特低滲透油田復(fù)合熱載體吞吐可行性分析

趙明國(guó) ，張明龍 ，楊洪羽

（1.提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318；2.中油長(zhǎng)慶油田分公司，陜西 定邊 718600）

引 言

海拉爾蘇德爾特油田為特低滲透油田，其特點(diǎn)是儲(chǔ)層滲透率低、非均質(zhì)性強(qiáng)、孔喉半徑小、非均質(zhì)性及敏感性強(qiáng)、天然然能量不充足等[1-4]。目前各國(guó)對(duì)特低滲透油田開發(fā)的主要方式為注水開發(fā)、蒸汽吞吐、注氣開發(fā)等。由于儲(chǔ)層滲透率低，注水開發(fā)會(huì)造成注水壓力大，特低滲透層動(dòng)用程度差[5]。蒸汽吞吐是一種有效開發(fā)低滲透油田的開采方式，高溫?zé)嵴羝梢越档驮宛ざ?，從而增加原油的流?dòng)能力，但由于注入的蒸汽數(shù)量和攜帶熱量的限制，導(dǎo)致對(duì)地層的加熱半徑有限[6]。注氣開發(fā)過(guò)程中，氣體可以進(jìn)入較小的孔隙，擴(kuò)大波及體積，但由于特低滲透油田的非均質(zhì)性，導(dǎo)致氣體指進(jìn)現(xiàn)象發(fā)生，見(jiàn)氣后產(chǎn)量遞減較快[7]。在復(fù)合熱載體吞吐過(guò)程中，復(fù)合熱載體中的CO2在原油中的溶解度較高，在一定條件下可與原油形成混相，大幅度降低原油黏度，增加原油的膨脹能，進(jìn)而降低殘余油飽和度[8]；而水蒸汽可攜帶熱量，對(duì)地層和原油具有加熱作用；N2的導(dǎo)熱系數(shù)較低，可提高蒸汽的熱利用效率，增加蒸汽的攜熱能力[9]。為了給礦場(chǎng)試驗(yàn)提供有力的理論依據(jù)，因此進(jìn)行了室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)研究，探討特低滲透油田進(jìn)行復(fù)合熱載體吞吐的可行性。

1 實(shí)驗(yàn)條件

①實(shí)驗(yàn)用油，取自海拉爾蘇德爾特油田的脫氣原油與煤油配制的模擬油，地層溫度為67 ℃，黏度為 4.32 mPa·s；②實(shí)驗(yàn)用水，選取油田采出水；③復(fù)合熱載體物質(zhì)的量組成為：N2為 75.97%，CO2為 11.34%，水為 12.78%；④混合氣物質(zhì)的量組成為：N2為 87.01%，CO2為12.99%；⑤實(shí)驗(yàn)巖心，取自海拉爾蘇德爾特油田貝47-檢57井的天然巖心，將其搗碎填至填充管，填充管長(zhǎng)度為30 cm，直徑為3.8 cm，最高耐壓為70 MPa，形成上層滲透率為 0.1×10-3μ m2、中層滲透率為 0.5×10-3μ m2、下層滲透率為 0.8×10-3μ m2的非均質(zhì)巖心填充管，平均孔隙度為18.56%；⑥吞吐參數(shù)，注入溫度為300 ℃，注入壓力為27 MPa，注入量為629.1 cm3（標(biāo)），燜井時(shí)間為8.8 min，放噴壓力為7 MPa。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)設(shè)備為恒溫箱（200 ℃）、蒸汽發(fā)生器（320 ℃、35 MPa）、壓力傳感器、活塞容器、高壓恒速恒壓泵、回壓閥、油氣分離器、氣體質(zhì)量流量計(jì)、真空泵等。

3 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)步驟主要包括：①測(cè)定巖心模型滲透率、孔隙度，飽和地層水；②將巖心恒溫至地層溫度后，將模擬油注入飽和水的巖心，直至流出液全部為油，計(jì)算巖心中油水飽和度；③將巖心內(nèi)壓力穩(wěn)定在7 MPa，關(guān)閉巖心進(jìn)口端，并將出口端回壓設(shè)置為7 MPa；④將300 ℃的復(fù)合熱載體（或混合氣、水蒸氣）在27 MPa壓力下從巖心出口端注入629.1 cm3（標(biāo)），關(guān)閉閥門，在注入壓力下保持8.8 min，然后用回壓閥控制出口壓力為7 MPa，打開出口閥門，使油氣吐出，直到巖心內(nèi)壓力降低到7 MPa且沒(méi)有流體流出為止，分別計(jì)量油、水、氣的體積；⑤按過(guò)程④重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，進(jìn)行5個(gè)周期吞吐實(shí)驗(yàn)。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 吞吐效果對(duì)比

