摘 要

摘　要：雖然2000年以來我國的天然氣產(chǎn)量排在世界前列，但目前我國的天然氣產(chǎn)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，越來越多的氣田已進(jìn)入開發(fā)中后期，且絕大部分氣藏屬低滲透和水驅(qū)

摘　要：雖然2000年以來我國的天然氣產(chǎn)量排在世界前列，但目前我國的天然氣產(chǎn)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，越來越多的氣田已進(jìn)入開發(fā)中后期，且絕大部分氣藏屬低滲透和水驅(qū)氣藏，采收率低，如何提高氣藏呆收率已成為當(dāng)前亟待解決的問題。關(guān)于油藏提高采收率的定義、剩余油描述方法與提高原油采收率(EOR)配套技術(shù)已較為成熟，但對氣藏提高采收率(EGR)的定義與描述還未建立起來，對氣藏剩余氣分布規(guī)律的描述方法與EGR技術(shù)還不清楚。為此，在調(diào)研大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對EGR進(jìn)行了定義，提出按剩余氣豐度的方法來進(jìn)行剩余氣分布的描述，分析了國內(nèi)外已開發(fā)的3種主要類型氣藏(低滲透氣藏、凝析氣藏、邊底水氣藏)的地質(zhì)開發(fā)特征以及開發(fā)過程中遇到的問題，總結(jié)分析了提高采收率的相關(guān)技術(shù)與方法，并對EGR技術(shù)的發(fā)展提出了建議。該成果對氣藏提高采收率有重要的借鑒和推廣意義。

關(guān)鍵詞：天然氣  氣藏  提高采收率  低滲透氣藏  凝析氣藏  邊底水氣藏  技術(shù)  對策

Technology and countermeasures for gas recovery enhancement

Abstract：Since 2000，China has been ranked as one of the top countries in gas production．Nevertheless，the domestic gas production can hardly satisfy the need of national economic development．Besides，an increasing number of gas fields have come to the middle or late development stages，and most gas reservoirs have low recovery efficiency due to the low permeability and water drive nature．Therefore，gas recovery enhancement has become an urgent issue．At present，the oil recovery enhancement is well defined，and there are methods describing the remaining oil and a complete set of mature EOR(enhanced oil recovery)technologies．However，the definition and description of EGR(enhanced gas recovery)are still undetermined。and the description method for the distribution of residual gas and EGR technologies are almost unavailable．In view of this，by reviewing a wealth of related literatures，we defined EGR and also described the remaining gas distribution based on the remaining gas abundance．In addition，collecting three typical types(low-permeability，condensate and edge／bottom water)of major gas reservoirs developed at home and abroad，we summarized the geological and development characteristics，and found out the obstructions in the development．In response，we concluded and analyzed the relevant technologies and methods for enhancing the gas recovery of such reservoirs，and proposed the suggestions about EGR technology development，which provides a significant reference and popularization basis for EGR measures in fields．

Keywords：natural gas，reservoir，EGR(enhanced gas recovery)，low permeability gas reservoir，condensate reservoir，edge／bottom water drive gas reservoir，technology，countermeasure

1　提高氣藏采收率(EGR)的定義

21世紀(jì)是天然氣世紀(jì)，天然氣作為一種更清潔、更優(yōu)質(zhì)、更經(jīng)濟(jì)的能源和化工原料^[1-2]，在國民經(jīng)濟(jì)中的地位越來越重要。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)和社會價值。EGR(enhanced gas recovery)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)、方法或工藝過程。油藏天然能量開發(fā)被稱為一次采油，注水補(bǔ)充能量開發(fā)被稱為二次采油，注氣或化學(xué)驅(qū)開發(fā)被稱為三次采油或EOR。針對采氣來講，依靠天然能量開發(fā)被稱為一次采氣，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用程度的技術(shù)與方法被稱為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。針對中、高滲透氣藏，只要有井生產(chǎn)，就會產(chǎn)生壓力降，因此可認(rèn)為波及效率為100％，這種類型的氣藏打加密井只能提高采氣速度，不能提高采收率；針對低滲透致密氣藏，由于壓力波及范圍較小，打加替井或水平井可以增加波及體積從而提高氣藏采收率；針對于氣氣藏，沒有水驅(qū)或注入介質(zhì)，不存在驅(qū)氣效率問題，采收率較高，剩余氣分布與壓力成正相關(guān)關(guān)系，可以用壓力分布來描述剩余氣分布；針對水驅(qū)或注氣驅(qū)氣藏存在驅(qū)氣效率問題，此類氣藏剩余氣分布就不能用壓力分布來表示，而應(yīng)當(dāng)用剩余氣豐度來描述。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)了不同類型氣藏提高采收率技術(shù)對策，并提出EGR發(fā)展建議。

