多元熱流體返出氣增產(chǎn)技術(shù)研究

林濤，孫永濤，孫玉豹，張偉，張衛(wèi)行

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)研究院，天津 300450）

近年來，海上油田應(yīng)用的稠油熱采技術(shù)以多元熱流體吞吐為主，這是一種新型的熱采技術(shù)。該技術(shù)實(shí)施過程中燃燒產(chǎn)生高溫高壓的水蒸汽、N2及CO2等混合氣體［1］，具有氣體混相驅(qū)（N2，CO2驅(qū)）和熱力采油（蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)）的特點(diǎn)［2-4］，因此，適合海上稠油油田的熱采開發(fā)，也符合當(dāng)前熱采技術(shù)的發(fā)展趨勢。

多元熱流體吞吐過程與常規(guī)蒸汽吞吐的過程相同，包括注熱流體、燜井、采油3個(gè)階段［5-7］。在注熱流體階段將燃燒生成的全部產(chǎn)物注入地層，具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)；但在采油階段大量氣體的采出，一方面增加了海上平臺生產(chǎn)流程的負(fù)荷，另一方面這類氣體的釋放是一種能量的浪費(fèi)，同時(shí)氣體中的CO2也不符合節(jié)能減排的要求。通過對多元熱流體返出氣的研究，探索一種利用返出氣增產(chǎn)的新技術(shù)。

1 技術(shù)增產(chǎn)作用

多元熱流體技術(shù)與常規(guī)蒸汽的區(qū)別在于，蒸汽的主要作用機(jī)理是加熱降黏［8］，通過濕飽和蒸汽或是過熱蒸汽將熱量帶進(jìn)地層，加熱儲層，使得原油黏度降低，流動(dòng)性增加；而多元熱流體是包含有蒸汽、N2、CO2及化學(xué)藥劑的熱流體，不僅能夠起到加熱降黏的作用，同時(shí)大量氣體進(jìn)入地層，能夠充分發(fā)揮氣體組分的溶解降黏、擴(kuò)大波及體積、增加地層能量等作用［9］。

在回采階段，蒸汽吞吐后回采出來的是原油和較低溫度的熱水，這些熱水的可利用價(jià)值較低；多元熱流體吞吐后回采出來的除了原油和較低溫度的熱水外，還有大量氣體。多元熱流體吞吐后返出氣的成分以N2，CH4，CO2為主，物性分析結(jié)果見表 1。

表1 吞吐井產(chǎn)出氣組分組成 %

在煙道氣驅(qū)技術(shù)中，煙道氣通常含有80%～85%的N2和15%～20%的CO2及少量雜質(zhì)，也稱排出氣體，處理過的煙道氣可用作驅(qū)油劑［10］。通過類比多元熱流體吞吐后返出氣的成分可以看出，返出氣與煙道氣成分類似，因此可以考慮作為一種驅(qū)油劑加以綜合利用。

為了論證多元熱流體返出氣的可利用性，開展了室內(nèi)物理模擬研究：取渤海油田原油的油樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，模擬油藏溫度和壓力下將原油與模擬天然氣飽和，分別測定由不飽和到飽和的N2或CO2在56，140，180℃下的黏度，變化情況見圖1、圖2（圖中實(shí)線為飽和壓力，虛線為黏度）。

圖1 N2對稠油黏度的影響

圖2 CO2對稠油黏度的影響

由圖1、圖2可知，CO2比N2對稠油黏度的影響顯著，飽和CO2可使稠油黏度降低50%～90%，而N2僅為20%左右。

返出氣中CO2具有溶解、降黏的作用，在注入油井后可提高稠油的流動(dòng)性；同時(shí)返出氣中含有大量N2，N2的壓縮系數(shù)較大，為0.291，高壓下注入的煙道氣在油井降壓開采過程中迅速膨脹，為油井生產(chǎn)提供了驅(qū)油動(dòng)力［11-14］。從煙道氣驅(qū)增產(chǎn)機(jī)理來看，該技術(shù)主要利用 CO2的非混相驅(qū)和 N2驅(qū)機(jī)理［15-17］，而 N2和 CO2恰是返出氣的主要組成成分，因此返出氣完全可成為一種驅(qū)油劑。

2 技術(shù)增產(chǎn)工藝

依據(jù)海上油田的生產(chǎn)情況，結(jié)合多元熱流體吞吐技術(shù)的應(yīng)用情況，提出返出氣增產(chǎn)工藝技術(shù)（見圖3）。選擇1口油井和1個(gè)注水開發(fā)井組，油井實(shí)施多元熱流體吞吐，在吞吐后將返出的氣體進(jìn)行處理后，通過井組的注水井注入，進(jìn)行返出氣驅(qū)或者實(shí)施水氣交替驅(qū)，受效井受效，產(chǎn)量增加。

圖3 多元熱流體返出氣增產(chǎn)工藝

該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢是利用了多元熱流體吞吐后的返出氣。目前平臺對于返出氣都是通過管線輸送到中心平臺進(jìn)行集中處理，排空或者燒掉，造成浪費(fèi)；這些氣體的產(chǎn)生也需要消耗大量燃料，其中的CO2排放也不符合節(jié)能減排的要求。該項(xiàng)技術(shù)可有效解決上述問題，變廢為寶，極大提升多元熱流體吞吐工藝技術(shù)的競爭力。

