提高采收率是油氣田開發(fā)永恒的主題。中國工程院院士程杰成說，我國陸上已開發(fā)油田，每提高采收率1個百分點，可增加可采儲量3億噸，相當(dāng)于發(fā)現(xiàn)一個10億噸地質(zhì)儲量的大油田。中國工程院院士袁士義說，老區(qū)提高采收率和新區(qū)規(guī)模有效開發(fā)是原油穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵，我國油氣企業(yè)針對油田開發(fā)面臨的新挑戰(zhàn)，在老油田改善水驅(qū)、化學(xué)驅(qū)、氣驅(qū)、熱采提高采收率等方面持續(xù)創(chuàng)新，催生出許多新機(jī)理、新手段和新方法，見到了良好的初步效果，特別是超級化學(xué)驅(qū)、納米智能驅(qū)油、注二氧化碳混相驅(qū)、頂部注氣重力驅(qū)、注空氣熱混相驅(qū)、地下改質(zhì)等新方法有望發(fā)展成為油田開發(fā)戰(zhàn)略接替，甚至顛覆性提高采收率技術(shù)系列。

在近日召開的2024中國油氣開發(fā)技術(shù)年會上，諸多兩院院士和來自油氣企業(yè)、高等院校、科研院所的專家學(xué)者對此進(jìn)行了深入探討。本版整理形成“從2024中國油氣開發(fā)技術(shù)年會看最新提高采收率技術(shù)”系列報道，今日刊發(fā)首篇關(guān)于改善水驅(qū)的最新技術(shù)，敬請關(guān)注。

□本報記者 程 強 魏佳琪 秦紫函

中國工程院院士袁士義說，今后10~15年，國內(nèi)原油消費年需求仍高達(dá)5.7億噸以上，預(yù)計到“碳中和”時，原油作為原料及燃料年需求仍將在2億噸以上，因此，保持我國原油長期穩(wěn)產(chǎn)意義重大。

截至2022年底，我國累計探明石油儲量471.5億噸，已開發(fā)儲量374.6億噸，標(biāo)定采收率27.6%。2022年，我國原油產(chǎn)量20370萬噸，可采儲量采出程度76.2%，綜合含水率89.5%，剩余可采儲量24.6億噸，儲采比為12.1。在今后相當(dāng)長時期內(nèi)，我國油田水驅(qū)年產(chǎn)量將占總產(chǎn)量的60%以上，仍是原油穩(wěn)產(chǎn)的“壓艙石”，改善水驅(qū)提高水驅(qū)采收率仍是老油田深化開發(fā)的基礎(chǔ)技術(shù)手段，但面臨高含水、經(jīng)濟(jì)性等問題和挑戰(zhàn)。

目前，我國主力油田已處于“雙高”開發(fā)中后期，穩(wěn)產(chǎn)形勢嚴(yán)峻，特別是以大慶油田為代表的傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)儲量油田，綜合含水率和可采儲量采出程度均大于90%，不同類型油藏水驅(qū)矛盾突出，常規(guī)調(diào)控措施適應(yīng)性變差。對此，我國油氣企業(yè)積極攻關(guān)，形成了一系列改善水驅(qū)的提高采收率技術(shù)，有力保障了老油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)。

中高滲透油藏

中高滲透油藏經(jīng)過長期注水和多次加密調(diào)整后，低效無效水循環(huán)嚴(yán)重，剩余油分布復(fù)雜，井網(wǎng)井況和地面管網(wǎng)、設(shè)施老化問題突出，開發(fā)成本控降難度大。

治理高含水、延長油井壽命是中高滲透油藏提高采收率的重點任務(wù)，包括層系、井網(wǎng)、液流方向調(diào)整等二次開發(fā)技術(shù)，需要持續(xù)深入精細(xì)研究和應(yīng)用。

智能分注與調(diào)剖、調(diào)驅(qū)技術(shù)

針對長期水驅(qū)儲層非均質(zhì)性加劇，注水低效、無效循環(huán)嚴(yán)重的生產(chǎn)難題，中國石油推動第三代分注技術(shù)在復(fù)雜油藏、特殊井型的升級，推廣第四代智能分注技術(shù)的礦場應(yīng)用；形成了適合不同類型油藏的均衡波及控制技術(shù)和化學(xué)體系。其中，空氣泡沫驅(qū)、深部調(diào)驅(qū)平均提高采收率4個百分點以上，水驅(qū)開發(fā)油藏自然遞減率、綜合遞減率分別下降2.7和3.1個百分點。

