林 輝

(中海油能源發(fā)展有限公司工程技術(shù)分公司 天津300457)

稠油油藏N2、CO2輔助蒸汽吞吐開采效果實驗研究

林 輝

(中海油能源發(fā)展有限公司工程技術(shù)分公司 天津300457)

蒸汽吞吐是稠油油藏開發(fā)最有效的手段之一。而N2和CO2輔助吞吐與蒸汽吞吐相比具有明顯的提高采收率的效果。在相同注入體積下，注蒸汽、CO2和N2復(fù)合吞吐較單純注蒸汽吞吐的產(chǎn)量增加500,mL以上。因此，蒸汽、CO2和N2輔助吞吐開采對于稠油油藏開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

蒸汽吞吐 復(fù)合 采油指數(shù)

0 引 言

蒸汽吞吐是稠油油藏開發(fā)的一種既經(jīng)濟又有效的開采技術(shù)。[1]然而，蒸汽吞吐普遍存在吞吐周期高、采油量遞減速度快、含水率增加、油汽比降低、地層能量不足等問題。[2-3]N2和CO2輔助蒸汽吞吐與傳統(tǒng)的蒸汽吞吐相比具有明顯提高采收率的效果，CO2可以進一步溶解稠油，減低原油粘度，N2能夠補充地層能量，擴大蒸汽波及范圍，產(chǎn)生隔離層，減少熱損失，同時有助于控制汽竄，氣體注入的同時可以降低蒸汽分壓，提高井底蒸汽干度，降低界面張力等機理。所以，蒸汽和N2、CO2復(fù)合吞吐開采稠油可以提高原油產(chǎn)量，延長蒸汽吞吐壽命，降低含水率，提高油汽比。

1 實 驗

1.1 高壓吞吐物理模擬實驗系統(tǒng)

高壓吞吐物理模擬實驗系統(tǒng)主要由高壓填砂模型(配置溫度和壓力傳感器、控溫加熱套和保溫層)、中間容器(吞吐注入過程中的流體緩沖容器)、蒸汽發(fā)生器、CO2中間容器、N2中間容器、油氣水計量裝置、計量泵、壓力計及數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)組成。流程如圖1所示，其中填砂模型的尺寸為 Ф100×650,mm，最高工作溫度為250,℃，最高工作壓力為30,MPa，配備4個測溫點和2個測壓點。為了防止出砂，需要在填砂模型上下端安裝篩網(wǎng)。

1.2 實驗準(zhǔn)備

實驗初始溫度為地層溫度45,℃，實驗壓力為地層壓力9,MPa，采用定壓注入，定壓采出。

實驗用砂樣是根據(jù)渤海A油田地層砂樣的粒度分析結(jié)果配制的模擬地層砂。

實驗用水樣是按渤海A油田地層水的礦化度配制的模擬地層水，礦化度為18,094,mg/L。

實驗用油樣是根據(jù)渤海A油田的稠油樣品分析結(jié)果采用遼河油田稠油配置的模擬地層原油。

實驗用氣樣是工業(yè)用的N2、CO2和天然氣，純度在95%,以上；蒸汽是由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生，溫度為240,℃。

圖1 高壓吞吐物理模擬實驗系統(tǒng)流程圖Fig.1 High throughput physical simulation system flow chart

1.3 實驗步驟及方法

用配制的模擬地層砂裝填高壓填砂模型；恒溫45,℃，模型上端恒速10,mL/min向模型注入模擬地層水直到另一端采出水穩(wěn)定，計算模型孔隙度，并恒溫放置24,h；恒溫45,℃，模型上端恒速10,mL/min向模型注入模擬油驅(qū)替水，建立束縛水飽和度，直到下端采出液含水率為0，并恒溫放置24,h；在油藏溫度45,℃條件下，注入端根據(jù)實驗設(shè)計方案以設(shè)計的速度注入高溫蒸汽、N2、CO2，另一端根據(jù)壓力變化通過中間容器排水，記錄壓力變化。待完成注入量后，注入端閥門關(guān)閉燜井，記錄壓力及溫度變化。打開注入端閥門采出，記錄采出過程中采出油、水、氣及壓力體積的變化。

2 注入不同流體對吞吐開采效果的影響

2.1 實驗方案設(shè)計

在油藏條件下，采用高壓吞吐物理模擬實驗系統(tǒng)及實驗方法，開展了4組吞吐模擬實驗，其中，稠油粘度為21,000,mPa·s，具體方案見表1，分別從填砂模型下端以10,mL/min的速度注入350,mL蒸汽(240,℃)、蒸汽(240,℃)＋CO2、蒸汽(240,℃)＋N2、蒸汽(240,℃)＋CO2＋N2，燜井30,min后采出，記錄采出油、氣、水及壓力變化。

