齊40塊蒸汽驅伴生氣回注油藏效果分析

吳 拓，王 楊，齊先有，王 賀

(中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

齊40塊蒸汽驅伴生氣回注油藏效果分析

吳 拓，王 楊，齊先有，王 賀

(中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

遼河油田稠油熱采開發(fā)過程中出現(xiàn)了以硫化氫和二氧化碳為特征的酸性氣體，其分布幾乎覆蓋了所有稠油熱采區(qū)塊，對油田生產環(huán)境構成危害。開展了蒸汽驅伴生氣回注實驗研究。研究表明，在開采過程中把稠油伴生氣體進行循環(huán)流動，既可以減少污染物排放，又可改善開發(fā)效果，是一項變害為利、安全環(huán)保生態(tài)工程。

稠油熱采;酸性氣體;伴生氣回注;蒸汽驅;環(huán)境污染

引 言

目前石油和天然氣生產過程產生的酸性氣體處理技術可歸納為2類:一是酸性伴生氣的地面處理方式，主要有干法脫硫和濕法脫硫2種方式;二是把產出的酸性伴生氣再回注地層［1］?；刈⒌牡貙油ǔＪ敲荛]性很好的水層或廢棄的生產層，把酸性伴生氣永久保存地層內;也可以是正在開采的地層，用于氣驅開發(fā)方式提高采收率。本文研究的是利用蒸汽驅過程中產出酸性伴生氣回注油藏來提高采收率的酸性伴生氣處理方式［2－6］。

1 酸性伴生氣體組成

遼河油田酸性伴生氣集中分布在西部凹陷稠油熱采區(qū)塊，例如高升、歡喜嶺、小洼、冷家等地區(qū)。從成因來看，均為伴隨著油藏熱采過程形成的次生硫化氫氣體［7－9］，由含硫有機質水熱裂解和硫酸鹽熱還原生成［10］，其中蒸汽驅產生硫化氫的濃度最高(表1)。2010年1月對齊40塊蒸汽驅的10個采油站統(tǒng)計表明，每天產氣量大約為110×103m3/d，其中硫化氫濃度主要分布范圍在3 000～6 000 mg/L，CO2濃度范圍在70% ～90%。

表1 西部凹陷稠油不同熱采方式酸性伴生氣含量統(tǒng)計

2 伴生氣回注地層原油高壓物性參數(shù)

2.1 實驗儀器及用品

實驗儀器為高壓物性PVT測定儀、高溫高壓落球黏度計、高壓電動泵、色譜儀等。實驗原油是齊40－40－59井的原油，20℃的脫氣原油密度為0.984 5 g/cm3，常壓下黏度為 4 010.2 mPa·s，實驗用氣體為CO2和N2，實驗溫度為120℃。

2.2 配制地層原油

將一定量的齊40－40－59井油樣加入到高壓物性PVT測定儀中，加熱至地層溫度120℃，然后在飽和壓力下(15.7、18.4 MPa)分別在PVT筒中攪拌，加壓至地層壓力，測得原油的飽和壓力及溶液的氣油比，如果飽和壓力與地層原油實際飽和壓力不等，則相應調整PVT筒中原油的溶解氣量，直到相等。

2.3 地層原油一次脫氣測定PVT參數(shù)

將配制好的地層原油進行一次脫氣實驗，在高于飽和壓力(22、25 MPa)條件下一次脫氣至地面壓力，測定原油的PVT參數(shù)(表2)。

表2 原油PVT參數(shù)

2.4 地層原油多級脫氣后測定高壓物性及黏度

將單級脫氣后的原油進行多級脫氣即衰竭壓力實驗，測得相應原油物性參數(shù):各級衰竭壓力下原油的體積系數(shù)、氣油比、原油密度、原油黏度(圖1)。

圖1 原油物性參數(shù)與壓力關系

由以上實驗結果可知，隨著注氣量的增加，地層原油飽和壓力、體積系數(shù)和溶液氣油比增加，地層原油黏度降低。且注氣量越大，地層原油高壓物性變化越大;在相同條件下，注入CO2使地層原油高壓物性變化幅度大于N2，CO2驅比N2驅效果好。

3 伴生氣回注硫化氫溶解度實驗

伴生氣回注蒸汽驅油藏后，硫化氫的溶解度如何，能否被油藏礦物部分吸附或全部吸附，是該研究的重要內容。齊40塊蒸汽驅目前油藏壓為2.5 MPa，蒸汽帶溫度210℃左右，井間低溫帶為80℃左右。為此，模擬齊40塊蒸汽驅油藏條件，注入一定量的硫化氫氣體，分別在常溫常壓下4 h、80℃常壓下 4 h、100℃ 常壓下、150℃1.5 MPa 下、210℃2.5 MPa下和210℃5 MPa下測定反應釜排出氣體中硫化氫的濃度(表3)。

表3 模擬蒸汽驅油藏條件下硫化氫溶解度實驗結果

實驗結果表明，隨著溫度增高，硫化氫分子擺脫水分子的作用逃逸到氣體中，導致硫化氫濃度迅速增高;地層水中的鐵離子、儲層礦物等對硫化氫有一定的吸附作用，但對硫化氫濃度影響不大;模擬實驗結果和現(xiàn)場實際測試結果吻合，即溫度場高的地方其硫化氫濃度高，溫度場低的地方其硫化氫濃度低。

