塔河特超稠油油藏CO2吞吐試驗(yàn)取得階段成果

楊映達(dá)，張軍輝，孫曉東

(1 中石化西北油田分公司，新疆烏魯木齊 830011；2 新疆敦華石油技術(shù)股份有限公司，新疆克拉瑪依 834000)

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塔河特超稠油油藏CO2吞吐試驗(yàn)取得階段成果

楊映達(dá)1，張軍輝2，孫曉東2

(1 中石化西北油田分公司，新疆烏魯木齊 830011；2 新疆敦華石油技術(shù)股份有限公司，新疆克拉瑪依 834000)

摘要：塔河縫洞油藏特超稠油占有較大比例，隨著油田的開(kāi)發(fā)產(chǎn)量遞減較快。為控制產(chǎn)量遞減主要采取了兩項(xiàng)措施，即注水替油和注氮?dú)忾_(kāi)采“閣樓油”。為進(jìn)一步改善油田開(kāi)發(fā)效果和提高油田采收率，近年開(kāi)展了CO2室內(nèi)相關(guān)實(shí)驗(yàn)和研究，同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)和研究的成果，針對(duì)性開(kāi)展了油田礦場(chǎng)的先導(dǎo)試驗(yàn)，對(duì)單一注CO2和氮?dú)馀cCO2復(fù)合注入，以及不同復(fù)合注氣方式優(yōu)化進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和礦場(chǎng)試驗(yàn)取得了一致的結(jié)果，階段成果證實(shí)CO2在塔河縫洞特超稠油油藏提高采收率有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：塔河油田，碳酸鹽巖藏，縫洞油藏，注氣優(yōu)化，CO2吞吐

1油田地質(zhì)和開(kāi)發(fā)概括

塔河油田奧陶系油藏屬于巖溶縫洞型塊狀油藏，縫洞型碳酸鹽巖油藏是經(jīng)多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與古巖溶共同作用形成的，以巖溶縫洞為主控因素，以縫洞儲(chǔ)集體控藏為主的復(fù)雜油氣藏系統(tǒng)，它是一種特殊類(lèi)型的油藏。儲(chǔ)集體的空間分布具有相當(dāng)?shù)碾S機(jī)性，表現(xiàn)為儲(chǔ)集空間類(lèi)型多，儲(chǔ)層類(lèi)型多，儲(chǔ)集體形態(tài)復(fù)雜且不均勻分布，加之埋藏較深，對(duì)儲(chǔ)集體的空間屬性的建立難度較大，給這類(lèi)油藏的勘探開(kāi)發(fā)帶來(lái)了許多困難。儲(chǔ)集體非均質(zhì)性極強(qiáng)，基質(zhì)孔隙度低，基本不具有儲(chǔ)油能力，裂縫和溶洞是主要儲(chǔ)集空間和滲流通道[1-2]。注水替油和氮?dú)馔掏率撬涌p洞型油藏提高采收率的主要技術(shù)。注水替油主要在遞減初期發(fā)揮了重要作用，進(jìn)入多輪次以后效果逐漸變差，隨著累計(jì)注入水量的增大，油水界面上升，一是含水上升已經(jīng)嚴(yán)重影響注水替油效果；二是超深井由于含水井液柱密度的增大，造成井底回壓大幅上升，使生產(chǎn)壓差縮小，造成油井產(chǎn)量的遞減加快。隨后開(kāi)展了注氮?dú)庋a(bǔ)充能量，利用低密度特征，建立人工氣頂開(kāi)采“閣樓油”，氮?dú)馔掏碌膽?yīng)用在注水替油以后取得了較好的增油效果。由于N2密度低，氮?dú)庾⑷霑r(shí)必須進(jìn)行伴注鹽水控制套壓，注后高含水情況普遍存在。

CO2作為提高采收率技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外油田廣泛應(yīng)用[3-14]。根據(jù)注氮?dú)獍樗霈F(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合CO2液態(tài)注入高密度具有與注水的特性，以及CO2提高采收率對(duì)的機(jī)理。開(kāi)展了CO2對(duì)特超稠油的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，為塔河縫洞型特超稠油下一步提高采收率提供技術(shù)儲(chǔ)備。

