低渗透油藏的开发技术及其发展趋势摘要：中国低渗透油气资源丰富，具有很大的勘探开发潜力。

近20年来，在低渗透砂岩、海相碳酸盐岩、火山岩勘探方面取得了很大发现，形成了国际一流的开发配套技术。

低渗透油气田开发成熟技术有注水、压裂、注气等，储层精细描述和保护油气层是开发关键。

多分支井技术、地震裂缝成像和裂缝诊断技术、新型压裂技术、注气提高采收率等新技术快速发展，发达国家低渗透油气田勘探开发技术日趋成熟。

本文主要介绍了低渗透油藏的开发技术及其未来发展趋势。

关键词：低渗透油藏；开发技术；发展趋势1 前 言在中国特有的以陆相沉积为主的含油气盆地中，普遍具有储层物性较差的特点，相应发育了丰富的低渗透油气资源。

经过长期不懈的探索，中国低渗透油藏的勘探开发取得了很大的突破。

通过持续不断的开发技术攻关和创新，中国的低渗透资源实现了规模有效开发，形成了国际一流的低渗透开发配套技术系列。

在中国油气产量构成中低渗透产量的比例逐步上升，地位越来越重要。

低渗透油藏通常具有低丰度、低压、低产“三低”特点，其有效开发难度很大。

低渗储层中油气富集区，特别是裂缝发育带和相对高产区带的识别评价、开发方案优化、钻采工艺、储层改造、油井产量、开采成本、已开发油田的综合调整等技术经济问题，制约着低渗透油藏的有效和高效开发。

