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浅层特超稠油油藏氮气辅助蒸汽吞吐提高采收率研究与应用

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浅层特超稠 油油 氮气 辅助 蒸汽 吞吐 提高 收率 研究 应用
资源描述:
油 田 高 压 注 汽 锅 炉 在 役 检 验 与 研 究浅 层 特 超 稠 油 油 藏 氮 气 辅 助 蒸 汽 吞 吐 提 高 采 收 率 研 究 与 应 用① 作 者 简 介 : 教 授 级 高 级 工 程 师 , 1 9 9 0 - 0 7 毕 业 于 西 南 石 油 学 院 油 气 开 发 专 业新 疆 石 油 科 技 2 0 0 7 年 第 4 期 ( 第 1 7 卷 )浅 层 特 超 稠 油 油 藏 氮 气 辅 助 蒸 汽 吞 吐提 高 采 收 率 研 究 与 应 用霍 进①黄 伟 强 彭 通 曙 单 朝 晖 刘 洪 恩 赵 刚新 疆 油 田 公 司 重 油 开 发 公 司 , 8 3 4 0 0 0 新 疆 克 拉 玛 依 新 疆 克 拉 玛 依 华 隆 实 业 总 公 司摘 要 新 疆 浅 层 特 超 稠 油 油 藏 由 于 原 油 粘 度 高 , 埋 藏 浅 , 地 层 温 度 低 , 天 然 能 量 不 足 , 油 藏 流 体 不 具 备 流 动 性 ; 注 蒸 汽 热 采 , 随吞 吐 轮 次 增 加 , 递 减 加 大 , 采 油 速 度 降 低 , 存 水 率 升 高 , 油 汽 比 下 降 , 效 果 变 差 , 开 采 难 度 加 大 。 为 提 高 特 超 稠 油 开 发 效 果 , 在 普 通 稠 油油 藏 注 氮 气 辅 助 吞 吐 取 得 了 很 好 效 果 的 基 础 上 , 通 过 对 特 超 稠 油 注 氮 气 作 用 机 理 研 究 、 物 理 模 拟 研 究 、 注 蒸 汽 加 氮 气 吞 吐 数 值 模 拟研 究 , 确 定 油 藏 物 性 界 限 条 件 、 氮 气 注 入 方 式 及 合 理 的 注 采 参 数 与 时 机 。 进 行 特 超 稠 油 注 氮 气 提 高 开 发 效 果 试 验 取 得 成 功 , 并 首 次 大规 模 工 业 化 注 氮 应 用 于 新 疆 九7 + 8区 齐 古 组 浅 层 特 超 稠 油 油 藏 开 发 , 效 果 显 著 。 为 改 善 特 超 稠 油 开 采 效 果 , 提 高 吞 吐 阶 段 采 收 率 , 减缓 特 超 稠 油 产 量 递 减 提 供 一 条 有 效 途 径 。主 题 词 特 超 稠 油 氮 气 辅 助 蒸 汽 吞 吐 采 收 率1 前 言新 疆 克 拉 玛 依 油 田 九7 + 8区 齐 古 组 浅 层 特 超 稠 油油 藏 位 于 准 噶 尔 盆 地 西 北 缘 克 - 乌 逆 掩 断 裂 带 上 盘 超覆 尖 灭 带 上 , 构 造 为 由 西 北 向 东 缓 倾 的 单 斜 , 地 层 倾角 3 ° ~ 9 ° , 为 一 套 弱 氮 化 环 境 下 的 辫 状 河 流 相 沉 积 。 油层 中 部 深 度 1 8 0 m , 储 层 岩 性 主 要 以 细 砂 岩 , 粉 砂 岩 为主 ; 平 均 孔 隙 度 2 7 . 2 % , 平 均 渗 透 率 1 . 9 9 7 × 1 0- 3μ 油层 平 均 有 效 厚 度 1 3 . 1 m , 属 大 容 量 、 高 渗 透 储 集 层 。2 0 ℃ 地 面 脱 气 原 油 粘 度 1 2 6 8 . 6 7 ~ 2 7 3 7 4 9 2 . 5 m P a . s ,平 均 原 油 粘 度 2 3 4 6 5 7 . 5 m P a . s , 原 油 密 度 0 . 9 5 6 g / c 特 超 稠 油 油 藏 。 该 区 原 始 地 层 压 力 低 、 温 度 低 , 天 然驱 动 能 力 弱 , 无 自 喷 能 力 。1 9 8 6 年 起 试 验 开 发 , 随 着 超 稠 油 开 发 认 识 不 断加 深 , 工 艺 技 术 不 断 优 化 , 2 0 0 5 年 进 入 大 规 模 开 发阶 段 , 成 为 重 要 的 产 能 建 设 、 接 替 区 块 。 