全登江(中海油服油田生產(chǎn)事業(yè)部鉆修井作業(yè)公司 天津 300452)
目前渤海海域已發(fā)現(xiàn)20多個(gè)稠油油田,三級(jí)稠油儲(chǔ)量23億噸,稠油在渤海海域的儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)及產(chǎn)能建設(shè)中占據(jù)著重要的地位。截至2010年底,渤海稠油儲(chǔ)量占已發(fā)現(xiàn)石油總儲(chǔ)量的85%,且具有疏松砂巖和多層系河流相沉積的地質(zhì)特征,原油粘度高、平臺(tái)壽命有限等特點(diǎn),導(dǎo)致稠油水驅(qū)采收率只有20%左右,部分稠油實(shí)際采收率僅為10%左右。以A油田為代表的三級(jí)儲(chǔ)量約7億噸的稠油油田地下原油粘度大于350mPa.s,采用目前常規(guī)冷采方式開采效果差。因此,渤海油田提高稠油采收率潛力巨大,對(duì)于緩解國家石油供需矛盾具有重大的戰(zhàn)略意義。
蒸汽吞吐是將一定量的高溫高壓蒸汽(或熱水)注入油層,蒸汽(或熱水)所波及的區(qū)域被加熱,地層原油粘度降低;而高溫高壓能清除膠結(jié)粘土及瀝青沉淀物以提高近井地帶油層滲透率;蒸汽注入完成后進(jìn)行燜井散熱,然后開井進(jìn)行采油。蒸汽吞吐作業(yè)過程包括蒸汽注入階段、燜井階段和放噴返排階段。
2010年渤海油田集合優(yōu)質(zhì)設(shè)備及技術(shù)資源在A油田開展了蒸汽吞吐工藝技術(shù)研究,并在4口井成功進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn),隨后實(shí)施了11口井第一輪次蒸汽吞吐作業(yè),取得了顯著的增產(chǎn)效果,從而為我國海上稠油熱采技術(shù)規(guī)?;瘧?yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
1.技術(shù)原理
針對(duì)A油田儲(chǔ)層特點(diǎn),渤海油田探索應(yīng)用多元熱流體吞吐技術(shù),即采用火箭發(fā)射器作為產(chǎn)生熱力的關(guān)鍵設(shè)備,以燃燒柴油或其他燃料(如原油、天然氣等)為熱力來源,將燃燒產(chǎn)生的高溫高壓混合物將水加熱汽化,成為水蒸汽、熱水、N2及CO2等氣、汽、液混合物,直接從井口注入井筒內(nèi)加熱地層,使地層原油降粘,同時(shí)在注入過程中加入耐高溫的輔助化學(xué)藥劑(如表面活性劑、驅(qū)油劑等化學(xué)劑進(jìn)行調(diào)剖控竄、提高驅(qū)油效率),形成多元熱流體,最大程度地提高注入流體的綜合利用效率,最大限度地提高稠油熱采采收率。
2.工藝流程
多元熱流體吞吐工藝核心是通過地面設(shè)備從井筒內(nèi)注熱管柱向油層段注入高溫高壓多元熱流體,通過熱流體的高溫高壓,使地層原油加熱降粘,提高原油在井下的流動(dòng)能力,以提高稠油開采效率;同時(shí)為了保護(hù)井內(nèi)套管,減少高溫高壓熱流體能量損失,向油套管環(huán)空中注入氮?dú)狻?/p>
1.降粘作用
圖1 不同油藏加熱溫度下含氣稠油和脫氣稠油粘度、粘度比與采油指數(shù)關(guān)系