4.1.1 采收率

由表1和圖2可知，在同樣吞吐條件下，混合氣、蒸汽、復(fù)合熱載體3種介質(zhì)中，各周期復(fù)合熱載體的周期采收率及累計(jì)采收率最高，其次為混合氣，水蒸汽的采收率最低。每周期復(fù)合熱載體的采收率比混合氣平均高0.37%，比蒸汽吞吐采收率平均高1.92%。

表1 三種介質(zhì)各周期采收率對(duì)比

圖2 3種介質(zhì)各周期累計(jì)采收率對(duì)比

4.1.2 含水率

由表2可知，在相同條件下，蒸汽和復(fù)合熱載體吞吐過(guò)程中（混合氣吞吐不產(chǎn)水），蒸汽吞吐的含水率為61.18%～82.12%，而復(fù)合熱載體吞吐的含水率為5.38%～39.13%。各周期復(fù)合熱載體吞吐的含水率平均比蒸汽低54.13%。

表2 水蒸汽與復(fù)合熱載體含水率對(duì)比

4.1.3 氣油比

由表3可知，在相同條件下，混合氣和復(fù)合熱載體吞吐過(guò)程中（蒸汽吞吐不產(chǎn)氣），混合氣吞吐的氣油比為 240.56～1 007.86 m3/m3，而復(fù)合熱載體吞吐的氣油比為 187.80～697.21 m3/m3。各周期復(fù)合熱載體吞吐的氣油比平均比混合氣吞吐低166.74 m3/m3。

表3 混合氣與復(fù)合熱載體氣油比對(duì)比

通過(guò)以上混合氣、蒸汽和復(fù)合熱載體3種介質(zhì)在同樣條件下的吞吐效果比較，復(fù)合熱載體吞吐的采收率最高，含水率低于蒸汽吞吐，生產(chǎn)氣油比低于混合氣吞吐?；旌蠚馔掏聶C(jī)理主要是利用高溫降黏，以及氣體溶解降低油的黏度和原油體積膨脹；蒸汽吞吐是利用高溫降黏[10]。而復(fù)合熱載體吞吐除降低原油黏度和原油體積膨脹外，所含水蒸汽在地層中容易形成分散的水滴，這些水滴在喉道處形成水鎖，起到調(diào)剖、擴(kuò)大波及體積的作用，因此其吞吐效果比較好。但水鎖增加流體流動(dòng)的附加阻力，降低復(fù)合熱載體的注入能力，因此進(jìn)行復(fù)合熱載體吞吐時(shí)必須考慮注入能力[11-13]。

4.2 注入能力對(duì)比

表4 三種介質(zhì)注入能力對(duì)比

由表4可知，在同樣吞吐條件下，復(fù)合熱載體的注入能力（指單位時(shí)間單位注入壓力下的注入量）低于混合氣和蒸汽。各周期復(fù)合熱載體的注入能力比混合氣低16.36～39.98個(gè)百分點(diǎn)，平均低30.46個(gè)百分點(diǎn)，而且吞吐周期越多，降低幅度越大；各周期復(fù)合熱載體的注入能力比蒸汽吞吐低8.10～21.69個(gè)百分點(diǎn)，平均低15.2個(gè)百分點(diǎn)?？梢?jiàn)，與混合氣吞吐相比，復(fù)合熱載體的注入能力明顯降低。這主要是復(fù)合熱載體在地層中形成水鎖，此外，特低滲透油田地層具有水敏性，在高溫下水敏程度加強(qiáng)，造成了復(fù)合熱載體的注入能力降低[14]。與蒸汽吞吐相比，復(fù)合熱載體的注入能力降低幅度較小，如果適當(dāng)增加注入壓力或減少注入量，在特低滲透油藏進(jìn)行復(fù)合熱載體吞吐是可行的。