截 止 2 0 0 6 年1 2 月 , 动 用 含 油 面 积 9 . 3 k 地 质 储 量 3 4 1 2 × 1 04t , 油井 数 8 5 7 口 , 井 日 产 油 1 . 8 t , 采 出 程 度 9 . 4 % 。 如 何 改 善蒸 汽 吞 吐 热 采 效 果 , 提 高 生 产 油 汽 比 , 降 低 含 水 是 当前 油 田 生 产 的 主 要 问 题 。2 注 氮 气 加 蒸 汽 吞 吐 提 高 开 发 效 果 机理( 1 ) 已 开 发 的 浅 层 普 通 、 特 稠 油 油 藏 ( 原 油 粘 度 1 0 ×1 04m P a . s ) 油 藏 具 有 埋 藏 浅 、 地 层 压 力 低 的 特 点 , 经 物模 实 验 、 数 模 研 究 及 现 场 实 践 效 果 分 析 , 主 要 机 理 为 :① 泡 沫 油 机 理 。 少 量 溶 解 于 超 稠 油 中 氮 气 以 微气 泡 的 形 式 存 在 不 易 脱 出 , 形 成 泡 沫 油 , 而 泡 沫 油 的粘 度 比 原 来 的 超 稠 油 粘 度 低 , 对 超 稠 油 吞 吐 开 采 非 常有 利 ;② 增 加 地 层 弹 性 能 量 , 有 利 于 回 采 。 溶 解 在 原 油中 的 氮 气 改 善 原 油 中 的 渗 流 阻 力 , 呈 游 离 状 态 的 氮 气形 成 弹 性 驱 , 增 加 了 驱 动 能 量 ;③ 改 善 蒸 汽 波 及 体 积 。 氮 气 携 带 部 分 热 量 迅 速进 入 油 层 深 部 和 上 部 , 增 加 了 蒸 汽 的 波 及 体 积 。注 氮 气 溶 解 降 粘 和 膨 胀 作 用 不 是 改 善 该 区 蒸 汽吞 吐 效 果 的 主 要 机 理 。 采 用 蒸 汽 、 氮 气 混 注 隔 热 作 用不 明 显 , 地 层 压 力 低 造 成 靠 低 界 面 张 力 助 排 的 作 用 较弱 。 因 此 , 该 区 的 注 氮 作 用 机 理 有 别 于 已 开 发 的 其 它超 稠 油 油 藏 。1 7· ·新 疆 石 油 科 技 2 0 0 7 年 第 4 期 ( 第 1 7 卷 )3 注 氮 气 改 善 蒸 汽 吞 吐 油 藏 敏 感 因 素 、参 数 优 选( 1 ) 实 施 注 氮 措 施 反 韵 律 地 层 较 正 韵 律 及 随 机地 层 效 果 好 , 而 不 如 均 质 地 层 ;( 2 ) 氮 气 辅 助 吞 吐 对 粘 度 小 于 2 0 × 1 04m P a . s 超 稠油 油 藏 有 较 好 的 作 用 , 大 于 2 0 × 1 04m P a . s 时 应 在 进 行严 格 的 经 济 效 益 评 价 后 进 行 , 见 图 1 ;( 3 ) 混 氮 比 在 1 ∶ 0 . 5 ~ 1 ∶ 0 . 7 之 间 开 发 效 果 最 好 , 见图 2 ;( 4 ) 注 氮 气 最 早 应 在 第 二 周 期 , 如 果 地 层 吸 汽 能力 较 差 , 可 推 迟 一 个 周 期 ;( 5 ) 注 入 方 式 选 择 段 塞 注 入 较 好 。 注 入 的 段 塞 越小 , 效 果 越 好 , 混 注 方 式 居 于 其 间 。 考 虑 到 段 塞 注 入 施工 复 杂 , 生 产 前 几 个 周 期 可 先 使 用 混 注 , 随 着 吞 吐 周期 的 增 加 , 采 用 段 塞 注 入 , 并 逐 渐 增 大 段 塞 体 积 ;( 6 ) 最 佳 注 入 速 度 为 1 2 0 ~ 1 6 0 d ;( 7 ) 随 蒸 汽 干 度 的 增 加 开 发 效 果 越 明 显 ;( 8 ) 优 选 焖 井 时 间 为 3 ~ 5 d ;( 9 ) 注 氮 气 + 增 效 剂 ( 泡 沫 ) 辅 助 蒸 汽 吞 吐 研 究 。利 用 氮 气 泡 沫 剂 在 油 层 中 产 生 稳 定 的 泡 沫 , 形 成一 定 的 阻 力 因 子 , 封 堵 高 渗 透 层 和 汽 窜 通 道 , 迫 使 注入 的 蒸 汽 进 入 蒸 汽 未 波 及 带 , 从 而 达 到 提 高 蒸 汽 波 及体 积 的 目 的 。