独门工艺显神威
2005-09-30 19:26 作者:王茜 古丽克孜 郭京瑞 来源:新疆石油报

  油井的“一生”都与采油工艺有难解之缘,如何让它青春常在,是采油工艺研究院攻关的方向。自1965年建院,科研工作者“对症下药”,为油田提供出配套、系列的新技术、新工艺、新工具,解决了油井一个又一个的“疑难杂症”―――

  克拉玛依油井数居全国第二,但单井日产量平均只有2―3吨,采油工艺研究院院长刘富说:“克拉玛依油田先天不足,油层特性决定了必须发展独有的油田工艺。”

  重油热采:科技转化为生产力的经典之作

  上个世纪50年代末,地质工作者已在准噶尔盆地西北缘浅层发现了可观的重油资源,因没有开采手段,这些资源只有静静躺在地下。从那时起,采油工艺的研究工作者便开始了热力法开采重油的研究。

  已退休的程锐还记得,1965年,刚参加工作的她便参与了火烧油层试验。

  当时,近百名来自全国各油田的专家和科研大队的工作者在黑油山纪念碑以北一带,热火朝天地进行着注蒸汽吞吐等浅层重油开采项目的试验。指挥部、办公室、宿舍就设在现在黑油山公园一带的一片地窖里,他们每天在小书包里装上馍馍、发糕、咸菜,步行到三四公里外的试验区上班。

  生活困难和自然条件的恶劣可以不放在心上,但科研条件的简陋阻碍着发展的脚步。

  去现场做试验前,先要进行室内模拟,现在的三维、仿真技术已可乱真,但那时的模拟却是简陋的。

  他们用原油和砂按一定的参数配出油砂来摹仿油层,然后把油砂塞进一两米长的大套管内,套管上开着测温孔、注气孔等提取参数。再后来,他们围出一个直径两三米的大铁筒,把油砂注进去,插上油管表示各类井,观察油水走向。到1965年,在黑油山纪念碑附近进行了室外露头试验,他们用压风机向井里鼓风,把油层挖开,观察油水产出状况及火烧后形成的各带分布状况。

  1978年,火烧油层实验最终因设备不过关停止了。20年的研究为紧跟上来的注蒸汽开发积累了经验。“我们过去搞了十多年重油,但没有重大突破。如果我们这些人再搞不出来,就愧对党的培养,愧对子孙后代。”这段话是采研院享受政府津贴的专家彭顺龙在80年代初讲的。那时起他从搞井下工具转向了重油热采的攻关。

  1983年4月,九浅一井获得重油工业油流,由此发现了六?九区重油资源,11月在九浅一井进行的蒸汽单井吞吐试验首获成功,单井日产18吨,证明了这个区块特别适合注蒸汽开采。

  彭顺龙以饱满的热情投入到新的研究领域中,同事们给他起了个外号叫“原子弹”,来形容他瘦小的身体中蕴涵的巨大的工作能量。

  计算机编程对他这个1958年毕业的大学生来说是一门新课。为了解决热采中饱和水蒸汽计量的问题,他用半个月时间啃完教材,编出了《饱和水蒸汽分井计量》实用计算程序,迅速投入生产。

  自造的锅炉小,温度、压力小,一度严重阻碍了研究的进展。1983年秋,他随局内组织的考察组去美国考察热采技术,引进了当时最先进的两台大型供热锅炉,一小时注蒸气量可达9吨,干度达80%。

  从这时起,克拉玛依的重油开采水平开始与世界接轨。

  到1986年,九区已形成30万吨产能,热采大队发展到1200人,形成工业生产规模。

  这场重油热采工艺技术研究试验攻坚战,经过“六五”到“七五”的努力,研究试验成功了具有克拉玛依油田特色的浅层重油注蒸汽热采配套技术。

  1986年11月,局重油公司成立。这一过程被誉为科技转化为生产力的经典之作。

  井下工具:医出一个个“油娃娃”

  工艺离不开工具,油田开发的每一个阶段,采研院都研制出配套的工具,为工艺的发展提供了可能性。至今,克拉玛依油田的井口装置、井下工具基本都由采研院提供。

  上个世纪六十年代初,油田产量急剧下降,其中一个原因就是片面追求高产而使用了大油嘴井口。1966年,科研人员和机械厂工人协作,研制小井口。1969年研制成功,并投入定型生产。

  从那时起,研制适合本油田应用的工具一直是采研院主攻的方向。

  七十年代后期,油田全面转抽,采研院研制出各类与抽油工艺相配套的井口、泵、闸阀,至今已形成从小井眼到大井眼,从低压井到高压井,从浅井到深井,从常温井到注蒸汽高温井等一整套的井口装置。

  六十年代,为解决笼统注水造成的油层内部三大矛盾,油田实施了分层注水,采研院研究出了分层注水工具并加以配套,形成了克拉玛依独有的空心配水技术,有效地解决了油井水淹水窜问题,保证了油田长期稳产。

  后来,针对井况越来越复杂的现状,采研院发展的各类井下管柱,满足了不同层位、不同注水量的需求,使分层越来越细,注水越来越均匀,驱油效果越来越好。

  彩2282井是一口侧钻水平井,含水达99%。今年6月28日,井下管柱所可钻室接到彩南油田发来的传真,要求对其采取封堵增产措施。这是一次标准的老井挖潜作业。

  可钻室的侯万勇等3人连夜赶到彩南。

  由于侧钻水平井工艺复杂,投入大,井上一般使用国外生产的工具。然而在本次作业中,侯万勇他们使用了采研院针对侧钻水平井设计的工具―――可悬挂尾管完井封隔器。它对以前的工具在结构尺寸方面做了改进,创新点是在封隔器上悬挂住了割缝管,防止地层坍塌。

