李峻宇
摘要:針對杜80興隆臺超稠油油藏已進(jìn)入吞吐開發(fā)中后期,受諸多因素影響,井間汽竄矛盾日益突出,地層虧空嚴(yán)重,嚴(yán)重制約著油藏開采,開展了稠油注空氣催化氧化采油技術(shù)研究及試驗,現(xiàn)場試驗表明:該技術(shù)可明顯提高措施井井注汽壓力,增加周期產(chǎn)量增加,增強供液能力。
關(guān)鍵詞:注空氣;強化采油;研究與應(yīng)用
1 杜80興隆臺油藏開發(fā)矛盾分析
1.1井間注汽干擾嚴(yán)重
截至 2011年注汽141井次,注汽干擾51井次,影響產(chǎn)量3776t。
1.2區(qū)塊產(chǎn)量遞減加大
高周期井多,難穩(wěn)產(chǎn)。平均吞吐周期為14.2周期,老井平均為21.5周期。
1.3壓力損失嚴(yán)重
油藏自2000年開發(fā)以來,地層壓力隨開采年份的增加急劇下降。
1.4儲層非均質(zhì)的影響,油層縱向動用不均衡
油藏非均質(zhì)性不均衡,主要是油層多,滲透率大小不一,油層井段長、單層薄、層間非均質(zhì)性嚴(yán)重引起的。
1.5套壞多
2010年底套壞總井?dāng)?shù)32口,其中帶病生產(chǎn)29口井,占開井?dāng)?shù)的37%,選配注、調(diào)剖等工藝措施不能實施,影響油井生產(chǎn)效果。
2注空氣強化采油
2.1作用機理
(1)空氣的注入加速了稠油的氧化,吸氧反應(yīng),氧氣逐漸被消耗,產(chǎn)生極少量的CO2,形成CO2和N2混合物(主要為N2),即就地產(chǎn)生煙道氣,形成氮氣驅(qū)油作用機理;
(2)在100~270℃范圍內(nèi),在催化劑和氧化劑(空氣)作用下,膠質(zhì)、瀝青質(zhì)中的芳烴稠環(huán)被氧化打開,高凝點的石蠟系化合物氧化為極性的含氧化合物(如醛、酮、醇和羧酸),含氧化合物可進(jìn)一步裂解;在催化氧化反應(yīng)條件下,重油大分子被氧化形成的過氧化物可以形成自由基,并引發(fā)重油大分子裂解鏈反應(yīng),從而在油層的溫度壓力條件下完成重油的輕質(zhì)化;
(3)稠油部分裂解生成小分子烴類,平均分子量變小,提高了稠油質(zhì)量,導(dǎo)致原油的蒸汽壓增加,即增加了油層壓力和能量;
(4)稠油氧化為極性的含氧化合物(如醛、酮、醇和羧酸),與助劑就地生成表面活性劑,與稠油、水一起形成表面活性劑驅(qū)油;
(5)同時低溫氧化反應(yīng)生成瀝青質(zhì)也起到封堵調(diào)剖作用;
(6)添加的催化氧化催化劑的油層在蒸汽吞吐條件下,不但加快了低溫氧化的速度,提高了低溫氧化效果,同時會使部分原油發(fā)生裂解反應(yīng),生成小分子烴類,溶于原油中,降低原油粘度。
2.2現(xiàn)場施工工藝
(1)空氣的注入量:每100t蒸汽對應(yīng)6000~6500Nm3空氣,單井平均波及半徑15-18米。
(2)催化劑的注入量:控制在10000Nm3 空氣對應(yīng)0.2~0.3t。
(3)蒸汽量按正常注入強度設(shè)計。
2.3安全監(jiān)測
產(chǎn)出氣氧含量是是重要的安全控制點,科學(xué)合理制定氧含量制定氧含量檢測制度,是保障試驗順利進(jìn)行的關(guān)鍵。
(1)確定監(jiān)測范圍:汽竄井和措施井300米內(nèi)的井;
(2)監(jiān)測時間確定:依據(jù)室內(nèi)實驗結(jié)果,反應(yīng)達(dá)到120小時,氧含量降低到6.47%,在安全范圍內(nèi),現(xiàn)場監(jiān)測延長到到 30天。
(3)監(jiān)測井作業(yè)、測試、改流程前,連續(xù)4小時無氧氣,方可作業(yè);