① 蒸 汽 吞 吐 后 期 利 用 蒸 汽 添 加 氮 气 或 氮 气 + 增效 剂 吞 吐 技 术 , 可 以 使 蒸 汽 吞 吐 延 长 2 ~ 3 个 周 期 ;② 结 合 现 场 实 践 应 用 效 果 , 并 考 虑 起 泡 剂 在 地层 中 的 吸 附 及 经 济 效 益 , 起 泡 剂 的 最 佳 使 用 浓 度 应 在0 . 5 w t % 左 右 , 见 图 3 。4 注 氮 气 设 计 与 现 场 实 施4 . 1 选 井 条 件( 1 ) 原 油 粘 度 在 2 0 × 1 04m P a . s 以 下 , 油 层 有 效 厚度 1 0 m 以 上 ;( 2 ) 吞 吐 周 期 : 2 ~ 5 周 期 ;( 3 ) 油 层 系 数 > 0 . 4 , 原 始 含 油 饱 和 度 > 5 0 % ;( 4 ) 油 层 隔 层 条 件 好 , 无 外 围 “ 水 侵 ” 等 现 象 ; 油井 技 术 状 况 良 好 。4 . 2 氮 气 量 的 确 定根 据 油 井 条 件 ( 油 层 厚 度 、 地 层 压 力 、 油 层 孔 隙度 、 地 下 存 水 量 等 ) 确 定 匹 配 参 数 : 注 蒸 汽 量 、 注 汽 干度 、 氮 气 与 蒸 汽 的 混 溶 比 。4 . 3 施 工 方 法( 1 ) 根 据 油 井 条 件 , 确 定 设 计 参 数 , 求 出 氮 气 用量 ;( 2 ) 根 据 注 氮 气 设 备 放 置 情 况 可 分 为 车 载 式 注氮 气 和 固 定 式 注 氮 气 两 种 。车 载 式 注 氮 气 设 备 在 措 施 井 井 口 , 氮 气 经 套 管 环65432100周期采收率,% 3 4 5 6 7 8 9 1 0蒸 汽 吞 吐氮 气 / 蒸 汽 = 0 . 2氮 气 / 蒸 汽 = 0 . 5氮 气 / 蒸 汽 = 0 . 7氮 气 / 蒸 汽 = 1 . 0吞 吐 周 期图 2 混 溶 比 对 蒸 汽 吞 吐 效 果 的 影 响0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 36543210周期采收率,% 周 期蒸 汽 吞 吐蒸 汽 + 氮 气转 蒸 汽 + 增 效 剂图 3 蒸 汽 吞 吐 后 期 转 蒸 汽 + 氮 气 和 蒸 汽 + 增 效吞 吐 效 果 对 比3 , 0 0 02 , 0 0 01 , 0 0 002 0 0 6 - 1 2 0 0 6 - 7 2 0 0 7 - 1 2 0 0 7 - 7 2 0 0 8 - 15 0 0 0 m P a · 0 0 0 m P a · 4 0 0 m P a · 0 0 0 m P a · 0 0 0 m P a · 0 0 0 m P a · , 原 油 粘 度 对 累 积 产 油 影 响累积产油量,下 转 第 2 3 页 )1 8· ·油 田 高 压 注 汽 锅 炉 在 役 检 验 与 研 究五 八 区 低 渗 致 密 气 藏 压 裂 改 造 技 术 研 究出 以 下 认 识 :( 1 ) 该 压 裂 改 造 技 术 在 五 八 区 气 藏 压 裂 改 造 中具 有 较 好 的 适 应 性 ;( 2 ) 液 氮 伴 注 工 艺 在 起 到 了 预 期 的 助 排 作 用 , 提高 了 液 体 返 排 率 , 降 低 了 压 裂 液 对 储 层 的 伤 害 , 取 得了 较 好 的 增 产 效 果 , 可 以 推 广 应 用 于 其 它 区 块 气 藏 改造 ;( 3 ) 液 氮 在 泵 入 过 程 中 , 由 于 增 大 了 摩 阻 , 同 时使 压 裂 液 密 度 降 低 , 减 小 了 静 液 柱 压 力 , 导 致 施 工 井口 压 力 上 升 , 对 施 工 本 身 有 一 定 风 险 。 但 通 过 对 压 裂方 案 的 优 化 , 可 以 保 证 施 工 的 顺 利 进 行 ;( 4 ) 从 压 后 效 果 看 , 该 压 裂 体 系 和 储 层 配 伍 性好 , 可 以 推 广 应 用 其 它 区 块 气 藏 改 造 。参 考 文 献1 万 仁 溥 主 编 . 采 油 工 程 手 册 ( 下 ) . 北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 ,2 0 0 0 : 8 72 美 . J . L . 吉 德 利 等 著 . 水 力 压 裂 技 术 新 发 展 . 