吉林油田高含蠟稠油油藏有效開發方式研究

程靜波

（中國石油吉林油田分公司勘探開發研究院）

吉林油田高含蠟稠油油藏有效開發方式研究

程靜波

（中國石油吉林油田分公司勘探開發研究院）

C油田為吉林油田新發現的淺層稠油油田，由于埋藏淺而引起油層低溫、低壓，油層條件下原油流動性差，開采過程中儲層易受析蠟冷傷害，造成常規開采產能低，甚至無產能，嚴重影響了油田的正常生產，制約了該區儲量的有效動用。針對這一現狀，對該油田重點開展了原油析蠟實驗、熱采物理模擬實驗、熱采數值模擬研究，從理論上明確了提高地層溫度、保持地層壓力、預防原油析蠟是實現C油田有效開發的關鍵。結合現場蒸汽吞吐、蒸汽驅、火燒油層等多種熱采試驗的開發效果，明確了主體資源可采用熱水驅開發，局部低溫、高含蠟區可采用火燒油層的開發方式。

原油析蠟；稠油油藏；有效開發；熱水驅；火燒油層

0 引言

C油田位于松遼盆地南部東南隆起區長春嶺背斜帶［1］，目的層為泉四段的扶余油層。油層埋深為210～350 m，油層有效厚度為0.6～10.0m，平均孔隙度為27%，平均滲透率為271 mD，油層溫度為20℃左右，油層壓力為2 MPa左右；地面原油平均密度為0.883 g/cm3，原油黏度為21.6～73.0 mPa·s（50℃），油層條件下原油黏度較高，大于 100 mPa·s，平均凝固點為14.25℃，含蠟量為16.7%。原油析蠟溫度接近油層溫度，熱敏感性受膠質及含蠟量的雙重影響，開采時原油中的石蠟易被析出［2］并沉積在巖石表面，造成孔隙度、滲透率降低和油藏巖石潤濕性改變等一系列儲層傷害，制約了油田的有效開發。為有效動用該儲量，筆者調研了大量類似油田的開發經驗［3-6］，針對C油田開展了一系列室內研究，并結合該油田的礦場試驗效果，進行了有效開發方式的研究。

1 原油析蠟室內研究

1.1 實驗準備與方案

為了保證實驗結果既有區域代表性，又有局部針對性，選取C油田不同區塊10口井的原油樣品及3口井的巖心樣品進行實驗。實驗設計了原油析蠟點和熔蠟點測量、原油滲流特征測試、析蠟傷害程度測試等幾種實驗方案。

1.2 實驗結果

使用氦氖激光綜合試驗儀對10口井的原油樣品進行原油析蠟溫度、熔蠟溫度測量。結果（表1）顯示，地面條件下原油析蠟起始溫度為25～30℃，熔蠟高峰溫度為32～40℃，表明原油一旦析蠟將很難熔解。

表1 原油析蠟、熔蠟溫度測量結果Table 1 The temperature of wax precipitation and dewaxing of crude oil

利用同一組巖心在不同溫度條件下進行滲流實驗，通過對比分析，研究溫度對高含蠟原油驅油效果的影響。從實驗結果看出（圖1），油層溫度決定了原油的滲流特性，在相同滲透率條件下，當溫度升高時，油藏滲流能力得到明顯改善，原油流動性變好，驅油效果也明顯變好。

圖1 巖樣H8在不同溫度下的壓差與流速關系圖Fig.1 The relationship between pressure difference and flow velocity of rock samples H8 at different temperatures

原油在多孔介質表面析蠟會直接導致儲層孔隙度的減小，從而引起滲透率的降低。根據油藏工程理論，結合溫度變化與原油析蠟量的實驗結果，定量分析了原油析蠟對滲透率的影響。從圖2可以看出，C2井由于原油析蠟，儲層滲透率由析蠟前的98.7 mD下降到析蠟后的12.98 mD，下降87%；C3井由于原油含蠟量高，析蠟量大，滲透率下降97%。由此可見，油井析蠟對油藏滲透率的傷害非常嚴重。

圖2 不同溫度下原油析蠟對滲透率的影響Fig.2 The influence of wax precipitation on permeability at different temperatures

