常規(guī)氣體組分監(jiān)測技術(shù)在紅淺1井區(qū)火驅(qū)中的應(yīng)用

黃繼紅，黃　玲，朱文光，李　濤，潘偉卿

常規(guī)氣體組分監(jiān)測技術(shù)在紅淺1井區(qū)火驅(qū)中的應(yīng)用

黃繼紅，黃玲，朱文光，李濤，潘偉卿

（中國石油新疆油田分公司采油一廠，新疆克拉瑪依834000）

以準(zhǔn)噶爾盆地紅山嘴油田紅淺1井區(qū)火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)為例，通過對礦場氣體組分監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，可以快速確定油藏是否被點(diǎn)燃，是否處于高溫燃燒狀態(tài)；在還沒有十分有效手段監(jiān)測火線的情況下，通過對氣體組分監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，判斷空氣在油藏中的展布方向，為火驅(qū)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)調(diào)控提供依據(jù)，及時(shí)對生產(chǎn)井出現(xiàn)的異常狀況進(jìn)行初步判定。通過對H2S在紅淺1井區(qū)火驅(qū)生產(chǎn)過程中的變化規(guī)律的重新認(rèn)識(shí)，為火驅(qū)工業(yè)化擴(kuò)大地面工程方案設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)。

準(zhǔn)噶爾盆地；紅山嘴油田；紅淺1井區(qū)；火驅(qū)；氣體組分監(jiān)測技術(shù)；組分分析；燃燒；動(dòng)態(tài)調(diào)控

1　概況

火驅(qū)技術(shù)已在美國、加拿大、羅馬尼亞、印度等國進(jìn)行了大量的礦場試驗(yàn)［1-2］，在中國勝利、遼河、新疆等油田也陸續(xù)開展了礦場試驗(yàn)。國外火驅(qū)技術(shù)主要應(yīng)用于原始未開發(fā)油藏，而在遼河油田、新疆油田主要對注蒸汽開發(fā)后的油藏進(jìn)行火驅(qū)開發(fā)［3-4］。紅淺1井區(qū)火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣紅山嘴油田西北部，于1991年正式投產(chǎn)，先期經(jīng)歷了蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)［5-6］，2009年，充分利用原有的蒸汽驅(qū)老井井網(wǎng)，開展了火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)總面積0.28 km2.火驅(qū)試驗(yàn)層為下侏羅統(tǒng)八道灣組，為東南傾的單斜，傾角4°～6°，儲(chǔ)集層為砂礫巖和含礫不等粒砂巖；油層平均厚8.2 m，有效厚度7.1 m，底界埋藏深度為573.0 m；八道灣組地面脫氣原油平均密度0.939 g/cm3，50℃下脫氣原油平均黏度為1 000 mPa·s.

先導(dǎo)試驗(yàn)于2009年12月7日對3口注氣井點(diǎn)火，此階段單井最大注氣量為40 000 m3/d；2012年完成了4口注氣井點(diǎn)火，形成了反九點(diǎn)面積井網(wǎng)，此階段單井最大注氣量為20 000 m3/d；2013年對其余6口井注氣點(diǎn)火成功，形成了線性交錯(cuò)開發(fā)井網(wǎng)，此階段單井最大注氣量為10 000 m3/d.至2015年12月，有40口采油井見效，火驅(qū)階段采出程度15.2%，注空氣約2.07×108m3，累計(jì)產(chǎn)油6.47×104t，各項(xiàng)指標(biāo)基本滿足預(yù)設(shè)方案。

目前，還沒有十分有效的手段監(jiān)測火線。本文以紅山嘴油田紅淺1井區(qū)火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)為例，以氣體組分監(jiān)測數(shù)據(jù)為主，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，以實(shí)現(xiàn)量化調(diào)控。

2　氣體組分監(jiān)測用于生產(chǎn)動(dòng)態(tài)調(diào)控

常規(guī)氣體組分監(jiān)測主要有現(xiàn)場快速監(jiān)測和室內(nèi)氣相色譜檢測2種方式［7-8］，產(chǎn)出氣體組分監(jiān)測分析包括CO2，O2，N2，CH4，H2S和CO等組分。

