儲(chǔ)層滲透率對(duì)復(fù)合熱載體吞吐效果的影響

趙明國(guó) ，賈慧敏 ，楊洪羽 ，察興辰

（1.東北石油大學(xué)提高油氣采收率教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163318；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第六采油廠，陜西 定邊 718600）

0 引言

薩北過渡帶位于大慶長(zhǎng)垣薩爾圖油田背斜構(gòu)造的北部，面積 51.6 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量 15 068×104t，分別占大慶油田過渡帶地質(zhì)儲(chǔ)量和薩北開發(fā)區(qū)地質(zhì)儲(chǔ)量的四分之一，具有較大的儲(chǔ)量潛力。但是，該過渡帶儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，原油黏度較大，注水開發(fā)含水上升速度快，產(chǎn)量遞減速度較快，依靠單純的提液和常規(guī)堵水調(diào)剖等技術(shù)挖潛難度大［1-3］，聚驅(qū)后仍有50%的剩余油未能采出［4-5］。 為此，提出采用混注非凝析氣（N2，CO2）作為助劑的蒸汽吞吐［6-10］，即復(fù)合熱載體吞吐來提高采收率。復(fù)合熱載體是天然氣、原油或煤炭等有機(jī)物在完全燃燒后生成的 N2，CO2與水蒸氣的混合物［11-12］。其中，CO2注入能力強(qiáng)，滲流阻力低，溶解膨脹性強(qiáng)［13-14］；N2膨脹能大，可以有效補(bǔ)充地層能量，且助排能力強(qiáng)；水蒸氣是地層加熱的傳熱介質(zhì)，但是熱能損失大，需要非凝析性氣體輔助。

復(fù)合熱載體吞吐實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠蛯涌紫抖葹?9.5%，滲透率差異較大，平均滲透率339×10-3μm2，垂向非均質(zhì)嚴(yán)重，為正韻律油藏。原始地層壓力為11.63 MPa，目前地層壓力11.53 MPa，壓力較低，但保持較好。有效油層厚度10 m，砂層厚度較薄。本文針對(duì)該區(qū)塊地質(zhì)特征，進(jìn)行復(fù)合熱載體吞吐室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，確定儲(chǔ)層滲透率對(duì)復(fù)合熱載體吞吐效果的影響，優(yōu)化復(fù)合熱載體吞吐周期，以期為大慶油田薩北過渡帶提高采收率提供技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)條件、流程及方法

1.1 實(shí)驗(yàn)條件

油：薩北過渡帶脫氣原油與煤油配制模擬油，45℃下黏度為14.1 mPa·s。水：薩北過渡帶油田采出水。復(fù)合熱載體：75.94%N2+11.31%CO2+12.75%水。巖樣：非均質(zhì)石英砂填充管，70～150，270，320目石英砂按不同比例填充，長(zhǎng)度30 cm、直徑3.8 cm，基本參數(shù)見表1。

表1 非均質(zhì)管式巖樣參數(shù)

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程

實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程如圖1所示。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將巖心模型飽和地層水后恒溫至地層溫度45℃，然后飽和模擬油使巖心中形成束縛水。關(guān)閉巖樣出口端，將1 612.8 cm3（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）260℃的復(fù)合熱載體以21.0 MPa壓力注入巖樣，并保持2.5 min，然后在7.4 MPa放噴壓力下打開進(jìn)口閥門，使油氣吐出，直到巖樣內(nèi)壓力降低到放噴壓力而且沒有流體流出時(shí)關(guān)閉注入閥門，計(jì)量油、水、氣的體積。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程，進(jìn)行5個(gè)周期的吞吐實(shí)驗(yàn)。

圖1 復(fù)合熱載體吞吐實(shí)驗(yàn)流程

2 儲(chǔ)層滲透率的影響

2.1 對(duì)復(fù)合熱載體吞吐采收率的影響

如圖2所示，在同一生產(chǎn)周期，巖樣滲透率越大，采收率越高。由圖3可以看出，在相同條件下，滲透率越高，累計(jì)采收率越大；4塊巖樣前3個(gè)周期累計(jì)采收率為3.67%～7.35%，平均為5.10%。可見，采用復(fù)合熱載體吞吐可以取得很好的開發(fā)效果。

