薄層低滲透斷塊稠油氮?dú)夥稚⒔叼ぴ霎a(chǎn)技術(shù)研究與應(yīng)用

黃詠梅，趙宏偉，蓋云飛 (山東瑞恒興域石油技術(shù)開發(fā)有限公司，山東 青島 266000)

1 油藏地質(zhì)特征及存在的問題

1.1 油藏地質(zhì)特征

G197斷塊為斷層分割的構(gòu)造巖性斷塊薄層低滲透稠油砂巖油藏。目的層孔一段棗V油組是中低孔、中低滲儲(chǔ)層，含油井段90～120m，油層單井厚度1.1～2.6m，孔隙度14.0%～25.7%，滲透率46.2～393.4mD，孔隙結(jié)構(gòu)類型以低滲細(xì)喉型為主，泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.6%～11.6%；地面原油密度0.95～0.97g/cm3，黏度(50℃)3587～11801mPa·s，膠質(zhì)瀝青質(zhì)量分?jǐn)?shù)39.1%，含蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.2%～6.75%；地層水水型為CaCl2型，總礦化度為17654mg/L。G34-11井位于G197斷塊西部構(gòu)造斜坡上(見圖1)，該井于2017年9月投產(chǎn)，生產(chǎn)層位孔一段棗V油組，油層井段2132.5～2222.3m，共6層(約16.6m)。

1.2 存在的問題

1)油層薄、非均質(zhì)突出?？滓欢螢闆_積扇沉積，單層厚度1.1～2.6m，滲透率級差3.9～987.3。平面上儲(chǔ)層物性變化快，縱向儲(chǔ)層動(dòng)用不均，單井有效動(dòng)用范圍和厚度小。

2)原油物性差，油井自然產(chǎn)能低。棗Ⅴ油組流度0.004～ 0.110mD/(mPa·s)，原油地層中滲流能力弱，井筒中流動(dòng)困難。G34-11井需要井筒摻熱水機(jī)抽生產(chǎn)，地層日產(chǎn)液僅4.54m3，含水率34%。

3)注水有效性差，單井產(chǎn)油量低。由于儲(chǔ)層物性較差，單層厚度小，注水井吸水能力差，注水波及范圍小。棗Ⅴ油組注水井段1976.7～2118.7m，厚度24.7m，注水壓力20MPa，日注水量30m3，視米吸水指數(shù)僅0.061m3/(MPa·m)。對應(yīng)受效井G34-11井日產(chǎn)液量低且產(chǎn)量自然遞減大，生產(chǎn)1年后該井日產(chǎn)油遞減率51.8%，累計(jì)產(chǎn)油量僅986t。

2 稠油氮?dú)夥稚⒔叼ぴ霎a(chǎn)室內(nèi)試驗(yàn)研究

2.1 氮?dú)庠诔碛椭械娜芙馓匦?/h3>

試驗(yàn)儀器包括高溫高壓PVT實(shí)驗(yàn)裝置、PY-Ⅰ型活塞式高壓配樣器和CHY-Ⅱ型落球式黏度計(jì)，試驗(yàn)流程圖如圖2所示。原油樣品分別為黏度3610、14234、26313mPa·s的稠油。

圖3為氮?dú)馊芙舛扰c壓力的關(guān)系。可以看出，當(dāng)壓力達(dá)到24.75MPa時(shí)，黏度26313mPa·s的超稠油氮?dú)馊芙舛葹?0sm3/m3；相同壓力下隨著原油黏度的增加，氮?dú)獾娜芙舛葴p小。圖4為氮?dú)馊芙?度與降黏率關(guān)系?？梢钥闯?，當(dāng)稠油溶解氮?dú)夂螅宛ざ让黠@降低，其中黏度26313mPa·s的超稠油最高降幅可達(dá)35%，這是由于氮?dú)庠诔碛椭杏幸欢ㄈ芙庑訹1,2]和溶脹作用[3]，對稠油有較明顯降黏作用。因此相同氮?dú)馊芙舛认?，原油黏度越高降黏效果越明顯。

