塔河油田縫洞型油藏單井注氮?dú)獠捎蜋C(jī)理及實(shí)踐

惠　健，劉學(xué)利，汪　洋，楊占紅，陳　勇

（中國(guó)石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，烏魯木齊830011）

塔河油田縫洞型油藏單井注氮?dú)獠捎蜋C(jī)理及實(shí)踐

惠健，劉學(xué)利，汪洋，楊占紅，陳勇

（中國(guó)石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，烏魯木齊830011）

塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏儲(chǔ)集層類型特殊、開發(fā)難度大，前期通過實(shí)施單井及單元注水，在一定程度上取得了良好的增油效果；隨著注水量增加，開發(fā)效果逐漸變差，大量剩余油富集在縫洞單元高部位，注水無法波及。針對(duì)此類剩余油，開展了注氮?dú)馔掏买?qū)油實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)，論證了注氮?dú)饽苡行?dòng)用這部分剩余油。注入地層中的氮?dú)馀c原油混合并發(fā)生重力分異，將高部位剩余油向下置換并采出，注入氮?dú)庠谠椭腥芙庖材芷鸬揭欢ǖ慕档驮宛ざ?、補(bǔ)充地層能量的作用。該項(xiàng)技術(shù)2012年開始在塔河油田奧陶系縫洞型碳酸鹽巖油藏開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，已投產(chǎn)試驗(yàn)井123口，累計(jì)產(chǎn)油16.13×104t，增油效果顯著，驗(yàn)證了縫洞型碳酸鹽巖油藏注氣吞吐置換剩余油是一項(xiàng)可行的提高采收率技術(shù)。

塔河油田；縫洞型油藏；注氮?dú)馓岣卟墒章?；機(jī)理；現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏埋藏深，儲(chǔ)集空間以大型洞穴為主，裂縫是主要的連通通道[1]，流體在儲(chǔ)集層中的流動(dòng)表現(xiàn)為管流特征[2]。針對(duì)部分縫洞單元開發(fā)過程中能量不足和含水率上升導(dǎo)致的產(chǎn)量快速遞減、采出程度低等問題，形成了單井縫洞單元注水替油[3-4]、多井縫洞單元注水驅(qū)油的開發(fā)模式[5-7]，有效提高了油藏采出程度。對(duì)于相對(duì)封閉的單井縫洞單元，當(dāng)注入水無法波及溶洞高部位時(shí)，會(huì)有大量剩余油以“閣樓油”的形式存在。研究表明，向單井縫洞單元中注入氮?dú)?，建立人工氣頂，能夠在補(bǔ)充地層能量的同時(shí)，有效置換高部位剩余油[8]，壓低油水界面，從而提高原油采出程度，應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)在塔河油田縫洞型油藏現(xiàn)場(chǎng)取得了良好的增油效果。

1　縫洞型油藏注氣提高采收率機(jī)理

1.1人工氣頂置換原油作用

縫洞型碳酸鹽巖油藏單井注氣吞吐提高采收率設(shè)想的初衷是希望利用氮?dú)獗仍兔芏鹊?、在原油中溶解度小、壓縮性好的特點(diǎn)，使注入到縫洞儲(chǔ)集層中的氮?dú)庠谥亓Ψ之愖饔孟?，向溶洞高部位運(yùn)移并聚集形成氣頂，將原油驅(qū)替至井底附近采出。為了驗(yàn)證該作用機(jī)理，分別采用數(shù)值模擬技術(shù)及單井單元平板模型完成了采油過程模擬。

由圖1可看出，向單井縫洞單元注入氮?dú)夂?，油水界面整體降低，殘丘高部位含氣飽和度增加，對(duì)應(yīng)含油飽和度降低，頂部剩余油得以采出。

圖1　單井縫洞單元注氮?dú)獬跗诤徒Y(jié)束后含油飽和度和含氣飽和度分布

以塔河油田典型單井縫洞單元地震剖面為原型，設(shè)計(jì)加工了單井縫洞體可視化平板物理模型[9]，并開展底水驅(qū)油及注氮?dú)馔掏履M。平板模型縱向上雕刻有多個(gè)溶洞體，溶洞間通過交錯(cuò)的裂縫連通，以此模擬儲(chǔ)集原油的單井縫洞及下部與其相連通的水體。

水驅(qū)實(shí)驗(yàn)階段，油水界面平穩(wěn)上升，表現(xiàn)為活塞式驅(qū)替特征[10]，出口端含水率90%時(shí)模型原油采收率為49.1%，由于油井只與溶洞低部位連通，水驅(qū)末期溶洞上部有較大注入水難波及的空間（圖2）。

圖2　水驅(qū)末期油水分布狀態(tài)

從井筒向模型中注入氮?dú)獠⒎€(wěn)定一段時(shí)間，氣體向溶洞頂部運(yùn)移并聚集，將此前水驅(qū)難波及的剩余油置換到下部，達(dá)到了有效動(dòng)用剩余油的目的（圖3），注氮?dú)馔掏码A段原油采出程度提高了42.6%，達(dá)到91.7%，表現(xiàn)出典型的未充填溶洞儲(chǔ)集體開采特征。

圖3　注氮?dú)饨Y(jié)束后油氣水分布狀態(tài)