  7月1日,他们将封隔器下到井里,当天产油12吨,远远超出甲方最初的预计。甲方很高兴,夸他们把一个奄奄一息的“老人”医成了欢蹦乱跳的“油娃娃”。

  深部调剖:老区稳产的必备良药

  1997年,潘竞军从中科院化学所拿到博士学位回到采研院油田化学所,他暗下决心要学有所用。

  油田化学的攻关方向是采用堵水、调剖的方式调整层间矛盾,达到增油的目的。对于克拉玛依这样一个已开发四十多年的非均质砾岩油田来说,调剖手段高明与否,直接影响着老区稳产效果。

  克拉玛依油田从50年代末开始经历了油井堵水阶段,水井调剖、对应油井堵水阶段,整体区块调剖、对应油井堵水三个阶段,至今大部分油井进入中、高含水期,单纯的堵、调技术已不能满足油田需要,对深部调剖的研究迫在眉睫。

  面对深部调剖的挑战,两个难题横亘在潘竞军眼前。一是堵剂用量数十倍增大,需要长时间注入,如何延缓堵剂凝胶时间?另一个是设备费、运输费成本高,而且用泵车打,压力不稳,会对低渗油田造成很大伤害。

  从系统构思入手,潘竞军明白首先必须解决堵剂的问题,其核心是如何使堵剂与岩石化学反应的程度低下来,保证足够的时间。通过化学反应的机理,他开发出复合凝胶堵剂,形成一个新的胶凝体系。

  接下来,他开始研究能替代泵车的小型注入泵,其中包括配液系统、分散系统、搅拌系统、注入系统。一年多时间,一套现场配液系统完成了。这套系统减少了运输、配液站等组织协调的环节,使作业过程简单了,成本大大降低。

  1998年9月1日,彩南油田提供了现场实验的机会。

  新的堵剂第一次使用,设备第一次使用,深部调剖实验第一次做,这么多的第一次,潘竞军却没有感到特别紧张。

  中午开始作业,第一个晚上他要求值班。坐在井口房的沙地上,听着外面的机器声,他心中有踏实的感觉。半小时测一次排入量,三小时配一次液……一整夜很快过去了。

  第二天,意外的情况发生了,注入量明显减少。他说,现场出现的问题是意料中事,他甚至做过失败的心理准备。他说,搞科研总有成功有失败,若该做的都做到了,这样的失败是他所不怕的。拆开泵,原来是堵剂形成的块状物惹的祸。清理过后,继续作业。

  十多天的时间,他说,最大的收获是获得了现场操作的经验,问题小到机油多长时间加一次,一罐注入多少方,水流放多大……事后,这些经验全部被写进操作规程中,成为制度。

  第十五天,实验全部结束,各项数据证明实验是成功的,15天几乎没有合过眼,潘竞军竟没有感到疲倦。

  截止到今年,深部调剖工艺已成功在近三十口井作业,普遍获得成功,最好的一口井有效周期内增油二千多吨。

  压裂作业:为新区再添神奇一笔

  对于克拉玛依这样的低渗低压油田来说,一口井打得再成功,不经过压裂,也可能不见油,于是,压裂成为老区增产、乃至新区评价必不可少的工艺手段。有统计显示,油田上平均每口井都实施过压裂作业。

  莫北油田于2000年开发,油田公司连打两口井效果都不好。项目部决定使用工艺的手段解决难题。

  张天翔,采研院压裂工艺所副所长,参与莫北项目部有4年时间。他说,这个区块一套砂体两个油层,更致命的是油层中还有夹层。油层物性差、埋层深,现场通过诱喷、酸化方式均不出油,增产工艺难度大。

  2001年年初,压裂所在莫北采用水基压裂液进行了压裂作业。由于排量低、井深、地面泵注压力高,作业进行了一半就停止了。

  眼见开春了,区块规模开发在即,怎么办?所有人的眼睛都盯在了工艺上。

  压裂所进行了压裂方案的优化,对工艺参数和液体进行了优选。

  5月,再次上到现场,采用了优选后证明能快速排液的水基压裂液。然而,在3口井上作业,返排率不足10%。不得已,六七月间,改用油基压裂液。

  压裂液是压裂工艺的灵魂,在莫北用的油基压裂液曾经扬名吐哈油田,对吐哈某区块起到过起死回生的作用。

  油基压裂液在莫北也显示出了同样的威力。16口井顺利返排,部分井日产10余方。

  甲方认为:压裂基本解决了莫北油田在工程上的问题。

  2001年,陆梁成为上产主力区块。第一轮井结束后,底水的问题凸现出来。张天翔说:“压裂作业肯定能见效,但油水同层、油层薄,如何做到只出油不出水?或者如何使水窜得慢或者不窜?”

  他说,必须想办法使裂缝在水平方向延伸得更长。

  控制方向有5个主要因素起作用,其中3个是有关地层的客观因素,与工艺相关的人为可控制因素是压裂液粘度和压裂泵注排量。他们将主攻的方向定在了这两点上。

  5月,在第二轮井里进行了控制裂缝高度的实验,找到了带底水、油水界面、带隔层井的一些规律。张天翔说:“如果压裂能解决这样的油藏,今后我们的市场会很乐观。”

  今年年初,低效油田正式投入开发。这一区块压力系数低,地层物性极差,生产能力极低,必须经过压裂才能达到产量目标。今年作业了70多口井,转抽后大部分能达到产量目标,但低效油田要做到高效开发,要求还很高。

  采油工艺能不能在陆九井区、低效油田再写下神奇的一笔?交给时间去证明。但采研院曾经创造的一个个奇迹,让我们有理由充满期待。

 
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