2.2 氮?dú)鉂B流機(jī)理

試驗(yàn)所用設(shè)備主要包括微觀玻璃刻蝕模型、高壓觀察窗、數(shù)字顯微攝像系統(tǒng)、ISCO泵和回壓閥等。其中高壓觀察窗耐壓至18MPa，耐溫至150℃[4,5]，觀察窗外裝有電加熱套[6,7]，因此觀察窗可以被加熱至設(shè)定溫度，試驗(yàn)流程圖如圖5(a)所示。觀察窗內(nèi)放置微觀刻蝕模型(見圖5(b))，其外觀尺寸為50mm×50mm，孔道直徑為40～50μm。試驗(yàn)溫度為60℃，脫氣原油黏度1560mPa·s。

試驗(yàn)通過PVT配樣筒使氣體充分溶解于原油中，將配樣筒中配好的原油裝入待測區(qū)，逐步釋放壓力，此時(shí)氣泡在原油中高度分散，形成了穩(wěn)定的泡沫油流動(dòng)狀態(tài)，如圖6所示。

對不同壓力下的氣泡等效直徑測試結(jié)果如圖7所示?？梢钥闯觯瑲怏w主要以分散相形式存在于原油中，形成泡沫油狀態(tài)；隨著壓力的降低，氣體逐漸析出，且泡沫等效平均直徑越來越大[8,9]。當(dāng)壓力降至2MPa以下時(shí)，氣泡等效平均直徑逐漸穩(wěn)定在800μm左右。圖8為不同氣泡等效平均直徑下的泡沫油黏度，可以看出，隨著氣泡等效平均直徑的變大，含有氣泡的泡沫油黏度逐漸變大，當(dāng)氣泡等效平均直徑大于600μm時(shí)，泡沫油黏度變化比較大。

不同壓力下氣泡在多孔介質(zhì)中的形態(tài)如圖9所示。當(dāng)壓力降至6MPa時(shí)(圖9(a)),氣體逐漸從原油中析出形成泡沫油，泡沫油以連續(xù)相形式在多孔介質(zhì)中滲流；當(dāng)壓力降至3MPa時(shí)(圖9(b))，氣泡的直徑已經(jīng)超過多孔介質(zhì)中喉道的直徑，氣泡通過喉道時(shí)會(huì)發(fā)生擠壓變形，暫堵大孔道中流體流動(dòng)從而泡沫油流動(dòng)發(fā)生轉(zhuǎn)向；當(dāng)壓力降至2MPa時(shí)(圖9(c))，氣泡在喉道處聚并形成大氣泡，并逐漸形成連續(xù)相。

2.3 稠油氮?dú)夥稚⒔叼ね掏?/h3>

氮?dú)夥稚⒔叼ね掏戮褪菍⒌獨(dú)?降黏劑同時(shí)注入地層[10,11]，燜井一段時(shí)間，開井后地層內(nèi)的氮?dú)怛?qū)動(dòng)稠油一同流出井口，完成“氮?dú)夥稚⒔叼ね掏隆边^程[12,13]。試驗(yàn)流程圖如圖10所示，試驗(yàn)材料選取G34 -11井原油和地層水、質(zhì)量濃度為0.5mg/L的水溶性降黏劑、滲透率為150mD的巖心，試驗(yàn)溫度50℃，注入壓力15MPa，燜井時(shí)間12h，開采時(shí)間60min，吞吐 4個(gè)周期。

稠油氮?dú)夥稚⒔叼ね掏略囼?yàn)結(jié)果如圖11所示。圖11(a)為壓力隨開采時(shí)間的變化，可以看出，開采前期壓力降落速度很快，隨著開采時(shí)間的延長，巖心中壓力降落速度變緩，說明氮?dú)馀蛎涷?qū)動(dòng)是油井吞吐開采中主要驅(qū)動(dòng)能量[14]。圖11(b)為采出程度隨吞吐輪次的變化，可以看出，氮?dú)馔掏鲁碛筒沙龀潭确謩e為4.61%、3.21%、2.68%、2.12%，稠油氮?dú)夥稚⒔叼ね掏虏沙龀潭确謩e為5.31%、4.52%、4.44%、4.24%，說明稠油氮?dú)夥稚⒔叼ね掏绿岣吡碎_采程度且多輪次開采有效。圖11(c)為采氣速度隨吞吐輪次的變化，可以看出，隨吞吐輪次的增加，氮?dú)庾畲蟛蓺馑俣戎饾u增加，其中氮?dú)馔掏鹿に嚪艊姷獨(dú)庾畲蟛蓺馑俣确謩e為75、225、465、545mL/min；而采用氮?dú)夥稚⒔叼ね掏鹿に囬_采效果更好[15]，放噴時(shí)氮?dú)庾畲蟛蓺馑俣确謩e下降至60、180、330、425mL/min。