圖2 吞吐采收率與滲透率的關(guān)系

圖3 吞吐累計(jì)采收率與滲透率的關(guān)系

由圖2可知，隨著吞吐周期增加，采收率增加，在第2周期達(dá)到最高，之后逐漸降低。從第1周期到第5周期，4塊巖樣在各周期的平均采收率分別占總采收率的 20.64%，24.07%，20.28%，18.34%和 16.67%，第 2周期的貢獻(xiàn)率最大，其次為第1和第3周期。因此，單從采收率來看，復(fù)合熱載體吞吐可選2～5個(gè)周期。

儲(chǔ)層滲透率越高，注入的復(fù)合熱載體向地層移動(dòng)越快，距井越遠(yuǎn)，波及的范圍也越大，使更多的原油受熱膨脹、降黏。在生產(chǎn)階段，地層深部的油不斷地向吞吐井運(yùn)移，吞吐井附近的含油飽和度始終保持較高，因此，采收率比較高。滲透率低的儲(chǔ)層滲流能力差，而且受賈敏效應(yīng)的影響較大，地層深部的油不能及時(shí)運(yùn)移到生產(chǎn)井附近，采收率低。

在第1吞吐周期，復(fù)合熱載體大多聚集在井筒附近，僅使井筒周圍的原油受效，波及范圍較小。隨著周期增加，受效范圍越來越大，增溫、氣體混相和溶脹作用逐漸發(fā)揮出來，采收率也隨之增加。但在第3周期后，井筒附近含油飽和度逐漸下降，采收率逐漸降低。

2.2 對(duì)復(fù)合熱載體吞吐含水率的影響

如圖4所示：各滲透率巖樣的含水率均比較低，前3周期最大含水率為7.41%，前5周期最高含水率僅8.06%；總體而言，在同一吞吐周期，巖石滲透率越高，含水率越大。

總體上看，各周期含水率均較低，而且隨著吞吐周期增加，含水率變化幅度也非常??；吞吐前2個(gè)周期含水率逐漸上升，從第3個(gè)周期開始，含水率逐漸下降。

圖4 吞吐含水率與滲透率的關(guān)系

復(fù)合熱載體中水含量較少，采出水主要來源于地層中的束縛水，這是因?yàn)閺?fù)合熱載體在作用于地層油的同時(shí)，地層中的束縛水也因升溫而膨脹，部分束縛水成為自由水［15］。但是，復(fù)合熱載體對(duì)油的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)地層水的作用，因此采出液中含水率整體較低。儲(chǔ)層滲透率越大，復(fù)合熱載體波及的范圍越大，由于地層水受熱膨脹產(chǎn)生的可流動(dòng)水越多；同時(shí)，滲透率越大，流動(dòng)阻力越小，水的流動(dòng)能力越強(qiáng)，因此含水率隨著滲透率增加而增加。吞吐周期越多，地層溫度越高［16］，進(jìn)一步加強(qiáng)了地層水的膨脹能力，含水率進(jìn)一步升高；但達(dá)到一定周期后，地層溫度隨著吞吐周期基本不變，同時(shí)隨地層水的不斷采出，地層中含水飽和度減少，含水率略有降低。

2.3 對(duì)復(fù)合熱載體吞吐氣油比的影響

在同一吞吐周期，隨著滲透率增加，氣油比降低，而且，前3周期氣油比增加幅度較小，第4周期后氣油比明顯上升，而且滲透率越低，上升幅度越大（見圖5）。從累計(jì)氣油比來看，滲透率越大，氣油比越高；隨吞吐輪次增加，氣油比上升（見表2）。因此，從氣油比來看，復(fù)合熱載體吞吐以3個(gè)周期為宜。

