注氣吞吐技術(shù)在輪古油田的應(yīng)用

姜許健，李 斌，孫紅海，肖 云，聶敬忠，王同峰，張文祥，孫玉國

(塔里木油田 開發(fā)事業(yè)部，新疆 庫爾勒 841000)

輪古碳酸鹽巖油藏普遍埋藏在5 000 m 以下，儲集空間以高角度裂縫、小型溶蝕孔隙和溶蝕孔洞為主，局部位置縫洞體發(fā)育，基質(zhì)基本不具備儲油能力，油藏非均質(zhì)性強(qiáng)，大部分儲集體為孤立儲集體，沒有統(tǒng)一的油水界位［1］。前期開發(fā)過程中主要經(jīng)歷自噴期、轉(zhuǎn)機(jī)采期、注水替油期、關(guān)井壓錐期等4 個開發(fā)階段，經(jīng)過多輪次的開發(fā)，油水界面逐步抬升至人工井底附近，目前大部分井均處于高含水、低產(chǎn)能開發(fā)階段，大約20%左右的油井處于高含水長光狀態(tài)，如何提高單井產(chǎn)能、提高采油速度成為制約開發(fā)的瓶頸。2013 年在大量調(diào)研與室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選3 口高含水井進(jìn)行了注氣吞吐礦場試驗(yàn)，通過1 年的觀察，2 口井取得較好的開發(fā)效果，該技術(shù)具備進(jìn)一步推廣潛力，同時對類似油氣藏的開發(fā)也具有較強(qiáng)的借鑒意義。

1 注氣吞吐機(jī)理

注氣吞吐實(shí)際上就是將氣體注入地層，注入的氣體在燜井過程中，由于重力分異，大量氣體形成運(yùn)移至油藏頂部，形成次生氣頂，同時將頂部的“閣樓油”置換至較低部位，開井生產(chǎn)后，次生氣頂膨脹驅(qū)替“閣樓油”流入井筒(見圖1)。輪古油田注氣吞吐主要是利用注入的氣體形成次生氣頂，改變原油驅(qū)替方向，達(dá)到開采頂部“閣樓油”的目的［2］;其次注氣后，油氣界面張力遠(yuǎn)小于油水界面張力，油氣密度差又大于油水密度差，從而減小毛管力作用，能擠出微小裂縫中的一部分殘余油［3］;再次就是在高壓狀態(tài)下，部分氣體溶解于原油中，既降低原油粘度又能在一定程度上迫使原油膨脹，從而使得部分死油變成可流動油［4］。

2 注氣工藝優(yōu)選

2.1 注入介質(zhì)優(yōu)選

根據(jù)文玉蓮［5］等人研究成果，目前注入氣體主要有CO2、N2、烴類氣，根據(jù)輪古碳酸鹽巖實(shí)際地質(zhì)條件，要求注入氣形成氣頂能力強(qiáng)，重力分異效果好，因此需要注入氣滿足不混相(便于形成次生氣頂)、油層條件下密度越小越好(便于重力分異)、油藏條件下氣體偏差因子變化率越大越好(膨脹能力強(qiáng))、氣源容易獲得等條件。

通過混相壓力模擬計(jì)算，CO2混相壓力最低(38 MPa)，其次為烴類氣(48.5 MPa)，氮?dú)饣煜鄩毫ψ罡?65 MPa ～69 MPa)，國內(nèi)研究普遍認(rèn)為氮?dú)庾畹突煜鄩毫?0 MPa ～100 MPa［2］。

CO2在地層條件下密度接近原油密(見圖1)，不利于重力分異，并且處于混相狀態(tài);其次，烴類氣在地層條件下也會容易混相，且會在油氣界面間形成一個凝析氣區(qū)過渡帶，在一定程度上影響采收率;輪古碳酸鹽巖井地層壓力普遍在60 Mpa 左右，因此注氮?dú)庠谟蛯訔l件下相對而言不容易混相，壓縮因子變化率最大(見圖2)，可以到達(dá)1.6，這表明隨著壓降，人工氣頂膨脹能量最強(qiáng)，采收率也最高。

李金宜［4］等人通過模擬實(shí)驗(yàn)獲得了氮?dú)庠谟筒貤l件下粘度、密度、溶解量的數(shù)據(jù)圖版，綜合分析后優(yōu)選氮?dú)庾鳛楸敬卧囼?yàn)氣源。

2.2 選井依據(jù)

輪古碳酸鹽巖注氣吞吐井選擇依據(jù)主要包括以下5 方面:

1)首選洞穴型儲層，其次為裂縫－孔洞型;

2)生產(chǎn)層在縫洞單元低部位，存在一定閣樓油(見圖3);

3)投入開發(fā)且累計(jì)產(chǎn)油量較多，有較好的物質(zhì)基礎(chǔ)，開發(fā)過程中是由于底水快速錐進(jìn)造成的油層快速水淹井，動靜態(tài)資料均顯示剩余儲量大;

4)目前生產(chǎn)地層能量不足造成低產(chǎn)或停產(chǎn);

5)根據(jù)前人研究成果，盡量優(yōu)選原油粘度低、密度在0.93 g/cm3左右的稀油井開展試驗(yàn)(見圖4)。

2.3 注氣量優(yōu)選

根據(jù)油井目前的壓力值，預(yù)測注氣后地層壓力恢復(fù)值，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)擬合獲得氮?dú)?標(biāo)況)與壓力關(guān)系曲線(見圖5)，氮?dú)庠谠椭械娜芙舛扰c溫度壓力關(guān)系曲線(見圖6)，綜合確定需注氮?dú)饬俊?/p>