北 京 : 石 油 工 业 出版 社 , 1 9 9 5 : 13 李 道 品 . 低 渗 透 油 田 开 发 . 北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 , 1 9 9 4 : 1 ~ 24 胡 永 全 , 赵 金 洲 编 . 水 力 压 裂 原 理 与 设 计 方 法 ( C N P C 酸 化 压裂 培 训 教 材 ) . 四 川 南 充 , 1 9 9 9责 任 编 辑 : 周 江收 稿 日 期 : 2 0 0 7 - 0 4 - 1 7!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!( 上 接 第 1 8 页 )空 注 入 油 层 , 氮 气 注 入 方 式 可 以 是 混 注 方 式 , 也 可 为段 塞 式 ;固 定 式 注 氮 气 设 备 摆 放 在 供 热 站 附 近 , 氮 气 经 注汽 管 线 和 蒸 汽 一 起 流 向 计 量 站 , 然 后 分 别 流 向 多 口 措施 采 油 井 , 氮 气 注 入 方 式 主 要 为 混 注 。5 结 论 与 认 识( 1 ) 通 过 物 模 实 验 研 究 及 现 场 实 践 效 果 分 析 , 新疆 浅 层 特 超 稠 油 油 藏 注 氮 改 善 开 发 效 果 的 主 要 机 理为 : ① 泡 沫 油 机 理 ; ② 增 加 地 层 弹 性 能 量 , 有 助 于 回采 ; ③ 改 善 蒸 汽 波 及 体 积 。 有 别 于 目 前 已 开 发 的 特 稠油 油 藏 ;( 2 ) 通 过 数 值 模 拟 研 究 及 现 场 应 用 , 确 定 : ① 氮气 辅 助 吞 吐 适 应 油 藏 原 油 粘 度 由 小 于 5 0 0 0 0 m P a . s 提高 到 小 于 2 0 0 0 0 0 m P a . s , 大 于 2 0 0 0 0 0 m P a . s 应 进 行 严格 的 经 济 效 益 评 价 ; ② 氮 气 混 溶 比 由 1 ∶ 0 . 2 ~ 1 ∶ 1 优 化为 1 ∶ 0 . 5 ~ 1 ∶ 0 . 7 ; ③ 注 氮 气 最 早 应 在 第 二 周 期 ; ④ 段 塞注 入 方 式 较 好 , 混 注 方 式 居 于 其 间 。 扩 大 了 注 氮 气 辅助 吞 吐 油 藏 适 应 范 围 ;( 3 ) 现 场 实 施 注 氮 2 8 5 井 次 , 平 均 有 效 率 8 5 . 3 % ;注 氮 气 后 周 期 吞 吐 产 油 量 提 高 4 6 ~ 5 5 7 t , 平 均 提 高2 4 1 t ; 油 汽 比 提 高 0 . 0 2 ~ 0 . 2 4 , 平 均 提 高 0 . 1 2 ; 回 采 水 率平 均 提 高 1 2 . 3 % ; 典 型 井 油 井 生 产 时 率 由 3 2 . 3 % 提 高到 7 8 . 8 % 。 累 积 增 产 油 量 6 8 5 7 7 t , 增 油 效 果 、 经 济 效 益显 著 ;( 4 ) 特 超 稠 油 油 藏 注 氮 气 辅 助 蒸 汽 吞 吐 可 以 改善 开 采 效 果 , 为 提 高 油 层 动 用 程 度 , 扩 大 蒸 汽 波 及 范围 提 供 了 有 效 手 段 ; 为 减 缓 特 稠 油 产 量 递 减 提 供 了 一条 有 效 途 径 。参 考 文 献1 李 允 , 王 嘉 淮 等 . 注 氮 气 改 善 稠 油 蒸 汽 吞 吐 后 期 开 采 效 果 [ J ] 石 油 大 学 学 报 , 2 0 0 2 - 0 32 高 永 荣 , 刘 尚 奇 , 沈 德 煌 , 李 小 玲 等 [ J ] . 超 稠 油 氮 气 、 溶 剂 辅助 蒸 汽 吞 吐 开 采 技 术 研 究 . 石 油 勘 探 与 开 发3 陈 荣 灿 , 霍 进 等 . 稠 油 注 蒸 汽 加 氮 气 吞 吐 试 验 研 究 [ J ] . 特 种 油气 藏 , 1 9 9 9 , 6 ( 3 )责 任 编 辑 : 周 江收 稿 日 期 : 2 0 0 7 - 0 7 - 1 82 3· ·
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