1.3 析蠟機理及主控因素分析

通過文獻調研［7-8］，結合析蠟實驗與礦場實踐，明確了C油田原油析蠟機理及主控因素。

1.3.1 析蠟機理

由于溫度、壓力、原油組分等因素發生變化，改變了原油體系的相平衡條件。當溫度低于析蠟點時，蠟組分的溶解度降低，蠟便在孔隙介質表面等位置結晶沉積。

1.3.2 析蠟主控因素

（1）組分：原油中輕質餾分越多，溶蠟能力越強；含蠟量越高，越易析蠟。

（2）溫度：當油層溫度降至析蠟溫度以下時，蠟開始結晶析出，溫度越低，蠟析出量越多。

（3）壓力和溶解氣：當油層壓力低于飽和壓力時，原油脫氣，蠟初始結晶溫度升高，壓力越低，結晶溫度增加得越高，蠟析出量越多。

2 熱采物理模擬實驗

針對C油田獨特的油藏條件和流體性質，為探尋有效的開發方式，筆者以物理模擬技術為研究手段，加強對熱采儲層流體滲流規律的認識，以便為現場熱采方案實施的動態管理提供理論依據。

2.1 物理模擬實驗方法

將C油田的巖心洗油后填充到單管模型中，首先使巖心飽和水并測定其孔隙體積；然后使之飽和原油并建立束縛水，以此來模擬原始油藏條件；再按照模擬條件要求，以非穩態恒速法分別進行蒸汽、熱水驅油，直到出口端不出油為止。記錄模型出口端產水、產油量，計算不同驅替條件下的驅油效率，并繪制驅油效率曲線［9］。

2.2 物理模擬實驗結果

熱采物理模擬結果顯示（圖3、圖4）：隨著溫度升高，油層滲流能力得到改善，巖石親水性增強，利于洗油，驅油效率增加，同時表明熱水驅增油效果明顯。當注水溫度由18℃增加到100℃時，驅油效率增加27%；蒸汽驅隨注汽溫度、干度的增加，驅油效率增大，但增加幅度較小，當注汽溫度由200℃增加到240℃時，驅油效率僅增加4%。當注水溫度由18℃升高到60℃時，驅油效率提高了20.9%，當注水溫度由60℃升高到100℃時，驅油效率僅提高了6.7%，這說明60℃是該區油藏的敏感驅油效率溫度。

圖3 不同注水溫度下的驅油效率曲線Fig.3 Displacement efficiency curves at different water temperatures

圖4 不同注汽溫度下的驅油效率曲線Fig.4 Displacement efficiency curves at different steam temperatures

熱采物理模擬實驗也顯示，熱采過程中的儲層傷害不可避免。當注水溫度低于90℃時，熱作用前后儲層滲透率基本不變；注入200℃，220℃，240℃蒸汽以后，儲層的滲透率分別降低了21.8%，28.6%，35.2%，而且隨著溫度的升高和熱作用時間的延長，滲透率下降幅度增大。根據實驗結果分析認為，該區儲層巖石主要成分是石英、鉀長石、斜長石、方解石、白云石、黏土礦物，熱采條件下，礦物發生了不同程度的變化，方解石明顯處于溶解狀態。該區巖石中黏土礦物總量平均為15.5%，高嶺石相對含量大于80%，熱采條件下，高嶺石的含量減少，伊/蒙混層的含量增加。實驗表明，方解石溶解、高嶺石向蒙脫石轉化是造成儲層傷害的重要因素之一。

3 熱采試驗開發效果評價

室內物理模擬研究的同時，現場選取了幾個井組，分別開展了蒸汽吞吐、蒸汽驅、火燒油層等熱采試驗，通過實踐來探索該區塊的有效開發方式。

3.1 蒸汽吞吐

采用100 m井距正方形井網，進行14口井蒸汽吞吐試驗，根據階段周期生產時間、油汽比、回采水率等指標（表2）來評價蒸汽吞吐的開發效果。結果表明：隨吞吐周期變化，吞吐效果逐輪變差，油汽比低于經濟極限油汽比0.25，蒸汽吞吐作為降壓開采方式，不適合該區開發。