2CO2對(duì)特超稠油物性影響

為了開(kāi)展室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，在塔河油田TH10434井取得了原始樣品，樣品在60℃時(shí)的粘度為108.7×104mPa·s。主要是研究CO2對(duì)原油粘度、體積系數(shù)、氣油比和原油密度的影響(見(jiàn)表1)。實(shí)驗(yàn)表明，隨溫度的升高，飽和壓力升高，但升高幅度不大。通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)可以得出以下認(rèn)識(shí)：

(1)在油藏溫度(150℃)條件下原油粘度下降了72.5%，使油層條件下的流度下降2.63倍，改善了油層條件下的流動(dòng)能力。

(2)在油藏溫度(150℃)條件下體積系數(shù)增加了20.49%，原油體積的膨脹是提高采收率的主要機(jī)理，即在充填縫中體積的膨脹可以擺脫毛細(xì)管力的束縛，使不可動(dòng)油變成部分可動(dòng)油。

表1　CO2對(duì)原油物性的影響

(3)原油密度的降低有利于降低井筒回壓，提高油井的生產(chǎn)壓差。且飽和壓力越低在井筒脫氣深度越小。在超深井中這一特點(diǎn)對(duì)增產(chǎn)非常有利，塔河油田縫洞油層6300m左右，也就是在3000m以下是不脫氣的，計(jì)算可以降低井底流壓1.72MPa。

3井筒相態(tài)特征及密度

井筒相態(tài)特征是工程設(shè)計(jì)重要的考慮內(nèi)容，應(yīng)用于注入壓力和井控的設(shè)計(jì)，以及對(duì)不同深度油藏的注入泵的選擇。密度是利用UNION ENGINEERING實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二維差值，其他計(jì)算參考張勇等人的方法[15]。

圖1給出了流速在4m3/h條件下井筒不同深度溫度、壓力和密度的分布，可以看出在CO2注入過(guò)程中，在4000m以上為液態(tài)，以下為超臨界狀態(tài)。

圖1　不同深度的井筒溫度、壓力和密度

從密度情況來(lái)看，注入過(guò)程中CO2在井筒具有較高的密度，井口壓力在10MPa情況下，在井底的密度為0.98t/m3左右，在井口20MP時(shí)，井底密度高達(dá)1.06t/m3。高密度和低粘的特性對(duì)存在水錐井具有壓錐的作用，其機(jī)理是水錐形成相對(duì)較高的滲流通道，粘滯性指進(jìn)的特征正是沿這一通道突進(jìn)實(shí)現(xiàn)壓錐。

4礦場(chǎng)試驗(yàn)效果初步評(píng)價(jià)

為了研究CO2和CO2與氮?dú)鈴?fù)合注入的開(kāi)發(fā)效果，進(jìn)行了不同的注入方式試驗(yàn)，即單一注CO2試驗(yàn)，CO2與氮?dú)鈴?fù)合注入試驗(yàn)，即先注CO2后注氮?dú)夂拖茸⒌獨(dú)夂笞O2。試驗(yàn)結(jié)果表明，CO2吞吐可以實(shí)現(xiàn)有效壓錐和提高油井產(chǎn)量。

TH12116井在注入CO2以前曾經(jīng)進(jìn)行了堵水，堵后含水沒(méi)有下降，一直在高含水狀態(tài)，液量在20t左右下維持生產(chǎn)。2015年9月進(jìn)行了先注氮?dú)?0×104m3伴注535m3鹽水，接著注入598t CO2。投產(chǎn)后含水下降到60%左右后，又進(jìn)一步下降到10%左右，產(chǎn)油量從措施前的1.2t增加到13.8t，起到了很好的壓錐控制含水及增產(chǎn)作用(圖2)。截至2015年12月上旬，已累計(jì)增油831t。