中國海油也形成了以有纜智能測調(diào)為代表的智能分注技術(shù)，實現(xiàn)單層800立方米/日大排量條件下的長效實時測調(diào)和遠(yuǎn)程通信控制，海上智能分注井現(xiàn)場應(yīng)用超700口，智能分采井應(yīng)用超40口，有力支撐了老油田自然遞減率下降至10%以內(nèi)、含水上升率控制在2%以內(nèi)，助力老油田穩(wěn)油控水。

變流線井網(wǎng)立體重構(gòu)技術(shù)

針對老油田長期開發(fā)油水關(guān)系極其復(fù)雜、套損套變問題突出、地面設(shè)施老化嚴(yán)重等系列矛盾，中國石油提出“五重”（重新評價油藏、重選技術(shù)路徑、重構(gòu)層系井網(wǎng)、重調(diào)油藏流場、重組地面流程）技術(shù)路線，發(fā)展形成了變流線井網(wǎng)設(shè)計新理念新技術(shù)，通過構(gòu)建立體式“二三結(jié)合”層系井網(wǎng)，增加了井的效能、延長了生命周期，實現(xiàn)了提高采收率技術(shù)組合發(fā)力。

大慶油田南一區(qū)西部深化河道間和窄小河道刻畫，構(gòu)建層系重組、井網(wǎng)重構(gòu)、流場重建的“三重”開發(fā)調(diào)整模式，優(yōu)化水驅(qū)+三次采油注采精準(zhǔn)調(diào)控，年產(chǎn)量由30.4萬噸躍升至119萬噸。大慶油田南二區(qū)、三區(qū)東部綜合含水率高達(dá)97.7%、地質(zhì)儲量采出程度達(dá)71.7%，立足變流線井網(wǎng)綜合優(yōu)化調(diào)整、水驅(qū)和三次采油提效，方案預(yù)測年產(chǎn)量100萬噸以上穩(wěn)產(chǎn)14年。

同井注采技術(shù)

同井注采是通過特殊裝置對產(chǎn)出液進(jìn)行井下油水分離，將分離出的水在井下直接回注至注水層系，將含油相對較高的油水混合液舉升至地面，實現(xiàn)在生產(chǎn)井筒內(nèi)注水與采油的同步作業(yè)。其關(guān)鍵核心技術(shù)是注采工藝管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計和分離水的回注，中國石油經(jīng)過多年研究，形成了重力沉降式井下油水分離同井注采工藝及配套技術(shù)和工具。

大慶油田在水驅(qū)和聚驅(qū)區(qū)塊開展了同井注采技術(shù)現(xiàn)場試驗，31口同井注采井平均單井產(chǎn)液量下降94.5%，產(chǎn)油量基本保持不變，含水率下降34.1個百分點，地下回注水單耗降低83%，平均井下管柱壽命超過1.5年，最長達(dá)4.9年，收效顯著。

袁士義認(rèn)為，該技術(shù)可以延緩特高含水井的關(guān)井停產(chǎn)時間，將開辟“井下工廠”開發(fā)新模式，有望發(fā)展成為一項有效延長老油田壽命的關(guān)鍵技術(shù)。他建議進(jìn)一步深化該技術(shù)適應(yīng)性研究，特別是在地下形成注采回路以消納分離出的水、區(qū)塊整體實現(xiàn)地下分離及地下驅(qū)油等方面持續(xù)完善整體功能，擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模。

低滲透油藏

低滲透油藏注水水竄水淹規(guī)律復(fù)雜，特低滲透油藏和致密油藏注水補能困難。納米水驅(qū)、聚合物微球驅(qū)、離子水驅(qū)等技術(shù)在改善注入性、增強開采效果和效益方面展現(xiàn)了良好前景，要進(jìn)一步完善升級納米驅(qū)油劑、加深機(jī)理性認(rèn)識、優(yōu)化驅(qū)油體系和方案設(shè)計，持續(xù)擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模，同時研究試驗納米水+、更深部納米聚合物微球調(diào)驅(qū)、離子水+微泡復(fù)合驅(qū)等升級技術(shù)，努力實現(xiàn)更大幅度提高水驅(qū)采收率。

超低滲油田壓驅(qū)滲一體化技術(shù)

針對超低滲透油藏和致密油藏難以建立驅(qū)替系統(tǒng)的瓶頸，中國石油形成了以再造縫網(wǎng)體積開發(fā)、應(yīng)力場滲流場重構(gòu)組合壓裂、全方位驅(qū)滲結(jié)合補能等為核心的壓驅(qū)滲一體化開發(fā)技術(shù)，在長慶、大慶等油田應(yīng)用，實現(xiàn)產(chǎn)量、采收率大幅提升，采油速度由0.23%升至0.97%，采收率可提高12個百分點。

濟(jì)陽特低滲透油藏效益開發(fā)技術(shù)