表2 蒸汽吞吐生產數據表Table 2 The production data about steam stimulation

3.2 蒸汽驅

采用70 m井距反九點井網，對5個注汽井組的21口油井進行蒸汽驅試驗。實際注入蒸汽溫度為270℃左右，井口蒸汽干度為70%，注汽速度為50～80 t/d，采注比為 0.288。

從蒸汽驅實施效果［10］看（圖 5）：蒸汽驅后見到一定增油效果，但油層非均質性決定見效方向性，見效后即“汽竄”；油汽比低于極限油汽比0.1，經濟效益差，不宜作為該區主體開發方式。

3.3 火燒油層

圖5 蒸汽驅生產動態曲線圖Fig.5 The production curves for steam flood

火燒油層是一種以熱效應為主，蒸汽驅、混相驅和氣驅等多種方式聯合作用的驅油過程，具有綜合驅油的特點［11］。現場選取2個井組，采用水平井加直井、蒸汽驅轉火燒油層的方式進行開發試驗。依據生產井尾氣監測資料、油井產量變化、監測井溫度和壓力變化等主要指標評價火燒油層的生產效果：首先，C油田的淺層低溫、低壓油藏能夠實現成功點火，且持續燃燒，以C1井為例（圖6），注氣井注氣3個月，距注氣井50 m的C1井產出氣體中CO2含量大于12%，視H/C原子比為1～3，O2利用率大于85%，認為處于高溫氧化燃燒狀態；其次，受火燒油層影響，油井日產油上升，含水下降，沿油層方向和構造高部位方向增油效果明顯，調整工作制度可控制火線均勻推進。

圖6 C1井尾氣監測曲線Fig.6 The monitor curves for exhaust of C1 well

4 熱采數值模擬研究

為了對蒸汽驅井組進行有效的跟蹤調整及原始條件下開發方式的優選，筆者對5個蒸汽驅井組進行了熱采數值模擬。

4.1 地質模型的建立及歷史擬合

根據實際靜態資料、實測黏溫曲線、相滲曲線、高壓物性參數，建立符合實際的地質模型［12］。模型中考慮蠟的析出和熔解，建立三維固、水、油、氣四相及水、溶解氣、油、液態蠟、懸浮蠟、固態蠟六組分數值模擬模型。根據實際動態參數，建立動態模型，形成歷史擬合條件。通過擬合計算，蒸汽驅井組歷史擬合精度較高，均在允許誤差范圍之內，在歷史擬合基礎上所進行的參數優選和生產指標預測趨勢是可以信賴的。

4.2 開發方式及油藏工程參數優選

以原油析蠟實驗、物理模擬研究成果、礦場熱采試驗開發效果為基礎，應用已建立的蒸汽驅井組模型，進行原始油藏條件下開發方式的優選（表3）。結果表明：原始條件下60～80℃熱水驅的經濟效益最好。熱水驅操作參數優選結果顯示：80 m×200 m菱形反九點井網，水井單井日注量平均為13.5 m3，注水溫度為60℃。為保持地層壓力，初期可采用較高注采比1.3，待壓力穩定后，采用注采比降至1.0的同步注水開發方式。

表3 原始條件下不同開發方式效果對比表Table 3 The contrast of different development approaches under primary condition

5 應用效果

基于上述研究，綜合考慮現場實際，選取了28個井組的熱水驅開發試驗［13］，注入水井口溫度為70～80℃，試驗采用80 m×200 m菱形反九點面積注水井網，一套層系開發。

熱水驅開發效果體現為以下幾點：

（1）總體開發效果較好。試驗區平均日注水19 m3，注入壓力4 MPa，并保持平穩；平均單井穩定日產液2.4 t，日產油1.6 t，含水33.3%。

（2）從監測井溫度、壓力的監測結果看：油層中部溫度為23.49℃，高于原始地層溫度，油層平均壓力達到1.95 MPa，接近原始油藏壓力，表明注水取得一定效果。

（3）熱水驅開發實踐表明：在油藏溫度高于原油析蠟溫度的區域，采用常規注水方式開發，可以取得較好的開發效果。

6 結論

（1）原油析蠟實驗表明：地層溫度保持在析蠟溫度以上或地層壓力保持在飽和壓力以上，可預防析蠟，是實現C油田有效開發的前提。

（2）物理模擬及數值模擬研究結果表明：原始油藏條件下適合進行60℃的熱水驅開發。

（3）礦場試驗表明：蒸汽吞吐作為一種降壓開采方式不適合該區開發；蒸汽驅見到一定的開發效果，但油層本身的巖性、物性條件決定了見效的方向性，開發效果不理想；火燒油層開發預期優勢明顯，可作為局部低溫、高含蠟區有效開發的首選方式。