1.2注氮?dú)饨叼ぷ饔?/p>

在地層溫度壓力條件下，向原油樣品中注入氮?dú)?，原油體系飽和壓力逐漸升高，原油黏度和密度逐漸降低[11]。如圖4所示，原油中的溶解氮?dú)鈴?增加到0.15 m3/m3，地層原油黏度從10.78 mPa·s降至10.30 mPa·s，表明氮?dú)馊芙庠谠椭薪档土嗽偷酿ざ龋岣吡嗽偷牧鲃?dòng)性。

圖4　飽和壓力下原油中溶解氮?dú)饬颗c原油黏度關(guān)系

注入氮?dú)膺€會(huì)使原油組成發(fā)生改變，隨著氮?dú)馔掏螺喆卧黾?，氮?dú)獬樘岢鲈椭虚g烴組分[12]，地面原油脫氣后重組分略有增加，原油密度變大（圖5）。

圖5　注氮?dú)馇昂蟮孛嬖徒M成變化

1.3注氮?dú)庋a(bǔ)充地層能量作用

利用數(shù)值模擬方法研究了注氮?dú)庋a(bǔ)充地層能量效果，氮?dú)庠谠椭腥芙舛炔桓?，因此在油藏中具有較強(qiáng)的彈性膨脹能力，能有效地起到補(bǔ)充地層能量的作用，數(shù)值模擬結(jié)果如圖6所示。

2　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果評(píng)價(jià)

2.1單井注氮?dú)庠囼?yàn)

2012年4月塔河油田縫洞型油藏第一口注氮?dú)庠囼?yàn)井TK404井開始注氮?dú)?，首輪注?78 m3液氮，之后注水360 m3作為頂替液，階段產(chǎn)油2 659 t；后期分3輪次注入氮?dú)? 025 m3（地下體積），注水2 070 m3，階段產(chǎn)油3 685 t.累計(jì)注氮?dú)? 674 m3，采油6 344 t，提高采出程度1.23%，取得了明顯的增油效果。

2.2整體效果評(píng)價(jià)

截至2014年3月，塔河油田單井注氮?dú)庖淹懂a(chǎn)試驗(yàn)井123口，日產(chǎn)油793 t，綜合含水率70.53%，注氣累計(jì)產(chǎn)油16.13×104t，氣換油率0.58 t/m3.其中81口井注氮?dú)夥€(wěn)定產(chǎn)油3個(gè)月以上，單井單周期平均增油1 302 t，氣換油率0.79 t/m3.18口井單周期產(chǎn)油大于2 000 t，單井平均產(chǎn)油4 090 t.氣換油率大于1 t/m3的注氣井25口，氣換油率在0.3~1.0 t/m3的注氣井55口，氣換油率小于0.3 t/m3的注氣井32口。

圖6　縫洞單元注氮?dú)馇昂蟮貙幽芰孔兓?/p>

3　結(jié)論

（1）在縫洞型碳酸鹽巖油藏中注入氮?dú)夂螅蜌獍l(fā)生重力分異形成次生氣頂，水驅(qū)無法動(dòng)用的高部位剩余油向下運(yùn)移并采出，這是縫洞型碳酸鹽巖油藏注氮?dú)馓岣卟墒章实淖饔脵C(jī)理。

（2）注氮?dú)饽芷鸬揭欢ǔ潭鹊娜芙饨叼ず脱a(bǔ)充地層能量作用。

（3）塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏單井注氮?dú)庠囼?yàn)增油效果顯著，已投產(chǎn)的123口試驗(yàn)井平均日產(chǎn)油水平達(dá)到793 t，累計(jì)產(chǎn)油16.13×104t，階段提高采出程度0.41%，初步證實(shí)了縫洞型碳酸鹽巖油藏注氮?dú)馓岣卟墒章适强尚械摹?/p>

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Mechanism and Practice of Nitrogen Injection for EOR in Fractured?Vuggy Carbonate Reservoir in Tahe Oilfield,Tarim Basin

HUI Jian,LIU Xueli,WANG Yang,YANG Zhanhong,CHEN Yong
(Research Institute of Exploration and Development,Northwest Oilfield Company,Sinopec,Urumqi,Xinjiang 830011,China)

The fractured?vuggy carbonate reservoirs in Tahe oilfield are characterized by special reservoir types and difficult exploitation. The previous single well water injection and element pattern water flooding obtained better oil incremental effects to some extent.However, the development effect was getting poor with the continuous water flooding for the plentiful oil that water flooding can’t sweep was re?mained in high parts of fractured?vuggy units.This paper studied and proved the possibility of nitrogen huff and puff process for the re?mained oil by means of numerical simulation technique.When injecting nitrogen gas into the formation,it will mix up with the crude oil and appear gravitational segregation to replace downward and produce the oil,also,the injected nitrogen dissolved in the remained oil can play a role of reducing the oil viscosity and complementing the formation energy or pressure.This technology has been applied to 123 wells in Ordovician fracture?vuggy carbonate reservoirs in Tahe oilfield since 2012,and the cumulative oil production amounted to 16.13×104t. It is verified that it is afeasible EOR technology for such areservoir.

Tahe oilfield;fractured?vuggy reservoir;EOR by nitrogen injection;mechanism;field test

TE357.7

A

1001-3873（2015）01-0075-03DOI：10.7657/XJPG20150114

2014-09-22

2014-12-01

國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2011ZX05049）

惠?。?978-），男，陜西清澗人，高級(jí)工程師，博士，油藏開發(fā)，（Tel）0991-3160433（E-mail）huijian_pp@126.com.