2.1點(diǎn)火初期階段

從表1中可看出，點(diǎn)火后，產(chǎn)出氣體組分發(fā)生了非常明顯的變化，即作為地層中主要?dú)怏w的CH4被N2和CO2所取代。

表1　紅淺1井區(qū)hH008井組點(diǎn)火前、后產(chǎn)出氣體組成%

油藏點(diǎn)火是否成功的判斷，主要通過對氣體組分的分析。hH008井點(diǎn)火期間，對該井組4口生產(chǎn)井（h2107A井、h2117井、h2128A井和h2118井）進(jìn)行了監(jiān)測，2009年12月—2010年3月期間，O2的含量呈下降趨勢，CO2含量呈上升趨勢，從而可以判斷hH008井組于2009年12月7日點(diǎn)火成功。點(diǎn)火成功后，生產(chǎn)井產(chǎn)出氣體中O2的含量無太大變化。

2.2生產(chǎn)過程控制

由于油藏條件、地層產(chǎn)狀存在差異，處于點(diǎn)火井不同方向的生產(chǎn)井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)會(huì)有差異，各單井的動(dòng)態(tài)調(diào)控也就各不相同。按火驅(qū)生產(chǎn)特性，點(diǎn)火成功后的生產(chǎn)要經(jīng)歷：排水、見效、產(chǎn)量上升、穩(wěn)產(chǎn)和氧氣突破等5個(gè)階段［9-11］。紅淺1井區(qū)由于地層存在大量的次生水體［12］，所以不同生產(chǎn)井的排水周期不同，如果能先期判斷一個(gè)井組哪口井先排完，那么單井工作制度就可做出相應(yīng)調(diào)整。從圖1中可看出，h2117井、h2118井和h2107A井CO2含量上升較快，而h2128A井CO2含量上升較為滯后，這表明燃燒帶優(yōu)先向h2117井、h2118井和h2107A井?dāng)U展，實(shí)際生產(chǎn)中，這3口井見油較早，h2128A井見油較晚。

圖1　紅淺1井區(qū)hH008井組各生產(chǎn)井CO2組分變化曲線

火驅(qū)油層達(dá)到高溫燃燒狀態(tài)，可保證開發(fā)效果［13-15］?；痱?qū)先導(dǎo)試驗(yàn)物理模擬表明，燃燒溫度大于350℃時(shí)，油層就能維持正常高溫燃燒，燃燒溫度維持在400～500℃時(shí)，燃燒狀態(tài)和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)指標(biāo)較好，氧氣的利用率高。h2071井是生產(chǎn)觀察井，自2010年2月起監(jiān)測到氣體組分中CO2含量一直高于14.0%，到2010年8月達(dá)到了最高，為17.3%（圖2）；2010年8月h2071井井下溫度開始逐漸上升，到2011年3月溫度已升至近200℃，到4月溫度上升到400℃（圖3），4月13日達(dá)到最高，為739℃，而h2071井的CO2含量在此時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)了向下的拐點(diǎn)。礦場試驗(yàn)中監(jiān)測到高溫與CO2含量的變化相對應(yīng)。

圖2　紅淺1井區(qū)h2071井CO2含量變化曲線

圖3　紅淺1井區(qū)h2071井井下溫度變化曲線

到穩(wěn)產(chǎn)階段火線在地下推進(jìn)的方向可以通過產(chǎn)出氣體組分來判定。由表2可看出，h2117井產(chǎn)出氣體組分發(fā)生了非常明顯的變化，作為地層中主要?dú)怏w的CH4被取代；而在距離火線較遠(yuǎn)的h2139井，CH4只是部分被取代。總之，隨著燃燒帶向生產(chǎn)井推進(jìn)，CH4含量持續(xù)下降，CO2含量升高，是火線迫近生產(chǎn)井的反映。

