廖先燕, 丁雅婷, 李 麗, 楊曉影，陳紫荊, 侯軍偉

(1新疆油田公司采油一廠 2中國石油大學(xué)·北京 3渤海鉆探井下作業(yè)分公司工程地質(zhì)研究所)

CO2蒸汽復(fù)合吞吐技術(shù)，是在蒸汽吞吐的基礎(chǔ)上再加上CO2輔助，起到改善吞吐效果的作用。其增產(chǎn)機理包括：降黏、增壓、酸化解堵、擴大波及[1-6]。我國在勝利油田GD827區(qū)塊，遼沙油田杜813區(qū)塊及曙一區(qū)超稠油區(qū)塊，都進(jìn)行了CO2蒸汽復(fù)合吞吐現(xiàn)場試驗，取得良好效果[7-10]。

新疆油田稠油儲量大，蒸汽吞吐與蒸汽驅(qū)的產(chǎn)量占到稠油產(chǎn)量的90%以上。然而，蒸汽開采引起的蒸汽超覆、汽竄等問題在蒸汽吞吐井及蒸汽驅(qū)井中普遍存在，開采效果逐年變差。新疆油田公司采油一廠為改善油田開發(fā)效果，在新疆車510區(qū)塊開展了CO2復(fù)合蒸汽吞吐改善稠油熱采效果的試驗，不僅拓展了CO2氣體采油的應(yīng)用領(lǐng)域，而且也豐富了以蒸汽吞吐為主的熱力采油的內(nèi)容，為新疆油田節(jié)能減排和提高稠油采收率提供了新的途徑[11-15]。

一、油藏特點

車510井區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣車排子油田北段，儲層屬于高孔、高滲，中等非均質(zhì)—均質(zhì)儲層。從原油性質(zhì)參數(shù)來看，具有高黏度、高密度、高凝固點、低酸值、熱敏感性強的特點(表1)。

表1 車510區(qū)塊主要地質(zhì)參數(shù)

CO2混相壓力與油藏溫度、原油中烴的含量及各烴相對分子質(zhì)量分布、烴的類型等多種因素有關(guān)。新疆油田原油中間組分偏少、重組分含量高，這就決定了新疆多數(shù)油藏中的原油與CO2的最小混相壓力過高，均大于15 MPa。而車510沙一段油藏地層壓力為3.39 MPa，同時，車510沙一段油藏基本特征為含油飽和度77.5%，50℃原油黏度1 916 mPa·s，原油密度0.951 g/cm3。按照CO2混相方式篩選準(zhǔn)則，基于車510沙灣組稠油油藏確定驅(qū)替方式為非混相驅(qū)。

二、注入工藝參數(shù)確定與優(yōu)化

1.CO2注入量

注入量的確定除了考慮油層的物性參數(shù)以外，還充分考慮了CO2在油和水的溶解度，見式(1)：

(1)

其中：

Vp=πr2·h·Φ·Eswp

(2)

式中：QCO2—CO2注入量，t；Vp—孔隙體積，m3；So—含油飽和度，%；ρo—原油密度，t/m3；Ro—氣油比，m3/t ；Rw—氣水比，m3/t ；r—處理半徑，m ；h—目的層有效厚度，m ；Φ—油層孔隙度，%；Eswp—波及體積，%。

車510區(qū)塊原油黏度在20 000 mPa·s左右，氣油比取值30 m3/t作為計算參數(shù)。利用CO2在水中的溶解度[11]，計算氣水比為20 m3/t，液態(tài)CO2注入量為27.36 t。

2.蒸汽注入量

蒸汽注入量的確定是根據(jù)上輪注汽量的120%減去CO2注入量的地下體積，見式(3)，即：

Vs= (1+0.20)Vls-VrCO2

(3)

式中：Vs—本輪蒸汽注入量；Vls—上輪蒸汽注入量；VrCO2—注入CO2的地下體積。

3.注入壓力

車510區(qū)塊沙一段油層中部埋深330～350 m，平均340 m，計算地層壓力在3.33 MPa。根據(jù)實測破裂壓力系數(shù)2.25，計算本區(qū)地層破裂壓力為7.65 MPa，應(yīng)合理匹配注入壓力和速度，要求注入過程井底壓力略低于破裂壓力。預(yù)測注CO2時井口地層破裂壓力為5.6 MPa，因此，井口上限壓力應(yīng)控制在5.5 MPa之內(nèi)；注蒸汽壓力控制在7.5 MPa以下。

4.注入流程

選取車510沙灣組稠油油藏CH50216和CH50324兩口井進(jìn)行液態(tài)CO2復(fù)合蒸汽吞吐試驗，先注入液態(tài)CO2，停注后直接注入蒸汽，而后悶井5.5 d后開井生產(chǎn)，如表2所示。

表2 車510 CO2復(fù)合蒸汽吞吐施工數(shù)據(jù)表

圖1 CH50324井CO2復(fù)合蒸汽吞吐施工壓力圖

從施工壓力曲線圖1可知，在初始階段，注入壓力較穩(wěn)定，在4～6 MPa之間；隨著流速的增大，井筒中液態(tài)CO2氣化速度變慢，井口壓力及泵出口壓力增大。

5.效果評價

截止2016年1月，這兩口井開展5井次液態(tài)CO2復(fù)合蒸汽吞吐試驗，措施后產(chǎn)油水平8.877 t/d，與蒸汽吞吐基數(shù)4.6 t/d相比，平均單井增油量為4.28 t/d，累計單井增油量達(dá)497.9 t/d，見表3。

表3 車510井區(qū)二氧化碳復(fù)合蒸汽吞吐效果分析表

2015年3月起，在車510井區(qū)其他井上實施CO2輔助蒸汽吞吐措施60口。截止目前已實施33口井，累計增油6 867 t，平均單井增油208.1 t，措施有效率75.8%。

通過2輪逐月生產(chǎn)曲線對比看出(圖2)，措施井周期內(nèi)產(chǎn)油遞減緩慢，周期中、后期效果好于未措施井。

圖2 措施井、未措施井產(chǎn)油逐月曲線對比

含水曲線顯示(圖3)，與基數(shù)區(qū)對比，措施井初期含水相對較高，周期中、后期含水得到有效控制，低于未措施井；于全區(qū)未措施井對比，措施井悶開第一個月含水相對較高，后期含水均低于全區(qū)未措施井，措施有效控制含水指標(biāo)。

圖3 措施井、未措施井含水逐月曲線對比

三、結(jié)論

(1)使用液態(tài)CO2注入時，隨著注入速度的增大，CO2蒸發(fā)速度變慢，會導(dǎo)致井口壓力增大。

(2)CO2注入過程中應(yīng)合理匹配注入壓力和速度，保持井底壓力略低于破裂壓力。

(3)CO2復(fù)合蒸汽吞吐具有較好的增壓和調(diào)剖作用，可有效提高蒸汽熱利用效率，改善吞吐開發(fā)效果，在其他淺層稠油區(qū)塊同樣具有借鑒意義。