí)產(chǎn)天然氣和凝析油,經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高,但開(kāi)發(fā)機(jī)理很復(fù)雜,存在著凝析油氣體系的相態(tài)變化和反凝析現(xiàn)象。對(duì)高含凝析油的凝析氣藏,要盡可能地防止地層壓力降至露點(diǎn)壓力以下,以避免大量凝析油損失在地層中,同時(shí)對(duì)有邊底水的凝析氣藏還要防止邊底水的侵入。凝析氣藏EGR技術(shù)策略總結(jié)如表2所示。以下是凝析氣藏提高采收率的幾點(diǎn)建議:1)保持壓力開(kāi)發(fā)是提高凝析油采收率的重要方法,但注干氣反蒸發(fā)機(jī)理的實(shí)驗(yàn)與理論與現(xiàn)實(shí)有些不符,比如牙哈氣田注干氣凝析油采收率就比預(yù)測(cè)的高,有待于進(jìn)一步研究在線(xiàn)注氣蒸發(fā)的直接測(cè)試技術(shù)。2)注氣過(guò)程中重力超覆也是近年發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象,理論模型無(wú)法描述,這涉及重力分異理論、非平衡相態(tài)和非平衡擴(kuò)散理論,但這些方面理論還未取得明顯突破。3)近年出現(xiàn)一些縫洞型、裂縫性、低滲透凝析氣藏,其機(jī)理與傳統(tǒng)的砂巖相比更為復(fù)雜,有必要加強(qiáng)研究提高采收率技術(shù),裂縫凝析氣藏單井吞吐不利于提高凝析油采收率。4)注水開(kāi)發(fā)凝析氣藏對(duì)相態(tài)影響較小,氣油比不上升,但大部分氣藏水驅(qū)會(huì)造成波及效率的下降,在高滲透和重力驅(qū)的條件下可考慮使用,但使用時(shí)要慎重。5)解除凝析氣井污染的新技術(shù)研究,將提高凝析油采收率與提高氣藏采收率同等對(duì)待,改變凝析氣藏采收率只重視提高凝析油采收率的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。6)表2中雖然列出了現(xiàn)發(fā)表的EGR技術(shù),有些還處于評(píng)價(jià)研究階段,還未投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,應(yīng)用時(shí)要針對(duì)具體的氣藏情況,考慮現(xiàn)有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件來(lái)確定是否值得實(shí)施。4提高邊、底氣流藏采收率技術(shù)我國(guó)大多數(shù)氣藏均屬不同程度的水驅(qū)氣藏,其中邊底水活躍的氣藏占40%~50%。國(guó)內(nèi)邊底水氣藏主要為背斜圈閉,且多有斷層發(fā)育。大部分該類(lèi)氣藏的孔隙度和滲透率偏低,非均質(zhì)性較強(qiáng),為水侵活躍氣藏,地層水多以沿裂縫上竄的形式侵入氣藏,對(duì)氣藏采收率影響較高。與氣驅(qū)氣藏相比較,邊、底水氣藏具有采氣速度低、產(chǎn)能遞減快、采收率低、水氣比上升明顯、投資大和成本高等特點(diǎn)。因此,在開(kāi)發(fā)過(guò)程中要特別注意氣井和氣藏的產(chǎn)水動(dòng)態(tài),加強(qiáng)水的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和治水技術(shù)研究。我國(guó)邊底水氣藏大多數(shù)已進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期階段,面臨水侵現(xiàn)象嚴(yán)重,而采取人工排水采氣技術(shù)更應(yīng)注意各種排水工藝的技術(shù)特點(diǎn)以及適應(yīng)條件,以便取得最好的排水效果。通過(guò)多年的研究和發(fā)展,目前國(guó)內(nèi)外都已形成了各自的提高邊底水氣藏采收率的技術(shù)。其針對(duì)邊底水氣藏的EGR技術(shù)策略總結(jié)如表3所示。以下是提高邊、底水氣藏提高采收率的幾點(diǎn)建議:1)規(guī)范水淹氣藏的再生產(chǎn)技術(shù),加速排水采氣,使儲(chǔ)集層壓力降低到含水層的影響以下,當(dāng)?shù)貙訅毫M(jìn)一步降低,圈閉氣膨脹進(jìn)入氣井。這個(gè)方法已經(jīng)在美國(guó)和蘇聯(lián)的很多氣田中獲得應(yīng)用。2)利用氣水兩相滲流阻力阻水,注非烴氣體驅(qū)替天然氣,把氮?dú)庾⑷霘馑g,利用氮?dú)馀c甲烷的比重差,氮?dú)舛稳雀羲烛?qū)替天然氣。這個(gè)方法已經(jīng)應(yīng)用于俄羅斯的梅德維日氣田。3)開(kāi)展邊、底水氣藏?cái)?shù)值模擬和物理模擬研究,建立數(shù)值化巖心結(jié)合物理模擬、氣藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)所特有的仿真模擬屬性與排水采氣和排水找氣相結(jié)合的水侵機(jī)更有研究新方法。4)加強(qiáng)新型排水采氣工藝技術(shù)研究,包括組合排水采氣、連續(xù)油管深井排水采氣、超聲波排水采氣、球塞氣舉排水采氣、氣舉凡爾技術(shù)。5)試驗(yàn)底水氣藏雙完井方式,Armenta等人提出的一種提高氣藏采收率的新方法,即在井底安裝一個(gè)有井底水槽的排水系統(tǒng)和注入系統(tǒng)的雙完井方式。6)通過(guò)注入化學(xué)劑改變井底儲(chǔ)層濕潤(rùn)性,將氣相變成潤(rùn)濕相,確保出水后氣相的滲流能力。5透氣性和邊底氣體藏egr1)EGR的定義和剩余氣描述方式與EOR的定義及描述方式都不同,應(yīng)用時(shí)不能直接套