高溫高壓的蒸汽攜帶有大量潛熱,可提高油層的溫度,改變地層原油的物性,降低原油粘度,使原油流度增加,從而改善原油流動(dòng)性能;而且多元熱流體中含有一定量的CO2,在地層條件下生成碳酸,可與地層原油混容,降低原油粘度,增大了原油的流動(dòng)性;當(dāng)完全飽和CO2時(shí),原油粘度甚至可以降到原始粘度的1/10~1/100。不同油藏加熱溫度下含氣稠油和脫氣稠油粘度、粘度比與采油指數(shù)關(guān)系如圖1。
從圖1可以看出,采油指數(shù)和粘度比均隨著溫度增大而線性增大,二者之間具有很好的相關(guān)性。通過加熱降粘可以使稠油流動(dòng)性呈線性增大,產(chǎn)量也線性增大。含氣稠油的采油指數(shù)明顯高于脫氣稠油。
2.彈性膨脹作用
高溫蒸汽注入油層后,儲(chǔ)層骨架及孔隙中的流體被加熱后產(chǎn)生熱膨脹作用。骨架膨脹造成孔隙縮小,同時(shí)油、水體積增大產(chǎn)生的膨脹彈性能都有利于驅(qū)油。此外,多元熱流體中含有大量N2,N2的壓縮系數(shù)較大(0.291),高壓下注入的氣體在油井降壓開采過程中迅速膨脹,為油井生產(chǎn)提供了驅(qū)油動(dòng)力。
3.降低界面張力
高溫蒸汽將使油水界面張力降低,從而因改善液阻和氣阻效應(yīng)起到了降低原油流動(dòng)阻力的作用,如圖2所示。由此可以看出,隨著溫度的升高,油水界面張力迅速降低。
此外,CO2在油和水中都有一定的溶解度,使油水兩相之間的差異性降低,從而降低界面張力,提高油相相對(duì)滲透率,降低水相相對(duì)滲透率,進(jìn)而提高原油采收率。
圖2 溫度與界面張力的關(guān)系
4.提高波及系數(shù)
多元熱流體中含有大量N2、CO2等氣體,在向地層注入的過程中易產(chǎn)生氣泡,氣泡的賈敏效應(yīng)增大了高滲透層的流動(dòng)阻力,迫使高溫流體進(jìn)入中、低滲透層高含油飽和帶,以提高注入流體的波及系數(shù),增大作用范圍。
自2011年以來,截至到2013年9月,A油田已完成一輪注熱共計(jì)11口,5口井目前正常生產(chǎn),6口井因高含水、出砂和注入困難等原因未完成設(shè)計(jì)注入量,產(chǎn)量效果不理想;目前在產(chǎn)有8口井,生產(chǎn)穩(wěn)定,通過數(shù)據(jù)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn):熱采油井自噴周期在16~67天,平均自噴周期42天,累產(chǎn)原油679~4690方;熱采生產(chǎn)期在87~1052天;累產(chǎn)原油0.54~2.91萬方。相對(duì)于冷采,熱采井產(chǎn)能倍數(shù)約1.6~2.4,平均有效期倍數(shù)1.9。
1.多元熱流體吞吐技術(shù)適合渤海稠油油田開采,通過實(shí)施多元熱流體吞吐技術(shù)可以大幅提高稠油油藏油井產(chǎn)能,改善稠油油田開發(fā)效果。
2.砂巖稠油油藏由于膠結(jié)疏松,熱采后極易出砂,因此,必須重視預(yù)測油層出砂程度并選擇適宜的防砂方式,并且掌握合理的放噴及電泵生產(chǎn)制度。
3.多元熱流體吞吐為海上稠油熱采開發(fā)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn),對(duì)今后海上稠油油藏開發(fā)模式的轉(zhuǎn)變具有重要的指導(dǎo)意義。
[1]楊兵,李敬松,祁成祥等.海上稠油油藏多元熱流體吞吐開采技術(shù)優(yōu)化研究.石油地質(zhì)與工程2012.
[2]曾玉強(qiáng),劉蜀知,王琴等.稠油蒸汽吞吐開采技術(shù)研究概述.特種油氣藏2006.