濟(jì)陽特低滲透油藏儲量達(dá)6.7億噸，油藏類型豐富，沉積類型以灘壩砂、砂礫巖為主。中國石化圍繞特低滲油藏效益建產(chǎn)，形成了壓驅(qū)注水、大斜度井增能壓裂等提產(chǎn)能、增效益開發(fā)技術(shù)系列，“十四五”期間年均動用儲量2000萬噸以上，年均新建產(chǎn)能40萬噸/年，平衡油價降至50美元/桶以下，有力支撐了“十四五”末低滲透年產(chǎn)量重上400萬噸。

其中，針對灘壩砂油藏埋藏深、物性差、豐度低、效益建產(chǎn)難度大的特點，形成了壓驅(qū)注水開發(fā)技術(shù)、組合縫網(wǎng)壓裂技術(shù)、二氧化碳高壓混相驅(qū)技術(shù)，實現(xiàn)了低豐度灘壩砂油藏單井初產(chǎn)超10噸/日。針對砂礫巖油藏連通關(guān)系復(fù)雜、產(chǎn)能差異大、產(chǎn)量遞減快的特點，形成了大斜度井增能壓裂技術(shù)、直井多級多段壓裂技術(shù)，砂礫巖油藏單井產(chǎn)能提升5倍，實現(xiàn)突破。

納米水驅(qū)技術(shù)

研究認(rèn)為，特低滲透油藏和致密油藏，水“注不進(jìn)”是因為水分子的強氫鍵締合作用，油“采不出”是因為油分子相互作用，都形成了“超級弱凝膠”。

解決思路是構(gòu)建納米級材料載體，破壞或減弱水分子的強氫鍵締合作用，形成“小分子水（納米水）”，破壞或減弱油分子的相互作用，形成“小分子油（納米油）”。

中國石油研制出具有破壞或減弱水分子強氫鍵締合作用的第一代納米驅(qū)油劑iNanoW1.0，在姬源油田超低滲透油藏、瑪湖致密油藏和大港復(fù)雜斷塊低滲油藏進(jìn)行了現(xiàn)場試驗，大幅降低了注入壓差。其中，在姬源油田開展了10注36采“納米水”現(xiàn)場試驗，3年多持續(xù)見效，階段凈增油2428噸，控遞減增油8624噸。他們還在“納米水”的基礎(chǔ)上，研制出“納米水+聚合物、天然氣”等驅(qū)油體系，拓寬了“納米水”驅(qū)油技術(shù)的應(yīng)用范圍。

離子匹配水驅(qū)

離子匹配水驅(qū)的原理方法是，通過注入水與地層水之間的離子匹配和交換，調(diào)整低滲透油藏油、水、巖石界面的電荷密度，降低油、水、巖石間界面分子作用力，改變潤濕性，從而達(dá)到剝離殘余油膜、降低殘余油飽和度的目的。

離子匹配水驅(qū)已在吉林、長慶等油田多個區(qū)塊開展了礦場試驗，均見到較好效果。其中，在吉林油田低孔低滲油藏開展的5注15采先導(dǎo)試驗，預(yù)計可提高水驅(qū)采收率5個百分點。

聚合物微球驅(qū)

針對低滲透儲層致密、非均質(zhì)性強導(dǎo)致的水驅(qū)不均突出矛盾，中國石油研制出納米聚合物微球系列產(chǎn)品，通過蠕變運移、吸附聚集、膨脹架橋、表面效應(yīng)耦合等作用增大優(yōu)勢水道流動阻力，使注入水發(fā)生液流轉(zhuǎn)向，達(dá)到擴(kuò)大水驅(qū)波及范圍目的。

該技術(shù)現(xiàn)已發(fā)展成為集產(chǎn)品研發(fā)、機(jī)理深化、工藝創(chuàng)新、數(shù)智配套于一體的深部調(diào)驅(qū)技術(shù)，累計實施2.2萬井次，實施區(qū)域年均自然遞減率下降2個百分點以上，完全成本降低2.6美元/桶，含水上升率下降0.9個百分點。

深層油藏

中國石油大學(xué)（華東）副校長戴彩麗介紹，注水（注氣）是深層、低滲透油藏補充能量主要方式，但儲層非均質(zhì)性嚴(yán)重，竄流問題日益突出，竄流制約采出程度不足20%，遠(yuǎn)低于中淺層常規(guī)油藏。

凍膠（凝膠）是行業(yè)應(yīng)用最廣的儲層非均質(zhì)調(diào)控“良藥”，是由聚合物和交聯(lián)劑在油藏條件下形成的三維網(wǎng)狀黏彈體。而深層油藏高溫（超過120攝氏度）高鹽（礦化度超過20萬毫克/升）、低滲基質(zhì)縫網(wǎng)復(fù)雜介質(zhì)，傳統(tǒng)凍膠面臨易失穩(wěn)破壞、有效期短、地下成膠快、深部運移差、調(diào)控作用距離有限等關(guān)鍵難題。