4 伴生氣回注巖石酸敏性評價

通過齊40塊巖石酸敏性實驗對伴生氣體回注引起儲層滲透率的改變進行研究，實驗結果見表4。伴生氣體主要成分為CO2，其注入儲層后，溶解于地層水中使地層水呈弱酸性，導致礦物部分溶解，使孔隙度增加，滲透率上升。溶液中的離子化合生成新的礦物，超出溶解度后生成沉淀，沉淀堵塞了孔隙或喉道，使孔隙度、滲透率下降。另外，在壓差作用下，孔隙喉道中微粒的運移也將使?jié)B透率進一步下降?？傊瑑游镄缘母淖內Q于這些因素的綜合影響。

表4 巖石酸敏性評價數(shù)據(jù)

5 伴生氣回注油藏模擬

模擬稠油油藏蒸汽驅條件，用二氧化碳氣體進行驅替實驗，通過實驗，觀察伴生氣中二氧化碳組分的驅油效果。實驗分3組進行，分別是純蒸汽驅、蒸汽+CO2(氣汽比1∶2)復合驅和蒸汽+CO2(氣汽比1∶1)復合驅。

室內實驗結果表明，不同氣汽比的蒸汽+CO2復合驅比單純蒸汽驅的驅油效率好，預示著酸性伴生氣回注油藏會產生一定的提高采收率的效果。

6 結論

(1)遼河油田稠油蒸汽驅二氧化碳含量普遍較高，由于二氧化碳的特殊性質可用于改善原油物性參數(shù)，是理想的用于氣驅開發(fā)的氣體，充分利用這些伴生氣體可尋求油田開發(fā)新的模式。

(2)通過N2、CO2與齊40塊地層原油PVT測量分析，注入CO2對于原油中溶解氣量增加，原油黏度降低，地層原油體積膨脹等高壓物性變化幅度大于N2，更有利于降低殘余油飽和度，提高原油采收率。

(3)蒸汽驅內硫化氫的溶解度很小，儲層礦物等對硫化氫的吸附有限，回注油藏的硫化氫濃度不會降低。

(4)酸性伴生氣回注有2種方式，用于氣驅開發(fā)和地層埋存。酸性伴生氣用于氣驅開發(fā)是酸性伴生氣治理的一種過渡模式，酸性伴生氣封存地層是解決酸性伴生氣治理的最終模式，2種方式要統(tǒng)籌考慮。

(5)遼河油田以稠油生產為主，必然會產生大量的酸性伴生氣體，如果實現(xiàn)伴生氣體回注油藏，達到變害為利的效果，其意義重大。

［1］John J，等.酸性伴生氣回注——酸性伴生氣處理的另一途徑［J］.天然氣工業(yè)，2009，29(5):49－52.

［2］Clark P D，Davis P M，Dowling N I.酸性氣體回注、硫磺的儲存及硫能源［J］.硫酸工業(yè)，2004，46(6):13－18.

［3］辛守良，羅濤.華北BN油藏注二氧化碳混相驅室內實驗評價［J］.河南石油，2004，18(4):30－32.

［4］袁廣均，王進安.二氧化碳驅室內實驗研究［J］.內蒙古石油化工，2005，15(8):94 －96.

［5］李向良，李振泉，等.二氧化碳混相驅長巖心物理模擬［J］.石油勘探與開發(fā)，2004，31(5):102 －104.

［6］于炳森，莊子青.二氧化碳混相驅工程的可行性經濟分析模型［J］.石油勘探與開發(fā)，1990，17(6):95－98.

［7］戴金星.中國含硫化氫的天然氣分布特征、分類及其成因探討［J］.沉積學報，1985，3(4):109－120.

［8］朱光有，等.四川盆地硫化氫的硫同位素組成及其成因探討［J］.地球化學，2006，35(3):432－442.

［9］樊廣鋒，戴金星，戚厚發(fā).中國天然氣地質學(卷一)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1992:31－33.

［10］吳拓，楊俊印，等.稠油注蒸汽開發(fā)區(qū)塊硫化氫成因研究［J］.特種油氣藏，2008，15(3):80－83.

Analysis of associated gas reinjection effect in Block Qi40 steam flooding process

WU Tuo，WANG Yang，QI Xian– you，WANG He
(Liaohe Oilfield Company，PetroChina，Panjin，Liaoning124010，China)

Sour gases such as hydrogen sulfide and carbon dioxide are produced in heavy oil thermal recovery process in Liaohe oilfield and this problem is prevalent in almost all the thermal recovery blocks，posing risks to oilfield production and environment．Experimental study has been conducted for associated gas reinjection in steam flooding．The results indicate that recycling of the associated gas during heavy oil recovery process can reduce pollutants emission，improve development effect，and is an eco － friendly project．

heavy oil thermal recovery;sour gas;associated gas reinjection;steam flooding;environmental pollution

TE357.46

A

1006－6535(2012)01－0104－03

20110329;改回日期20110903

中油遼河油田公司重大科技項目“蒸汽驅伴生氣處理技術研究”(中油遼字2010－127)

吳拓(1965－)，男，高級工程師，1989年畢業(yè)于西南石油學院應用化學專業(yè)，現(xiàn)從事石油地質試驗研究工作。

編輯 周丹妮