2.4 注氣速度

國內(nèi)研究人員［4，6］通過數(shù)值模擬軟件模擬結(jié)果均一致認(rèn)為，適當(dāng)?shù)牡退僮馑俣壤塾土枯^高，這可能由于注氣速度低，注入的氣體損失量相對少，氣體能夠充分的運(yùn)移至油藏高部位，避免大排量注入氣體的外溢。

2.5 注氣后燜井周期優(yōu)選

燜井時間的長短是影響注氣吞吐效果的一個重要因素，燜井時間不夠，一方面注入氣不能夠完全運(yùn)移至高部位，影響油氣置換效率，同時開井時易于發(fā)生氣竄;另一方面也會影響注入氣在原油中的溶解量。關(guān)井時間太長影響油井增油量。輪古碳酸鹽巖油藏與塔河碳酸鹽巖油藏類似，李金宜［4］等人采用加拿大CMG 公司的STARS 模塊對塔河縫洞型碳酸鹽巖油藏注氮?dú)忾_采閣樓油進(jìn)行等效數(shù)值模擬研究，模擬周期注氮?dú)饬繛?50 t 條件下，合理關(guān)井置換時間為15 ～25 d，但考慮第一輪次注氣量均較大，綜合確定關(guān)井置換時間為40 d。

2.6 注氣工藝

考慮到注氣井口壓力高，液氮泵車成本較高，推薦采用制氮車、空壓機(jī)、水泥車等組合施工，直接進(jìn)行氮?dú)?、油田水混注施工。在保證空壓機(jī)壓力＜35 MPa 情況下，盡量增加氣水比，增加氮?dú)庾⑷肓?，目前推薦按照1 ∶500 的比例注入，注氣工藝示意圖(見圖7)。

3 試驗(yàn)效果分析

3.1 效果評價

2013 年至今，累計(jì)完成3 口井的注氣吞吐試驗(yàn)，2 口油井效果較為明顯，1 口油井效果較差，具體情況見表1。

表1 輪古油田3 口注氣吞吐井效果統(tǒng)計(jì)表

3.2 單井效果差異性分析

輪古X 井于2013 年4 月15 日開始水氣交注，平均日注水100 m3，日注氣50 000m3左右，累計(jì)注水2 730 m3，累計(jì)注氣125.09×104m3，悶井47 d，期間開井生產(chǎn)4 d，井口無液，氮?dú)饨M分高，說明關(guān)井時間不夠，繼續(xù)關(guān)井。2013 年6 月27 日開井前10 d，日產(chǎn)氣5 500 m3左右后不再出氣，但含水一直維持在90%左右，未達(dá)到預(yù)期效果。該井各輪次生產(chǎn)情況見表2。

表2 輪古X 井注氣吞吐后開井生產(chǎn)效果統(tǒng)計(jì)表

該井效果較差，可能原因是該井生產(chǎn)井段距離西北高部位串珠較遠(yuǎn)(大約469 m)，注氣后溝通效果較差，注氣形成的氣頂驅(qū)油效果不理想。其次就是該井原油密度較高(0.945 5 ～0.951 2 g/cm3)，油較稠(220.3 ～500 mPa·s)，氣水混注導(dǎo)致原油氧化，開采效果偏差。

輪古Z 井于2014 年1 月2 日作業(yè)轉(zhuǎn)注氣吞吐實(shí)驗(yàn)，3 月19 日開始注氣，日注水200 m3左右，日注氮?dú)?7 000 m3，累計(jì)注水7 361 m3，注氮?dú)?86.13×104m3，燜井22 d 后開井生產(chǎn)，氣量大再次關(guān)井20 d后開進(jìn)，日產(chǎn)液37 t，日產(chǎn)油37 t，綜合含水0.23%，取得良好開發(fā)效果。該井各輪次生產(chǎn)情況見表3。

該井效果較好，主要原因是該井生產(chǎn)井段位于構(gòu)造較低位置，頂部“閣樓油”較富集，縫洞雕刻及動態(tài)預(yù)測剩余可采儲量在4 萬t 左右。本輪次注氣量較大，持續(xù)時間較長(大約50 d)，有益于氣體緩慢進(jìn)入油藏高部位，充分驅(qū)替頂部“閣樓油”，關(guān)井時間達(dá)到40 d，較塔河油田平均長10 d。

表3 輪古Z 井注氣吞吐后開井生產(chǎn)效果統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)論

1)通過3 井次的注氣吞吐先導(dǎo)試驗(yàn)，輪古碳酸鹽巖油藏注氮?dú)忾_采“閣樓油”技術(shù)方案可行;2)為達(dá)到盡可能多的注氣的目的，提出了一套水氣交替混注的新思路，現(xiàn)場試驗(yàn)證實(shí)可行，氣水比例為500∶1 左右;3)合理的關(guān)井周期對注氣吞吐效果起到重要作用，輪古碳酸鹽巖井初期合理關(guān)井周期為45 d左右;4)注氮?dú)馓岣咛妓猁}巖采收率主要利用的是油氣重力分異原理以及氮?dú)怛?qū)的非混相機(jī)理，因此必須優(yōu)選具備較大的剩余“閣樓油”剩余儲量的井進(jìn)行試驗(yàn)，才能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 姜許健，潘昭才，張文波，等.高壓注水替油技術(shù)在裂隙型油藏中的應(yīng)用［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)報(bào))，2010(32):441－442.

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［3］ 周玉衡，喻高明，周勇，等.氮?dú)怛?qū)機(jī)理及應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2007(6):101－102.

［4］ 李金宜，姜漢橋，李俊鍵，等.縫洞型碳酸鹽巖油藏注氮?dú)饪尚行匝芯浚跩］.內(nèi)蒙古石油化工，2008(23):84－85.

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