表2　紅淺1井區(qū)hH008井組穩(wěn)產(chǎn)階段產(chǎn)出氣體組成%

2.3生產(chǎn)異常調(diào)控

當(dāng)生產(chǎn)井井下出現(xiàn)異常，也可通過此井產(chǎn)出氣體組分變化分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)。h2072井產(chǎn)出氣體組分中CH4含量在2個(gè)月內(nèi)由5.791%上升到15.424%，N2含量從81.246%下降至73.171%（表3），h2072井在此期間沒有做任何措施也未發(fā)現(xiàn)其他的異常，分析hH010井組的其他井時(shí)，發(fā)現(xiàn)hH010井組的注氣壓力發(fā)生了變化，注入壓力自3.2 MPa下降至2.2 MPa，綜合分析發(fā)現(xiàn)有氣體泄漏，現(xiàn)場中對氣竄井進(jìn)行了封井作業(yè)（h2055井、h2070井和h2071井），從而保證了hH010井組的注氣速度。

表3　紅淺1井區(qū)h2072井產(chǎn)出氣體組成%

在油藏物模實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)火燒后僅有少量的H2S產(chǎn)出。自2010年3月2個(gè)井組點(diǎn)火成功后，從1口單井中發(fā)現(xiàn)了H2S，及時(shí)將H2S氣體組分監(jiān)測列入到常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)中，隨著火驅(qū)見效井的增多，試驗(yàn)區(qū)的H2S含量遞增；當(dāng)試驗(yàn)區(qū)的生產(chǎn)井基本見效后，火驅(qū)試驗(yàn)區(qū)在產(chǎn)量上產(chǎn)階段，H2S含量較前期有所下降，到穩(wěn)產(chǎn)階段時(shí)，H2S含量又有所下降；當(dāng)新一輪見效井出現(xiàn)時(shí)，H2S含量較前期有所上升，但試驗(yàn)區(qū)生產(chǎn)穩(wěn)定后，H2S含量又下降至一個(gè)穩(wěn)定值（圖4）。從圖4中可看出，不同生產(chǎn)階段所產(chǎn)生的H2S含量變化較大，到了穩(wěn)產(chǎn)階段，H2S含量基本穩(wěn)定。

圖4　火淺1井區(qū)火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)2011—2015年H2S含量變化曲線

3　結(jié)論

通過對氣體組分監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，可以對火驅(qū)早期是否成功點(diǎn)火以及空氣擴(kuò)展的方向進(jìn)行快速而準(zhǔn)確的判定，氣體組分監(jiān)測數(shù)據(jù)是高溫燃燒的“指示劑”；在火驅(qū)產(chǎn)量上升階段，通過對CH4含量變化的分析，可及時(shí)對生產(chǎn)井出現(xiàn)的異常狀況進(jìn)行初步判定。通過對H2S含量在紅淺1井區(qū)火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)過程中的變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)，為火驅(qū)工業(yè)化擴(kuò)大地面工程方案設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)。

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（編輯顧新元）

Application of Conventional Gas-Component Monitoring Technique in Fire Flooding in Wellblock Hongqian-1，Hongshanzui Oilfield，Junggar Basin

HUANG Jihong，HUANG Ling，ZHU Wenguang，LI Tao，PAN Weiqing
（No.1 Oil Production Plant，Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，Karamay，Xinjiang 834000，China）

Taking the fire-flooding pilot test area in Wellblock Hongqian-1 of Hongshanzui oilfield，Junggar basin as an example and on the basis of data analysis of field gas component monitoring，whether the reservoir is ignited and is in a high-temperature combustion state can be rapidly determined.In view of no effective front-line monitoring technique up to now，the article proposes a new method by which the air distribution can be verified on the basis of data analysis of gas component monitoring.The result can be used to provide basis for production performance adjustment of fire-flooding and to identify abnormal status of production wells in time.The re-understanding of H2S variations during in-situ combustion process in Wellblock Hongqian-1 can provide data for surface engineering planning during the industrilization of fire flooding.

Junggar basin；Hongshanzui oilfield；Wellblock Hongqian-1；fire flooding；gas component monitoring technique；component analysis；combustion；production performance adjustment

TE341

A

1001-3873（2016）05-0590-03DOI：10.7657/XJPG20160517

2016-03-09

2016-06-16

國家科技重大專項(xiàng)（2011ZX05012-002）

黃繼紅（1966-），女，四川南充人，高級(jí)工程師，油氣田開發(fā)，（Tel）0990-6841234（E-mail）huangjh@petrochina.com.cn