中國石油大學(xué)（華東）團(tuán)隊研制了凍膠關(guān)鍵材料，研發(fā)了納米雜化提升凍膠耐溫抗鹽方法，發(fā)明了鉻凍膠、酚酪樹脂凍膠和納米雜化凍膠等系列凍膠體系，可滿足不同油藏條件，耐溫抗鹽極限提升至160攝氏度、30萬毫克/升，穩(wěn)定期由6個月延長至1年以上。

針對預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒地下交聯(lián)不可控、聚合物微球尺寸小等問題，研發(fā)了多尺度自生長凍膠分散體系，最高耐溫抗鹽達(dá)180攝氏度、30萬毫克/升，自生長倍數(shù)在20~100倍，并實現(xiàn)移動工廠生產(chǎn)、實時智能匹配注入。

針對單一凍膠體系無界面活性、洗油效果差的問題，研發(fā)“凍膠分散體+”技術(shù)，如和泡沫驅(qū)、化學(xué)驅(qū)、二氧化碳驅(qū)結(jié)合等。

凍膠分散體系控水增油技術(shù)在塔河油田YT2區(qū)塊（溫度130攝氏度、礦化度22.6萬毫克/升）應(yīng)用，有效期超兩年，兩輪增油8551噸，產(chǎn)出投入比10.8。勝利油田河74低滲透區(qū)塊水淹水竄井占比42%，平均含水率75.3%，5個井組實施整體控水措施后，含水率下降31.8個百分點，日產(chǎn)油由27.8噸增至57.9噸，累計增油超5000噸，產(chǎn)出投入比6.2。中國海油潿洲油田含水率超90%，使用凍膠分散體生產(chǎn)注入一體化橇裝裝置后，日增油30立方米、減水150立方米。中國海油稱：該技術(shù)實現(xiàn)由傳統(tǒng)陸地生產(chǎn)、平臺注入的井口調(diào)驅(qū)方式向平臺生產(chǎn)、在線注入、實時調(diào)整的產(chǎn)注一體化調(diào)驅(qū)新模式轉(zhuǎn)變，作業(yè)工期縮減約40%，綜合成本降低超50%。

海上油田

海上在生產(chǎn)油田中，陸相砂巖和海相砂巖儲量占比大（占比88%）、產(chǎn)量占比高（占比75%），是國內(nèi)海上油氣產(chǎn)量的壓艙石、穩(wěn)定器。

中國海油構(gòu)建了陸相砂巖油田注水高效開發(fā)模式，形成了陸相沉積油氣藏精細(xì)描述、叢式井網(wǎng)加密調(diào)整、高含水期穩(wěn)油控水等技術(shù)體系，近10年主力油田采收率由27%提高至37%以上，累計產(chǎn)量達(dá)5.2億噸，支撐渤海油田建成我國第一大原油生產(chǎn)基地。

構(gòu)建了海相砂巖天然水驅(qū)“少井高產(chǎn)”開發(fā)模式，形成了海相沉積低幅構(gòu)造油藏精細(xì)描述、少井高速開發(fā)理論、特高含水期精細(xì)挖潛等技術(shù)體系，主力油田采收率平均達(dá)60%以上，累計產(chǎn)量達(dá)3.7億噸，支撐南海東部油田5年增產(chǎn)原油近500萬噸。

從錦州25-1南到渤中19-6，中國海油實現(xiàn)了海上潛山油田注水開發(fā)到潛山氣田循環(huán)注氣開發(fā)模式的轉(zhuǎn)變，形成了連續(xù)尺度裂縫網(wǎng)絡(luò)精細(xì)描述、縫網(wǎng)均衡注采及優(yōu)化調(diào)控、安全高效鉆完井等潛山油氣藏開發(fā)技術(shù)體系，支撐動用油氣儲量超5億噸，2025年、2030年產(chǎn)量將達(dá)500萬噸油當(dāng)量、700萬噸油當(dāng)量。

中國海油還構(gòu)建了適合我國海洋油氣田開發(fā)的4種深水經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)模式，實現(xiàn)由合作開發(fā)向自營開發(fā)的跨越，海洋油氣開發(fā)全面進(jìn)入“超深水時代”。

下一步，中國海油將重點推進(jìn)智能分注分采、智能流場調(diào)控、二次開發(fā)調(diào)整、新型化學(xué)驅(qū)等關(guān)鍵舉措，大力提升精細(xì)化管理水平，實現(xiàn)老油田硬穩(wěn)產(chǎn)，夯實油氣產(chǎn)量基本盤。