表1 不同注入流體的實驗方案Tab.1 Experimental program for different injection fluids

2.2 實驗結(jié)果及分析

通過上述實驗得到結(jié)果如表2所示。其中，蒸汽＋CO2＋N2的平均采油指數(shù)由蒸汽吞吐的2.93,mL/(MPa×min)提高到了7.14,mL/(MPa×min)，是單純蒸汽吞吐的2.44倍；CO2和N2輔助蒸汽吞吐的平均采油速度超過了單純蒸汽吞吐采油速度的8倍；在相同氣體注入量下，注入CO2和N2輔助蒸汽吞吐后，增產(chǎn)油量提高500,mL左右，增產(chǎn)效果十分明顯；同時汽油比也較單純注蒸汽有明顯降低。主要是由于注入CO2和N2溶解于原油進一步降低了原油粘度，增加了地層能量和流動壓差，同時氣體攜帶熱量大，擴大了加熱范圍，使得氣體輔助蒸汽吞吐的開采效果較單純蒸汽吞吐有明顯提高；其中，CO2在原油中的溶解度高于N2，使得蒸汽＋CO2吞吐的增產(chǎn)效果更明顯，蒸汽＋CO2＋N2剛好介于蒸汽＋CO2和蒸汽＋N2兩者之間，從經(jīng)濟效益和開采效果分析，蒸汽＋CO2＋N2更適用于稠油開采。

表2 不同注入流體吞吐實驗結(jié)果Tab.2 Injection fluid throughput results

圖2 蒸汽吞吐與蒸汽＋N2＋CO2開采效果Fig.2Steam stimulation and steam＋N2＋CO2extraction effect

從圖2中不難看出，N2和CO2復(fù)合蒸汽吞吐的采油指數(shù)與蒸汽吞吐的趨勢相同，較蒸汽吞吐達到了更高的采油指數(shù)，延長了吞吐開采的壽命。

3 注入方式對吞吐開采效果的影響

采用上述的實驗方法及實驗設(shè)備，飽和渤海油田普通稠油(1,600,mPa·s)在油藏溫度56,℃、實驗壓力10,MPa條件下進行了不同注入方式的N2、CO2、蒸汽(240,℃)混注的吞吐實驗，即：先注蒸汽(240,℃)后注N2＋CO2段塞，先注N2＋CO2段塞后注蒸汽(240,℃)，N2、CO2、蒸汽(240,℃)混注，吞吐模擬實驗結(jié)果如表3。

表3 不同注入方式吞吐模擬實驗結(jié)果Tab.3 Simulation result of different injection modes’ throughput

從實驗結(jié)果可以看出，同樣的注入速度和注入量下，N2、CO2、蒸汽(240,℃)混注的平均采油指數(shù)為106.2,mL/(MPa×min)最高，增產(chǎn)原油824,mL較段塞注入效果明顯，換油率最高。

圖3 蒸汽、N2、CO2不同注入方式的開采效果Fig.3 Exploitation effects of steam, N2, CO2injection in different ways

4 結(jié) 論

在相同注入體積時，蒸汽＋N2＋CO2較蒸汽吞吐增產(chǎn)原油501.17,mL，汽油比由0.36減低到0.31，采油速度達到33,mL/min，是蒸汽吞吐的7.25倍，平均采油指數(shù)達到7.14，是蒸汽吞吐的2.44倍。從采出動態(tài)上看，CO2和N2輔助蒸汽吞吐較蒸汽開采水的返排速度更快，采油壽命更長，具有更好的開采效果。

在不同注入方式下，蒸汽、CO2、N2混注吞吐開采方式的平均采油指數(shù)、增產(chǎn)油量、換油率、油汽比等參數(shù)都要優(yōu)于段塞式注入方式。所以，蒸汽、CO2和N2混注吞吐開采效果最好。

從室內(nèi)實驗研究的角度，相對于傳統(tǒng)的蒸汽吞吐，CO2和N2輔助蒸汽吞吐可以提高油汽比，提高采油速度，從而達到提高原油產(chǎn)量的目的，可以更好地應(yīng)用于油田開發(fā)實踐。■

［1］ 任立新，吳曉東. 蒸汽吞吐伴注CO2特超稠油藏開發(fā)方法研究[J]. 西南石油大學(xué)學(xué)報，2011，33(5)：136-140.

［2］ 曾玉強，劉蜀知. 稠油蒸汽吞吐開采技術(shù)研究概述[J]. 特種油氣藏，2006，13(6)：5-9.

［3］ 陳榮燦. 稠油注蒸汽加氮氣吞吐試驗研究[J]. 特種油氣藏，1999，6(3)：60-64.

［4］ 付美龍，熊帆. 二氧化碳和氮氣及煙道氣吞吐采油物理模擬實驗[J]. 油氣地質(zhì)與采收率，2010，17(1)：68-73.

Exploitation Effects of Heavy Oil Reservoir Using Steam Stimulation and Steam Stimulation Plus N2and CO2

LIN Hui
(CNOOC EnerTech Drilling & Production Co.，Tianjin 300457，China)

Steam stimulation is one of the most effective means of heavy oil reservoir exploitation. Compared with steam stimulation, steam stimulation plus N2and CO2has obvious effect in productivity increasing. Under the same injection volume, the injection of steam, CO2and N2complex throughput has increased the productivity by 500 mL comparing with that of single steam stimulation. Thus, steam plus CO2and N2throughput for heavy oil reservoir exploitation has an important guiding significance.

steam stimulation；composite；productivity index

TP23

：A

：1006-8945(2016)10-0047-03

2016-09-06