3 模型研究

G197斷塊地質(zhì)模型如圖12所示，

模型尺寸為960m×450m×276m，平面網(wǎng)格步長30m×30m。

3.1 注入量

設(shè)計(jì)氮?dú)饪傋⑷肓糠謩e為10×104、20×104、30×104、40× 104、50×104m3，注氣過程中按照氣液體積比1∶600的配比注入降黏劑溶液，預(yù)測6個(gè)月的階段累計(jì)增油量，如圖13所示。由于注氣波及范圍內(nèi)氣體飽和度差異較大，所以隨著注氣量的增加增油量也隨之增加，但當(dāng)?shù)獨(dú)庾⑷肓看笥?0×104m3后增油幅度減小。因此設(shè)計(jì)氮?dú)庾⑷肓繛?0×104m3。

3.2 燜井時(shí)間

當(dāng)?shù)獨(dú)庾⑷肟偭繛?0×104m3時(shí)，設(shè)計(jì)燜井時(shí)間為7、14、21、28、35d等5個(gè)方案，模擬1個(gè)吞吐周期內(nèi)燜井時(shí)間對吞吐效果的影響，模擬結(jié)果如圖14所示。隨著燜井時(shí)間變長，流體分異效果越好，但燜井時(shí)間過長會(huì)影響生產(chǎn)。因此當(dāng)套壓相對穩(wěn)定(日變化小于 0.5MPa)即燜井結(jié)束，設(shè)計(jì)燜井時(shí)間為7～10d。

4 礦場試驗(yàn)

G34-11井于2018年10月實(shí)施了注氮?dú)夥稚⒔叼ぴ霎a(chǎn)施工，生產(chǎn)曲線如圖15所示。10月17日至30日注氮?dú)?4d，注氣壓力30MPa；關(guān)井燜井8d，期間油壓從26.5MPa下降到23MPa；11月12日5mm油嘴開井自噴生產(chǎn)，日產(chǎn)液17.5m3，日產(chǎn)油2.29t，含水率86.9%；2019年1月29日轉(zhuǎn)機(jī)抽生產(chǎn)，日產(chǎn)液12.2m3，日產(chǎn)油6.01 t，含水率47.4%，措施后日增油量3t，日節(jié)約摻水量7.76m3，降低了管理難度，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

1)G197斷塊為斷層分割的構(gòu)造巖性斷塊薄層低滲透稠油砂巖油藏。存在油層薄、非均質(zhì)突出、油井自然產(chǎn)能低、注水有效性差等問題。

2)氮?dú)獾娜苊涀饔脤Τ碛陀幸欢ǖ慕叼ぷ饔茫宛ざ仍礁呓叼ばЧ矫黠@。降壓開采中隨著壓力的降低，稠油會(huì)出現(xiàn)泡沫油流動(dòng)形態(tài)，氣泡可以為驅(qū)動(dòng)稠油提供彈性能量，氣泡通過喉道時(shí)會(huì)發(fā)生擠壓變形，暫堵大孔道中流體流動(dòng)從而產(chǎn)生液流轉(zhuǎn)向。

3)建立G197斷塊地質(zhì)模型，優(yōu)化設(shè)計(jì)氮?dú)庾⑷肓繛?0×104m3，燜井時(shí)間為7～10d。

4)稠油氮?dú)夥稚⒔叼ぴ霎a(chǎn)技術(shù)應(yīng)用于G34-11井，措施后日增油量3t,日節(jié)約摻水量7.76m3，應(yīng)用效果好。