(4)措施井放噴時氧含量超過3%時繼續(xù)燜井,下泵生產(chǎn)后,繼續(xù)監(jiān)測30天。
現(xiàn)場試驗中含氧量安全極限暫定為5%。相關(guān)監(jiān)測達(dá)到5%,關(guān)井,套管注氮氣,同時對采油站儲液罐、相關(guān)集輸系統(tǒng)進(jìn)行氧含量監(jiān)測。
3現(xiàn)場試驗及效果分析
3.1 現(xiàn)場試驗情況
截止目前,在杜80興隆臺累計試驗24井次。目前下泵生產(chǎn)21井次,周期結(jié)束7井次。其中2012年實施 16 井次,正常生產(chǎn)13井次,階段增油 1342噸,階段平均單井次增油 103.2噸。2008-2011年施工井,周期結(jié)束8井次,可對比3井次,周期對比增油 2469噸。
從效果可以看出通過注空氣和氮氣后,回采水率明顯降低,初步分析,在超稠油區(qū)塊實施增能技術(shù)后,可能存在油水重新分布或滲流狀態(tài)發(fā)生變化,導(dǎo)致回采水率降低。措施效果主要體現(xiàn)在以下三個特點:
(1)注汽壓力明顯提高,周期產(chǎn)水及回采水率提升。注汽壓力明顯上升,措施前11.0MPa,措施后13.6MPa,回采水率升高,措施前平均含水99.9%,措施后平均118.7%.
(2)高峰期產(chǎn)量增高、時間延長,生產(chǎn)過程中表現(xiàn)出高峰期產(chǎn)量增高、時間延長的特點,統(tǒng)計已經(jīng)措施16井次,與上周期同期對比,高峰期產(chǎn)量明顯升高,高峰期明顯延長,高峰期產(chǎn)量與上周期比提高2.6噸,高峰期平均延長16天。
(3)提高了油井的供液能力。統(tǒng)計16井次的措施前后同期液面測試資料,與上周期同期對比,油井產(chǎn)液量基本持平,泵的沉沒率明顯提高。說明通過注空氣后,空氣的膨脹能補充了地層能量,提高了油井的供液能力。
3.2 典型井例分析
杜80-22-68井位于杜80興隆臺區(qū)塊,2004年4月底投產(chǎn),生產(chǎn)井段為865.4~932.4 m,油層厚度為20.1m/6層。
典型井分析結(jié)果:
(1)注汽壓力明顯提高,周期產(chǎn)水及回采水率提升。注汽壓力由措施前的10.3MPa上升到14.4MPa。回采水率由110%上升到200%。
(2)措施周期產(chǎn)量增加,杜80-26-68上周期日產(chǎn)油量大于10噸的高峰期為29天,平均日產(chǎn)11.7噸。本周期日產(chǎn)油量大于10噸的高峰期為77天,平均日產(chǎn)13.3噸。
(3)措施井供液能力增強,杜80-26-68井,統(tǒng)計該井生產(chǎn)時的液面資料,在下泵后生產(chǎn)天數(shù)相同情況下,注空氣措施后油井動液面對比前一周期同期升高,供液能力增強。
4結(jié)論及認(rèn)識
(1)杜80區(qū)塊應(yīng)用注空氣強化采油技術(shù)改善周期吞吐效果具有實效性。
(2)通過合理監(jiān)測及細(xì)化生產(chǎn)管理,現(xiàn)場操作具有安全性。
(3)與同類工藝相比,具有材料來源廣、投入產(chǎn)出比高等技術(shù)優(yōu)勢。
(4)該工藝適合于井間汽竄不嚴(yán)重、油層溫度高(100℃)、油層動用不均衡、地層有傾角、地層壓力低、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量相對較高的井。
參考文獻(xiàn)
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(作者單位:中油遼河油田分公司曙光采油廠工藝研究所)