如何经济有效地开发低渗透油气藏已成为世界共同关注的难题。

国外低渗透油田开发中，已广泛应用并取得明显经济效益的主要技术有注水保持地层能量、压裂改造油层和注气等，储层地质研究和保护油层措施是油田开发过程中的关键技术。

小井眼技术、水平井、多分支井技术和CO2泡沫酸化压裂新技术应用，较大幅度地提高了单井产量，实现了低渗透油田少井高产和降低成本的目的。

2 低渗透油藏的特点2.1 低渗透的概念严格来讲，低渗透是针对储层的概念，一般是指渗透性能低的储层，国外一般将低渗透储层称之为致密储层。

而进一步延伸和概念拓展，低渗透一词又包含了低渗透油气藏和低渗透油气资源的概念，现在讲到低渗透一词，其普遍的含义是指低渗透油气藏。

具体来说低渗透油气田是指油层孔隙度低、喉道小、流体渗透能力差、产能低，通常需要进行油藏改造才能维持正常生产的油气田。

目前低渗透储层的岩石类型包括砂岩、粉砂岩、砂质碳酸岩、灰岩、白云岩以及白垩等，但主要以致密砂岩储层为主[1]。

世界上对低渗透油藏并无统一的标准和界限，不同的国家是根据不同时期的石油资源状况和经济技术条件来制定其标准和界限，变化范围较大。

而在同一国家、同一地区，随着认识程度的提高，低渗透油气藏的标准和概念也在不断的发展和完善。

目前，在我国石油行业中，一般将低渗透砂岩储层分为低渗透（渗透率50～10mD）、特低渗透（渗透率10～1mD ）、超低渗透（渗透率1～0. 1mD）储层[2]。

我国陆相储层的物性普遍较差，相当一批低渗透油田储层渗透率在10mD 以下。

针对我国油气资源状况、经济技术条件及低渗透油气藏勘探开发的实践，低渗透的标准可重新划分，见表1[3]。

新版低渗透标准的提出，解放了一大批低品质储量使之转化为可动用储量，坚定了人们开发低渗透油田的信心，同时对开发工作提出了更高的要求。

2.2 低渗透油气开发地质理论矿物成熟度和结构成熟度低，长石和岩屑含量高，粘土或碳酸岩胶结物多，一般为长石砂岩和岩屑砂岩，石英砂岩少。

原生粒间孔和次生溶孔发育，微孔隙多，孔径细小，微孔隙喉道发育，孔隙结构差。

基质孔隙具有低孔隙度和低渗透率。

储层裂缝发育，严重影响开发效果。

储层非均质性强，使含油性差异大。

具有压力敏感性，随着压力增大，孔隙和裂缝的渗透率呈负指数函数递减，并具有一定的不可恢复性。

含油饱和度低，可动流体饱和度更低，原因为粘土矿物和毛细管的吸附作用，裂缝和溶蚀孔洞提高可动流体饱和度。

由于物源较远碎屑物质经过长距离搬运以后颗粒变细沉积以后形成细粒、孔隙半径小、泥质或钙质含量高的低孔低渗储层。

沉积后的成岩作用和后生作业（包括压实作用、胶结作用和溶蚀作用）使岩石随埋藏深度增大孔隙体积明显减小岩石颗粒排列变紧使储层物性变差岩石变得致密低渗。

在低孔低渗储层常形成次生溶蚀空隙对改善储层的孔渗性有积极作用。

裂缝提供了储层基本的孔隙度和渗透率裂缝造成储层强烈的非均质性。

2.3 低渗透油藏开发的基本情况最近20年来，低渗透油气产量持续增长，其在产量中的地位越来越重要。

2008年，中国低渗透原油产量0. 71 ×108 t （包括低渗透稠油），占全国总产量的37. 6 %。

低渗透产量比例逐年上升，近三年分别为34. 8 % ， 36 % ，37. 6 %。

低渗透资源在油气田开发中的地位越来越重要，正在成为开发的主体[3]。

2.4 低渗透油气田开发所面临的主要难题1）流体流动在渗流力学上表现为“非达西流”，从本质上影响采收率的提高。

2）低压储层导致投产初期过后，采液、采油指数下降，一般常规注水很难恢复。

3）“低渗、低压、低丰度”，造就了“多井低产”，给资本投资和运行成本造成了巨大的压力。

4）低渗透水平井水平段规模压裂改造提产始终是一大难题，现在仍在探索规模化实施。

3 低渗透油气藏开发技术目前，对于低渗透油气藏已经形成了勘探开发配套技术系列。

这些技术包括：分类评价与相对富集区优选技术，特低渗透渗流机理与井网优化技术，超前注水技术，储层压裂改造技术，水平井与规模丛式井开发技术，低成本提高单井产量及采收率技术，地面简化集输处理技术等。

实践表明，这些技术的成功研发与应用，对低渗透油气藏的增储上产发挥了十分重要的作用。

组织重点科技攻关，提高单井产量，推广适用新技术、新工艺、新材料、新装置，这是低渗透油气藏开发成功之道的关键所在。

裂缝性低渗透油藏是21世纪石油增储上产的重要资源基础。

目前这类油田储量动用程度低，开发效果不理想，经济效益差。

水力压裂是目前改善低渗透油藏的主要开发手段，是提高低渗透油田开采速度和效率的有效工艺措施之一。

压裂的作用，不仅仅是由于裂缝的产生和存在，更重要的是使油藏渗流流场发生了变化，由于增加了油藏的泄油面积，提高了油藏的导流能力，因此可以在一定阶段内提高油田采油速度，但不能提高最终采收率。

压裂效果的好坏，不仅仅取决于裂缝参数的变化，更重要的还取决于能量的消耗（胡永乐）。

目前低渗透油气藏开发技术较多，大致可归结为一下几种大类[4]：（1）油气藏描述技术包括野外露头天然裂缝描述技术、岩心裂缝描述技术、成像与常规测井裂缝描述、储层生产动态测试资料表征、三维地震、四维地震、井间地震和井间电磁波等油气藏表征、三维可视化、综合地质研究技术。

