氮氣抑水增油技術研究及現(xiàn)場應用

李德儒

(中石化河南油田分公司采油二廠，河南 唐河473400)

氮氣抑水增油技術研究及現(xiàn)場應用

李德儒

(中石化河南油田分公司采油二廠，河南 唐河473400)

[摘要]河南油田第二采油廠靠邊水能量開發(fā)的油藏，因含油寬度窄，儲層非均質性強，邊水能力強等因素影響，采油井見水時間短，采收率低。根據(jù)第二采油廠邊水油藏的特點，建立了能夠模擬油藏邊水生產(chǎn)過程的物理模擬試驗裝置，從氮氣抑水增油機理、油藏適應條件2個方面進行研究。結果表明：氮氣抑水增油技術適用于中高滲透儲層邊水淹的油井，達到了抑制邊水的目的，在改善邊水淹油井的開發(fā)效果方面效果明顯。

[關鍵詞]氮氣抑水增油；邊水；物模試驗；增油機理

目前河南油田第二采油廠靠邊水能量開發(fā)的油藏，因受含油寬度窄，儲層非均質性強，邊水能力強等因素影響，采油井見水時間短，采收率低。進一步提高邊水淹油藏的采收率是目前亟待解決的問題，為此開展了氮氣抑水增油技術研究。氮氣具有壓水錐、改善油水界面、增加水相滲流阻力等特點，從而達到抑水增油的目的。

1氮氣抑水增油機理

圖1　玻璃管填砂可視化物模試驗流程　　　　　圖2　試驗模型初始狀態(tài)

為了研究氮氣抑水增油機理，開展了玻璃管填砂可視化物模試驗[1]，試驗管流程如圖1所示。玻璃管填砂可視化模型(圖2)采用2個尺寸為10cm×10cm玻璃管中間膠結1~2mm的石英砂，模型的上部為王集油田柴26井地層中的原油(70℃下，原油黏度350mPa·s)，模型的下部為水。

圖3　并聯(lián)雙管氣驅試驗結果

1.1壓水錐、改善油水界面

從并聯(lián)雙管氣驅試驗結果(圖3)可以看出在注氮氣的過程中，飽和水在填砂管中被驅替出來，水管出液體積明顯高出油管出液體積[2]。

分析認為在真實的地層中氮氣抑水增油的第一個機理是壓水錐、改善油水界面。即利用油水相流度差異，注入氮氣優(yōu)先進入含水飽和度高的部位，將高含水帶中的水驅替到地層深部，而對油相的驅替作用較弱，從而達到壓水錐目的，最后建立新的壓力場和剩余油分布場。

1.2增加水相滲流阻力

采用單填砂管驅替試驗，試驗過程分3種形式：注氣、注水、水氣混注。試驗結果見圖4，可以看出注入氮氣后流動壓力明顯提高，并且不管是單純注入氮氣還是氮氣水混合注入，兩者的流動壓力比較接近，說明注入的氮氣在地層中都會出現(xiàn)明顯的氣水兩相流。

分析認為在真實的地層中氮氣抑水增油的第二個機理是增加水相滲流阻力[4]。即利用氣體的賈敏效應，增加水相在地層中的流動阻力，抑制水在地層中的產(chǎn)出，在恢復生產(chǎn)過程中由于不斷有氮氣從油水相中溢出，增加了竄流通道中水相的阻力，其他部位的氮氣驅動原油產(chǎn)出，從而有效地降低油井含水量。

1.3降低油相滲流阻力

采用單填砂管驅替試驗，試驗過程分2種形式：一是先注入氮氣再注油驅替，另一種是原油驅替。試驗結果見圖5，可以看出注入氮氣后的填砂管中，油相流動的峰值壓力顯著低于原油驅水中的峰值壓力，而油相的平衡壓力略大于油驅水的平衡壓力。