圖5 吞吐氣油比與滲透率的關(guān)系

表2 不同滲透率巖心平均氣油比與吞吐周期的關(guān)系

由圖5可知，隨著吞吐周期增加，吞吐儲(chǔ)層滲透率越高，注入復(fù)合熱載體的波及范圍越大，氣體大部分會(huì)溶解在油中，近井地帶游離氣體較少。對(duì)于低滲透儲(chǔ)層，注入的復(fù)合熱載體向地層移動(dòng)較慢，注入氣體集中分布在近井地帶，游離氣較多，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)出的氣量較多，因此，隨滲透率增加，復(fù)合熱載體吞吐氣油比降低；隨井附近的含油飽和度不斷減少，氣體飽和度逐漸升高，因此，復(fù)合熱載體吞吐氣油比隨周期增加而上升。

3 結(jié)論

1）在相同吞吐條件下，儲(chǔ)層滲透率越高，復(fù)合熱載體吞吐采收率、含水率越高，氣油比越低。

2）隨著復(fù)合熱載體吞吐周期增加，前2個(gè)周期采收率、含水率、氣油比增加，第3周期開始，采收率、含水率逐漸降低。

3）比較不同滲透率巖樣復(fù)合熱載體吞吐各周期的效果，復(fù)合熱載體吞吐應(yīng)選擇3個(gè)周期。4種不同滲透率巖樣，前3個(gè)周期平均累計(jì)采收率為5.10%，而含水率低于7.41%，氣油比低于949 m3/m3，因此，對(duì)于薩北過渡帶采用復(fù)合熱載體吞吐是可行的。

［1］張紅玲，劉慧卿，馮汝勇，等.胡12斷塊油藏剩余油富集分布研究［J］.應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，15（1）：84-89.

［2］閆善超，黃梅，陳衛(wèi)東.等.大慶油田薩北過渡帶聚合物驅(qū)油先導(dǎo)性試驗(yàn)［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2002，21（2）：64-66.

［3］張立有，陳福明，白德林.大慶油田薩北東部過渡帶熱采效果［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，1994，13（4）：61-63.

［4］王德民，程杰成，吳軍政，等.聚合物驅(qū)油技術(shù)在大慶油田的應(yīng)用［J］.石油學(xué)報(bào)，2005，26（1）：74-78.

［5］趙福麟，王業(yè)飛，戴彩麗，等.聚合物驅(qū)后提高采收率技術(shù)研究［J］.中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，30（1）：86-89.

［6］范耀，劉易非，茹婷，等.稠油高溫氣體輔助蒸汽驅(qū)的可行性研究［J］.新疆石油地質(zhì)，2010，31（5）：530-532.

［7］張小波.蒸汽-二氧化碳-助劑吞吐開采技術(shù)研究［J］.石油學(xué)報(bào)，2006，27（2）：80-84.

［8］田仲?gòu)?qiáng)，李淑蘭，王志敏，等.注蒸汽加氣體開采稠油技術(shù)室內(nèi)研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用［J］.油田化學(xué)，2002，19（1）：47-50.

［9］付美龍，熊帆，張鳳山，等.二氧化碳和氮?dú)饧盁煹罋馔掏虏捎臀锢砟M實(shí)驗(yàn)：以遼河油田曙一區(qū)杜84塊為例［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2010，17（1）：68-73.

［10］霍剛，范瀟.混注煙道氣輔助蒸汽吞吐驅(qū)替機(jī)理數(shù)值模擬研究［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2012，19（4）：59-65.

［11］姜瑞忠，楊仁鋒，段志剛，等.復(fù)合熱載體泡沫驅(qū)提高采收率研究［J］.應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，19（4）：565-573.

［12］翁小紅，馬哲斌，肖見，等.HYS油田復(fù)合熱載體驅(qū)油先導(dǎo)試驗(yàn)［J］.石油鉆探技術(shù)，2012，40（4）：111-114.

［13］章星，楊勝來，文博，等.低滲油藏CO2混相驅(qū)啟動(dòng)壓力梯度實(shí)驗(yàn)研究［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2013，35（5）：583-586.

［14］國(guó)殿斌，徐懷民.深層高壓低滲油藏CO2驅(qū)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究：以中原油田胡 96 塊為例［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2014，36（1）：102-105.

［15］李華斌.巖心滲透率對(duì)復(fù)合驅(qū)油效率影響的實(shí)驗(yàn)研究［J］.油田化學(xué)，2007，24（1）：67-69.

［16］劉文章.稠油注蒸汽熱采工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997：1-548.