TH12251井是一口單一注CO2的試驗(yàn)井，措施前為低產(chǎn)關(guān)停井，含水70%。該井試驗(yàn)CO2注入量為770t。投產(chǎn)近一個(gè)月基本不含水，目前含水在35%波動(dòng)，截至2015年12月上旬已累計(jì)增油680t(圖3)。

圖2　TH2116井注CO2吞吐開(kāi)采曲線(xiàn)

圖3　TH12251井注CO2吞吐開(kāi)采曲線(xiàn)

TH12261井為復(fù)合注入優(yōu)化的一口試驗(yàn)井，先后開(kāi)展了兩次復(fù)合注入，第一次為先注327t CO2，隨后注入氮?dú)?5×104m3，伴注鹽水392m3；第二次先注氮?dú)?5×104m3，伴注鹽水300m3，接著注入943t CO2。對(duì)比兩次不同注入方式，先注CO2后注氮?dú)?，由于后注氮?dú)獍樗挠绊懀懂a(chǎn)初期產(chǎn)液量高和含水高，補(bǔ)充能量主要用于產(chǎn)水，增能的利用率明顯下降；而先注氮?dú)怆m然也伴注了鹽水，但后注CO2發(fā)揮壓錐的作用，控制了投產(chǎn)初期的含水，同時(shí)降低了降低流壓，把增能和增產(chǎn)的作用發(fā)揮到最大化(圖4)。兩次注入累計(jì)增油分別為499t和1520t。

圖4　TH12263井注CO2吞吐開(kāi)采曲線(xiàn)

室內(nèi)研究和礦場(chǎng)試驗(yàn)證明了CO2在特超稠油縫洞油田的應(yīng)用效果，同時(shí)理論研究指導(dǎo)了實(shí)踐，實(shí)踐也證實(shí)了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的研究成果，起到了增產(chǎn)、壓錐、控制油井含水的作用，取得了較好的階段性成果。

5結(jié)論

(1)CO2可以有效降低地層原油的粘度，改善地層條件下的流動(dòng)條件，達(dá)到提高油井產(chǎn)量重要作用。

(2)溶于CO2的原油密度降低，特別在相對(duì)與地層壓力較低的飽和壓力，使得原油脫氣點(diǎn)上移，井筒平均密度下降，降低了井底壓力，增大了生產(chǎn)壓差，有利于產(chǎn)能的發(fā)揮。

(3)液態(tài)CO2的注入，井筒高密度特征，具有注水的特征，與其它氣體注入具有明顯優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)化了注入工藝。

(4)CO2高密度和低粘特征，對(duì)具有水錐特征的油井具有明顯的壓錐和控制含水的作用。

(5)礦場(chǎng)試驗(yàn)表明增產(chǎn)、壓錐和控制含水作用明顯，試驗(yàn)取得了較好效果。

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Partial Results About CO2Huffand Puffobtained Inultra Heavy Oil Reservoir of TAHE Oilfield

YANG Ying-da，ZHANG Jun-hui，SUN Xiao-dong

(1 Sinopec Northwest Oilfield Branch Company，Urumqi 830011，Xinjiang，China；2 Dunhua Petroleum Technologies Inc.，KareMay 834000，Xinjiang，China)

Abstract：The reserve of the extra heavy oil account for a large proportion in the Tahe fractured vuggy carbonate reservoir. With the rapid decline in production，two primary measures are taken to make the development effect better，injecting water to take place oil and injecting nitrogen to recovery attic oil. In order to improve the development effect and the recovery ratio in Tahe oil field，pilot projects of CO2 EOR indoor tests and researches were conducted in recent years. At the same time，by combining the results of experiment and research，we conducted specific pilot test on reservoir in the field，and made different comparison and analysis through CO2 injection and N2 & CO2 compound injection，and different methods of optimized composite injection，the laboratory tests and field tests yielded consistent results. The stage results showed that CO2 injection has distinct advantage for extra-heavy oil in the fractured-vuggy carbonate reservoir of Tahe oilfield.

Key words：Tahe oilfield，carbonate reservoir，fractured reservoir，CO2 injection optimization，CO2 huff and puff

中圖分類(lèi)號(hào)：TE 34