油藏描述技术是对油气藏特征进行定性与定量描述、预测是进行剩余油分布预测和开发决策主要技术。

由于决策的内容不同油藏描述技术和方法也不同描述内容和精度有差别。

对进入中后期开发的老油田以确定剩余油分布为目的的油气藏描述必须通过集成化的精细表征提供准确的剩余油分布状况指导油气田调整挖潜改善开发效果。

（2）钻井技术包括气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井和欠平衡钻井技术等。

欠平衡钻井亦称为欠平衡压力钻井这一概念早在20世纪初就已提出但是直至20世纪80年代初期井控技术和井控设备出现才使防止井喷成为可能这种钻井技术也得以发展和应用。

在美国和加拿大欠平衡钻井已经成为钻井技术发展的热点并越来越多地与水平井、多分支井及小井眼钻井技术相结合在美国欠平衡钻井占钻井数的比例已经达到30%。

（3）完井技术包括裸眼井完井、水平井裸眼分段压裂和智能完井。

裸眼完井法是将套管下至生产层顶部进行固井，生产层段裸露的完井方法。

多用于碳酸盐岩、硬砂岩和胶结比较好、层位比较简单的油层。

优点是生产层裸露面积大，油、气流入井内的阻力小，但不适于有不同性质、不同压力的多油层。

根据钻开生产层和下入套管的时间先后，裸眼完井法又分为先期裸眼完井法和后期裸眼完井法。

水平井裸眼分段压裂是对完井时未下油层套管的水平油气井进行的一种分段压裂改造，可以提高水平段的孔渗情况，提高储层的渗透能力。

智能完井管柱，每一个分支的流量可控制，如果某一分支井眼含水超过80%，就关闭这一分支井眼的生产，因此智能完井管柱可以实现分层开采，缓解层间矛盾改善开发效果。

裸眼完井法的操作相对简单，在油田的开发中被广泛应用，水平段裸眼分段压裂技术是对油藏的一种改造技术，可以大幅度提高储集层渗透能力，智能完井管柱在油井开发过程中后期使用，是提高层间开发效果的可靠手段。

（4）储层增产技术包括氮气泡沫压裂、泡沫酸化压裂、水平井裸眼分段泡沫压裂、液态CO2加砂压裂、重复压裂、微聚无聚压裂液、耐高温延迟交联压裂液、轻型支撑剂、可变形支撑剂和加纤维支撑剂、无聚合物CO2压裂、斜井水平井多级压裂、水力喷射压裂技术。

水平井开发技术：低渗透油藏水平井开发与直井开发相比，具有以下优点水平井系统的压裂梯度远高于直井系统的压力梯度降低井筒周围的压降水平段增加了钻遇较多垂直裂缝的机率低渗透油藏利用水平井注水，注人压力低，注人能力高。

酸化解堵技术：酸化解堵技术是通过酸液近井地带的堵塞矿物以及部分无机垢，从而达到油层解堵的目的。

该工艺的缺点是绿泥石是典型的酸敏矿物，与酸生成化学沉淀，因此对油层存在潜在损害。

物理法增产技术：油田开发过程中由于钻井、完井、压裂、注水、注气及措施引起的机械杂质对油层近井地带造成污染和损坏，以及地层本身的结垢和结蜡使近井地带油层渗透率降低，阻碍了原油向井筒的会聚，使油井产量急剧下降，致使油井的实际产能和其潜在产能之间存在很大差距，使部分井成为低产井、停产甚至死井，物理法技术可以有效解决该问题。

物理法技术的增油机理主要表现5个方面[5]。

1）物理法作用导致油、水与岩层产生重力分离2）油层产生疲劳裂缝有利于原油流动3）改变油层岩石的润湿性，消除“贾敏效应”，产生空化效应，加速油流向井筒汇聚4）物理法振动解堵效应5）物理法振动可使残余油参与运移。

物理法增产技术类型包括：依靠水力作为动力源；依靠电作为能源；依靠油水井自身能量作为动力源。

（5）驱替技术包括弹性驱、注水、注气及水气交注（图1）、人造气顶驱、蒸汽驱。

目前由于CO2排放引发环境问题各大石油公司重视和发展CO2驱油技术（图2）。

图1 CO2水气交替注入驱油示意图图2 美国CO2EOR与埋存工艺流程高压注水对提高和改善低渗透油田的开发效果起到了至关重要的作用。

合理提高注水压力可以增加油层的吸水能力改善和提高低渗透油藏的注水开发效果；但必须注意加强高压注水形成裂缝延伸方向的研究避免注水形成裂缝后造成油井过早水淹[6]。

超前注水是指在新区投产前一段时间先将油井关井，通过水井先期注水使地层压力升高，当地层压力或者注水量达到设计要求后，油井开始投入生产，并且在开发过程中通过调整注采比控制油藏压力。

超前注水技术是开发低渗透及特低渗透油田的一种行之有效的方法，能合理地补充地层能量，提高地层压力，使油井长期保持较高的生产能力，产量递减明显减小。