圖4　注氣、注水、水氣混注3種驅替方式試驗結果　　　　　　　　圖5　單填砂管驅替試驗結果

分析認為在真實的地層中氮氣抑水增油的第三個機理是降低油相滲流阻力[5]，即氮氣注入階段可以將含水飽和度較高的區(qū)域中的水推進到地層深處，而在恢復生產(chǎn)后，油相在這些區(qū)域中的流動峰值阻力顯著降低。

2氮氣抑水增油技術油藏適應條件

圖6　填砂管物理模擬流程

為了研究氮氣抑水增油油藏適應條件，開展了填砂管物理模擬試驗(圖6)。填砂管的長度為19.4cm，直徑為2.35cm。用石英砂填充填砂管。試驗采用古城油田古332井原油。

2.1滲透率對驅替效果的影響

通過物理模擬對典型的稀油在不同滲透率填砂管中進行水氣混注，從而明確氮氣抑水增油技術適用的滲透率范圍[6]。

從表1可以看出水驅采收率在25.08%~37.68%，而采用氮氣輔助驅油后，采收率提高顯著，并且隨著滲透率的提高，增油幅度也顯著提高。

表1　80℃下古332井原油在不同滲透率的驅替效果比較

圖7　古332井不同黏度原油的驅替效果

2.2黏度對驅替效果的影響

填砂管分別飽和古332井不同黏度的原油，高溫老化，先水驅再氮氣水混注，同時記錄入口端的壓力變化規(guī)律。試驗結果如圖7所示，在氮氣抑水增油的措施中，黏度對于采收率是有影響的，氮氣抑水增油對于低黏度原油的效果較好。

2.3滲透率級差對驅替效果的影響

采用雙管并聯(lián)試驗研究在不同滲透率級差倍數(shù)(1.3、2、3、4)填砂管中注入氮氣對降低含水率的影響，從而明確氮氣抑水增油技術對非均質儲層的適用條件[8]。

2個填砂管分別飽和古332井的原油，然后并聯(lián)，先水驅再氮氣水混注，同時記錄入口端的壓力。由試驗結果(表2)得出：隨著滲透率級差倍數(shù)的增大采收率增值和最終采收率都是減小的。說明隨著油藏非均質性的增大，氮氣并不能有效地提高采收率。

表2　古332井原油不同滲透率級差驅替效果比較

3現(xiàn)場應用效果分析

截至2014年年底，第二采油廠已實施氮氣抑水增油措施141井次，階段累計增油18134t，創(chuàng)效5984.22×104元，投入產(chǎn)出比為1∶3.2，階段提高采收率4%，取得了較好的現(xiàn)場應用效果。

以柴2-1井為例分析氮氣抑水增油效果。該井是王集油田柴莊區(qū)的一口定向井，靠天然能量開發(fā)，受邊水影響2013年含水率逐漸上升到99%，動液面在井口。該井分別在2013年2月4日和2013年4月20日進行2次氮氣抑水增油措施，生產(chǎn)曲線如圖8所示?？梢钥闯鲈摼?次氮氣抑水增油措施中，峰值日產(chǎn)油達到12t，平均有效期60d以上，平均日增油6t以上，累計增油1708t。

圖8　柴2-1井生產(chǎn)曲線

4結論

1)氮氣抑水增油技術的機理為：壓水錐、改善油水界面、增加水相滲流阻力、降低油相滲流阻力。

2)氮氣抑水增油技術適用油藏條件為：滲透率在500~3000mD的中高滲儲層、地下原油黏度50~1800mPa·s，滲透率級差為2~5的非均質儲層。

3)氮氣抑水增油技術現(xiàn)場應用后取得了較好的效果，平均單井日增油2t，階段累計增油18134t，效益可達5984.22×104元，投入產(chǎn)出比為1∶3.2，提高采收率4%。

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[編輯]帥群

[引著格式]李德儒.氮氣抑水增油技術研究及現(xiàn)場應用[J].長江大學學報(自科版) ,2015,12(14):82~85.

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)14-0082-04

[中圖分類號]TE357.45

[作者簡介]李德儒(1974-)，男，高級工程師，現(xiàn)從事油田開發(fā)工作，ldr7441@sohu.com。

[收稿日期]2015-02-10