通過(guò)上面分析，在特低滲透油藏進(jìn)行復(fù)合熱載體吞吐具有非常好的采油效果，但注入能力較低。因此在實(shí)際進(jìn)行復(fù)合熱載體吞吐時(shí)，應(yīng)加入適量耐高溫防膨劑或表面活性劑，降低水敏和水鎖的影響，增加復(fù)合熱載體注入能力。

5 結(jié) 論

（1）在同樣吞吐條件下，每周期復(fù)合熱載體吞吐的采收率比混合氣吞吐平均高0.37%，比蒸汽吞吐采收率平均高1.92%；復(fù)合熱載體吞吐的含水率平均比蒸汽吞吐低54.13%；復(fù)合熱載體吞吐的氣油比平均比混合氣吞吐低166.74 m3/m3。

（2）由于水鎖及水敏影響，復(fù)合熱載體吞吐的注入能力比混合氣吞吐平均低30.46個(gè)百分點(diǎn)，吞吐周期越多，降低幅度越大；比蒸汽吞吐平均低15.2個(gè)百分點(diǎn)。

（3）在特低滲透油藏進(jìn)行復(fù)合熱載體吞吐是可行的。但在實(shí)際進(jìn)行復(fù)合熱載體吞吐時(shí)，應(yīng)加入適量耐高溫防膨劑或表面活性劑，降低水敏和水鎖的影響，提高復(fù)合熱載體注入能力。

[1]姚慧山. 創(chuàng)新油田開發(fā)技術(shù)提高低滲透油田開發(fā)效果分析[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010,2(3)：108.

[2]延吉生,孟英峰. 我國(guó)低滲油氣資源開發(fā)中的問(wèn)題和技術(shù)需要[J]. 西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2004,26(5)：46-47.

[3]張國(guó)輝,任曉娟. 低滲儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)分形特征及對(duì)水驅(qū)油效率的影響［J］. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2011,30（2）：94-99.

[4]李建民,武新生,李永剛. 蘇德爾特油田潛山油藏注水開發(fā)實(shí)踐及認(rèn)識(shí)［J］. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2011,30（5）:52-55.

[5]蔡珺君,占天慧. 低滲油田注水開發(fā)調(diào)整技術(shù)現(xiàn)狀[J]. 石油地質(zhì)，2012，26(11)：148.

[6]寇磊,嚴(yán)志虎,姬洪明. 稠油油藏蒸汽吞吐開發(fā)技術(shù)研究[J]. 遼寧化工,2010,39(10)：1076-1078.

[7]郭平,李士倫,杜志敏，等. 低滲透油藏注氣提高采收率技術(shù)研究[J]. 西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002,24(5)：46-50.

[8]杜朝鋒，武平倉(cāng)，邵創(chuàng)國(guó)，等. 長(zhǎng)慶油田特低滲透油藏二氧化碳驅(qū)提高采收率室內(nèi)評(píng)價(jià)[J]. 油氣地質(zhì)與采收率，2010,17（4）：63-64,76.

[9]霍進(jìn),黃偉強(qiáng)，彭通曙，等. 淺層特超稠油油藏氮?dú)廨o助蒸汽吞吐提高采收率研究與應(yīng)用[J]. 新疆石油科技,2007,4(17)：17-18.

[10]王洋,蔣平,張建強(qiáng)，等. 氣體輔助蒸汽吞吐研究進(jìn)展[J]. 精細(xì)石油化工進(jìn)展,2012,16(6)：6-8.

[11]雷茹,任小娟. 低滲透砂巖氣鎖傷害方式對(duì)比試驗(yàn)研究[J]. 巖性油氣藏，2008，20(3)：124-126.

[12]付美龍，劉國(guó)霖，王榮茹，等. 新型防水鎖處理劑的研制與應(yīng)用[J]. 油氣地質(zhì)與采收率,2013,20（2）：55-57.

[13]馬洪興,史愛(ài)平,王志敏,等. 低滲透砂巖水鎖傷害研究[J]. 石油鉆采工藝,2004,26(4)：49-51.

[14]何文祥,劉乙前,馬超亞,等. 特低滲透砂巖儲(chǔ)層傷害的試驗(yàn)研究[J]. 特種油氣藏，2011,18(2)：96-98.