6. 过渡带生产
在以往壳牌公司进行的C O2驱开发过程中,工程师们在现场实践和数值模拟当中发现,C O2驱可能对油藏过渡带和剩余油带也有效。过渡带是位于历史产油层和基础层(该层以下的含油饱和度很低)之间既产水又产油的层段。有些油藏,包括二叠盆地的许多油藏,还具有残余油带,它们广泛分布在区域各处并曾经导致主力油层倾斜或被水稀释。工程师假设这些过渡带和残余油带的含油饱和度类似于水驱后的残余油饱和度,并在20世纪80年代末进行了一次C O2驱先导实验来驱替Denver单元主油层以下300f t厚的残余油带(图5)。结果出人意料,垂向和横向的扩展C O2 驱可以明显地提高采收率。
在过渡带开发方面,由于过渡带受上覆C O2驱影响和过渡带驱替可能会危及正在进行的油层,所以分别在1992年和1993年开始了3个井网和6个井网的外围开发。后来又根据这些实验资料建立了更大的数学模型来回答:
① 过渡带如何被油饱和?
② 单独的过渡带项目和综合项目哪个更有效更具有经济效益?
③ 过渡带驱替的最佳深度是多少?
最终发现,综合开发是最有效的。壳牌公司在研究成果的基础上进一步扩展了多个C O2驱项目。
壳牌公司不仅对C O2驱油技术进行进一步的研究,还积极调整开发模式来综合提高采收率。例如,最初Denver单元大部分是用反九点井网开发,但工程师们发现油藏具有严重的非均质性。通过计算机模拟显示,虽然水驱的波及有利,但流度较高的C O2向生产井的锥进使得位于角落的生产井与南北方向的注入井之间形成了残余油带。最终,工程师们在整个Denver单元改用行列驱井网,不仅增加了油产量而且减少了C O2的再循环量,使所有井网都获得了非常有利的结果。
二叠盆地开发经验教训
至今为止,二叠盆地仍然是世界上最大的C O2驱作业区。虽然壳牌公司在2000年出售了Denver单元,但是30年的C O2驱作业还是积累了很多经验和知识,工程师们认识到,一个成功的C O2驱项目应该具有以下几个特点:
(1)充分认识油藏物性和地理要素:应该有充足的起源供应;注人压力要达到最小混相压力;原油最好是轻质原油,以容易与C O2实现混相;油藏的非均质性对驱替效果有着重要影响,垂向渗透率不均不利于提高波及效率,但是如果底部比顶部渗透率高的话还可以防止超覆原油,所以要做好油藏非均质性的研究工作;水驱效果好的话,一般情况下C O2驱也会有好的效果,但这一规则并不总是有效的,水驱效率高可能是低残余油或者高渗透率的原因,并不代表C O2 驱效果一定好。
(2)综合设计C O2驱项目(图6):C O2驱的设计不仅要考虑到施工因素,还要考虑到经济因素,设计选择包括:井距和钻完井技术、井网结构、C O2注入策略和WAG比、项目阶段、确定生产和注入的规模和时机。壳牌公司的C O2驱工程师开发了很好的 模拟工具来帮助他们制定最佳计划。
(3)不断地改进技术:C O2驱技术是一项新技术,根据地质状况和油藏物性的不同,开发技术也不尽相同,需要工程师根据不同条件及时改进技术,并及时把现场经验与理论相结合来推动技术创新。
(4)卓越的运营:在Denver单元和壳牌公司承担的其他C O2驱项目当中,C O2驱项目需要灵活的运营机制和交叉式的运营管理。在此过程当中,我们发现有3个操作因素对C O2驱的成功起着至关重要的作用:
①优秀的动态测量,用于追踪成本和生产指标,为及时作出分析和指定策略提供准确可靠的依据;②广泛的团队协作,需要地质学、油藏工程、生产工程以及服务配套工程、HSE和商业化油田运营管理等学科的专业人才一起密切合作,并获得当地服务商的支持,积极与商业伙伴合作有效降低风险,壳牌公司很多的C O2驱就是联合了很多金融项目;③对合作社区的承诺,大型项目都需要居民、市政当局和政府部门的支持,事实上政府可能是C O2驱项目的财政伙伴,例如得克萨斯州就减少了三次采油项目的税收,创立了一个政府与企业双赢的环境。
Co2驱的未来
从现在开始到2050年,全球人口可能增长到90亿,能源需求预计也会翻倍。在相当长的一段时间内,油气仍将是能源的重要组成部分,因此能源供应问题成了巫需解决的问题。但不幸得是,剩余的油气资源都集中在难于开采的油气储量,这些资源包括新区储量、非常规油气、气转液、一次和二次采油的剩余油。据国际能源机构预计,今天大约只有35%的已知储量可以通过常规的开采技术采出。这就推动了提高采收率技术,包括C O2驱技术的研究和开发。
C O2驱的作用不仅仅在提高采收率方面,在全球温室气体减排的巨大压力下,C O2驱实现提高原油采收率与温室气体减排相结合。同时,增加的原油的收人还有助于补偿C O2捕集和地下埋存的成本,提高C O2埋存项目的经济性。
目前,C O2驱项目的实施已经为我们积累了宝贵的经验,这就为我们把C O2驱技术推广到更多更困难的油田提供了可靠的依据和技术支持,扩大实施C O2驱油田的范围。同时技术的进步,有助于放宽实施C O2驱的条件限制。例如,新型注入井的开发、气体分离和管线技术的进步都降低了作业成本并提高了C O2的再循环效率。
C O2驱项目的增多意味着需要更多的C O2源,比如从工业烟道气中捕集燃烧后的C O2,从炼油厂和气化装置捕集燃烧前的C O2等等。这就需要管理复杂的价值链,不仅要整合C 0,驱技术,还要整合C O2分离、捕集和运输技术。
未来的C O2驱预示着管理空前规模和复杂的新一代项目,因而只有具有像壳牌公司一样强大管理能力和复杂运营能力的企业才可以获得成功。C O2驱很可能对世界能源的未来产生重大贡献,壳牌公司将继续每年在EOR方面投人数百万美元,其中大部分将用在C O2驱方面,希望能有更大的技术发现,促使C O2驱油技术进一步发展。