返出氣可以實(shí)現(xiàn)降黏和提高驅(qū)油效率，有效驅(qū)替原油的成分是CO2和N2，因此在該工藝實(shí)施中對返出氣需要凈化和富集。返出氣中的不利成分是水和其他雜質(zhì)，通過一套簡單實(shí)用的地面處理流程即可滿足工藝需要。注入煙道氣的質(zhì)量要求一般為：CO2體積分?jǐn)?shù)大于12%，H2O小于0.1%，O2小于 2%，N2約為 88%，無。

返出氣的地面處理流程為：油氣分離—除氧—除雜質(zhì)—干燥裝置—緩沖罐—增壓機(jī)。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢

該技術(shù)能可靠提高附加的原油采收率，大幅提高多元熱流體的利用率，進(jìn)一步提高多元熱流體吞吐的投入產(chǎn)出比，在一次投入基礎(chǔ)上收益最大化，為普遍適用多元熱流體吞吐增效的稠油油藏開發(fā)提供有力的幫助，具有很好的應(yīng)用前景。

以某多元熱流體吞吐井為例，該井注入氣量為136 535 m3，消耗柴油 107.57 t，返出氣為 59 749 m3，相當(dāng)于需要47.07 t的柴油，將這些返出氣中的絕大部分注入井組中，煙道氣提高稠油的采收率幅度一般在5%～9%，因此該井組提高采收率潛力巨大，該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值作用明顯提升，這也是多元熱流體技術(shù)獨(dú)一無二的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

4 結(jié)論

1）利用多元熱流體吞吐后的返出氣注入到井組中，可形成與煙道氣相似的驅(qū)替效果，極大地提高井組的原油采收率。

2）在沒有大幅度增加成本的前提下，該技術(shù)能進(jìn)一步提高原油采收率，提升經(jīng)濟(jì)效益。

3）對于滲透率較高、非均質(zhì)性嚴(yán)重的油藏井組，容易產(chǎn)生氣竄，在利用返出氣驅(qū)替前，應(yīng)對油藏進(jìn)行詳細(xì)描述，充分了解油藏狀況，并采取相配套的相關(guān)技術(shù)開展工作。

［1］林濤，孫永濤，馬增華，等.多元熱流體熱采技術(shù)在海上探井測試中適應(yīng)性研究［J］.海洋石油，2012，32（2）：51-53.

［2］唐曉旭，馬躍，孫永濤.海上稠油多元熱流體吞吐工藝研究及現(xiàn)場試驗(yàn)［J］.中國海上油氣，2011，23（3）：185-188.

［3］林濤，孫永濤，馬增華，等.多元熱流體熱-氣降黏作用初步探討［J］.海洋石油，2012，32（3）：74-76.

［4］孫玉豹，孫永濤，林濤.渤海油田多元熱流體吞吐自噴期生產(chǎn)控制［J］.石油化工應(yīng)用，2012，31（5）：10-12.

［5］張麗勤，陳安.輕質(zhì)油油藏蒸汽驅(qū)采油研究進(jìn)展［J］.斷塊油氣田，2009，16（3）：96-98.

［6］鹿騰，侯健，孫建芳，等.化學(xué)輔助蒸汽驅(qū)受效剩余油分布特征研究［J］.斷塊油氣田，2011，18（6）：754-757.

［7］陰艷芳.蒸汽吞吐在普通稠油油藏注水開發(fā)中后期的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2008，15（1）：84-86.

［8］李獻(xiàn)民，白增杰.單家寺熱采稠油油藏［M］.北京：石油工業(yè)出版社,1997：85-87.

［9］盧川，劉慧卿，楊云龍，等.火用傳遞原理在稠油復(fù)合蒸汽驅(qū)方案優(yōu)選中的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2012，19（5）：615-617.

［10］馬濤，王海波，邵紅云.煙道氣驅(qū)提高采收率技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀［J］.石油鉆采工藝，2007，29（5）：79-82.

［11］計(jì)秉玉.國內(nèi)外油田提高采收率技術(shù)進(jìn)展與展望［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2012，33（1）：111-117.

［12］李峰，張鳳山，丁建民，等.稠油吞吐井注煙道氣提高采收率技術(shù)試驗(yàn)［J］.石油鉆采工藝，2001，23（1）：67-68.

［13］杜殿發(fā)，郭青，王青，等.特稠油油藏注氮?dú)饪尚行苑治觯跩］.石油鉆采工藝，2008，30（6）：75-79.

［14］王德有，陳德民，冉杰，等.氮?dú)飧魺嶂盘岣叱碛驼羝掏聼岵尚Ч跩］.鉆采工藝，2001，24（3）：25-28.

［15］劉成，羅召陽，劉麗君.氮?dú)饧夹g(shù)在油氣生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2001，8（4）：61-64.

［16］孫德浩.油井注氮?dú)庠霎a(chǎn)技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2003，10（5）：61-62.

［17］李登偉，張烈輝，易建國，等.注N2開發(fā)有水氣藏的敏感性因素研究［J］.斷塊油氣田，2012，19（3）：343-345，385.

［18］馬濤，王海波，邵紅云.煙道氣驅(qū)提高采收率技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀［J］.石油鉆采工藝，2007，29（5）：79-82.