2　低滲透氣藏的EGR技術(shù)

低滲透氣藏產(chǎn)量在我國天然氣產(chǎn)量構(gòu)成中比例逐年上升，業(yè)內(nèi)專家預(yù)計(jì)我國未來天然氣穩(wěn)產(chǎn)增長將更多地依靠低滲透氣田，因此低滲透氣田將是我國未來天然氣勘探開發(fā)的主要對象。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、開發(fā)中后期井筒積液嚴(yán)重等開發(fā)特征。如果開采方式不合理，可能導(dǎo)致氣藏過早大規(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)過一定增產(chǎn)措施后才能獲得有經(jīng)濟(jì)價值的氣產(chǎn)量，常用的方法是打水平井和對直井進(jìn)行壓裂。

針對低滲透氣藏的增產(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)的整個過程，其主要作用是增大氣體在儲層段的滲透能力，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l所示。

 

針對我國低滲透砂巖氣藏地質(zhì)與開發(fā)特征，借鑒目前致密天然氣開發(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)選和儲層預(yù)測技術(shù)，將適合經(jīng)濟(jì)開發(fā)的有利區(qū)域優(yōu)先開發(fā)。

2)致密氣藏流動能力差，存在啟動壓力和應(yīng)力敏感等問題，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)流動理論。

3)國內(nèi)外應(yīng)用表明水平井是開發(fā)低滲透致密氣藏的重要手段，應(yīng)形成自主知識產(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)效益開發(fā)的邊沿，要全過程推行降低成本開發(fā)技術(shù)。

7)我國水源缺乏，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　凝析氣藏的EGR技術(shù)

凝析氣藏是一種特殊、復(fù)雜且經(jīng)濟(jì)價值很高的氣藏。目前我國已發(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、儲量大，在全國占絕對優(yōu)勢。我國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發(fā)，采收率低，有的已處于開發(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)鍵問題^[16-17]。

凝析氣藏由于在開發(fā)過程中會發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)相變，開發(fā)機(jī)理十分復(fù)雜，開發(fā)難度大，因此不可避免地會出現(xiàn)很多影響產(chǎn)能和凝析油采收率的問題，例如：液相傷害、水合物堵塞、井筒積液和氣竄。開發(fā)好凝析氣藏，需要綜合考慮凝析氣藏的地質(zhì)條件、氣藏類型、凝析油含量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，編制較好的開發(fā)方案。

凝析氣藏同時產(chǎn)天然氣和凝析油，經(jīng)濟(jì)價值很高，但開發(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，同時對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)測的高，有待于進(jìn)一步研究在線注氣蒸發(fā)的直接測試技術(shù)。

2)注氣過程中重力超覆也是近年發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象，理論模型無法描述，這涉及重力分異理淪、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)注水開發(fā)凝析氣藏對相態(tài)影響較小，氣油比不上升，但大部分氣藏水驅(qū)會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。

6)表2中雖然列出了現(xiàn)發(fā)表的EGR技術(shù)，有些還處于評價研究階段，還未投入現(xiàn)場應(yīng)用，應(yīng)用時要針對具體的氣藏情況，考慮現(xiàn)有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件來確定是否值得實(shí)施。

4　邊底水氣藏的EGR技術(shù)

我國大多數(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)。兇此，在開發(fā)過程中要特別注意氣井和氣藏的產(chǎn)水動態(tài)，加強(qiáng)水的動態(tài)監(jiān)測和治水技術(shù)研究。

我國邊底水氣藏大多數(shù)已進(jìn)入開發(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。通過多年的研究和發(fā)展，目前國內(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。這個方法已經(jīng)在美國和蘇聯(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。這個方法已經(jīng)應(yīng)用于俄羅斯的梅德維日氣田。

3)開展邊、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)通過注入化學(xué)劑改變井底儲層濕潤性，將氣相變成潤濕相，確保出水后氣相的滲流能力。

5　結(jié)論

1)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)用時不能直接套用EOR相關(guān)方法。

2)低滲透氣藏EGR的重要方向是降低廢棄壓力、增大波及體積。

3)凝析氣藏EGR不僅要提高凝析油采收率，提高天然氣采收率也是重要內(nèi)容。

4)邊底水氣藏EGR主要方向是治水和用水，解除水封氣，復(fù)雜氣藏水侵機(jī)理還需加強(qiáng)研究。

5)我國目前發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜氣藏較多，如低滲透凝析氣邊底水氣藏，就需要根據(jù)氣藏的主要矛盾來制定科學(xué)合理的EGR技術(shù)方案。

 

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本文作者：郭平  景莎莎  彭彩珍

作者單位：“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·西南石油大學(xué)