（4）熱水驅開發達到了經濟有效開發的目的，實現了注采平衡，可作為該區的主體開發方式。

［1］李君，黃志龍，李佳，等.松遼盆地東南隆起區長期隆升背景下的油氣成藏模式［J］.巖性油氣藏，2007，19（1）：57-61.

［2］焦雪峰，金維鴿.溫度對高凝油油藏開發效果的影響研究［J］.貴州工業大學學報：自然科學版，2008，37（6）：9-11．

［3］李永新，李東文，李紅，等.克拉瑪依油田紅山嘴礫巖油藏開采方式探討［J］.新疆石油地質，2008，29（4）：507-509．

［4］劉立平，王云龍，劉福林，等.長春嶺油田表面活性劑驅可行性［J］.大慶石油學院學報，2010，34（4）：82-84．

［5］楊元亮.王莊油田鄭14塊薄層強水敏特稠油油藏開發技術［J］.特種油氣藏，2008，15（2）：90-92．

［6］吳偉，華樹常，高海龍，等.扶余油田二次開發探索與實踐［J］.特種油氣藏，2009，16（5）：67-70．

［7］劉慧卿，黃少云，畢國強，等.北小湖油田油層冷傷害實驗研究［J］.石油大學學報：自然科學版，2001，25（5）：45-47．

［8］姚凱，姜漢橋，黨龍梅，等.高凝油油藏冷傷害機制［J］.中國石油大學學報：自然科學版，2009，33（3）：95-98．

［9］張艷娟，郝艷秋，于濤，等.低滲油藏水驅油室內物理模擬實驗方法研究［J］.特種油氣藏，2007，14（2）：101-104．

［10］刁龍慶.改善洼38塊蒸汽驅效果研究［D］.大慶：大慶石油學院，2008．

［11］王世虎.水敏性稠油油藏火燒驅油機理研究［D］.東營：中國石油大學（華東），2007．

［12］李艷玲.稠油油藏蒸汽驅地質影響因素研究［J］.特種油氣藏，2009，16（5）：58-60．

［13］王強，盧德平.注冷水開發對高凝油油層傷害的初步認識［J］.特種油氣藏，2002，9（S1）：46-48．

Study on effective method for development of heavy oil reservoir with high wax content in Jilin Oilfield

CHENG Jing-bo
（ Research Institute of Exploration and Development， Jilin Oilfield Company， PetroChina， Songyuan 138000， China）

Coil field is shallowheavyoil reservoir discovered recentlyin Jilin Oilfield.Due tothe shallowburial depth,the reservoir temperature and pressure are low,the crude oil fluidity is poor,and the reservoir suffers easily wax precipitation code damage during the production process,which makes the low deliverability,even no deliverability.That seriouslyaffects the normal production ofoilfield and restricts the effective development ofreserves in the area.In viewofthis situation,crude oil waxprecipitation experiment,physical simulation experiment and numerical simulation of thermal recovery are carried out.It is defined that the key for effective development is to increase the formation temperature,tomaintain reservoir pressure and toprevent crude oil waxprecipitation.Combined with the development effectiveness of the steam stimulation,steam flood and fire flood,it is defined that hot water drive can be used to most resources and fire flood can be used in local district with lowtemperature and high waxcontent.

crude oil waxprecipitation； heavyoil reservoir； effective development； hot water drive； fire flood

TE345

A

2011-02-15；

2011-03-20

程靜波，1976年生，女，工程師，主要從事油氣田地質與開發研究工作。地址：（138000）吉林省松原市寧江區錦江大街29號吉林油田勘探開發研究院油藏評價所。E-mail：chengjingbo761001@163.com

1673-8926（2011）04-0119-05

涂曉燕）