HDCS技術在毛8塊的探索與應用

聶建華，唐周懷

（中原油田分公司內蒙探區勘探開發指揮部，內蒙古呼和浩特 010051）

查干凹陷毛8塊位于烏力吉構造帶，含油層位銀根組，油藏埋深 700～1 200 m，地層傾角 5～10°，儲層沉積類型為扇三洲平原沉積。預測含油面積10.26 km2，預測稠油地質儲量1 468×104t。平均孔隙度20.6%，平均滲透率 25.7×10-3μm2。地溫梯度為 2.3 ℃/100m，壓力系數為0.73。地面原油密度0.942 4 g/cm3（20℃），瀝青質含量8.21%，蠟含量1.67%，膠質含量17.36%。油藏溫度36℃下脫氣原油粘度為5 100 mPa·s，為中深層低溫、低壓、普通稠油油藏。目前毛8塊水平井共10口，正常生產7口。

1 HDCS作用機理

HDCS技術包括水平井、油溶性降粘劑、二氧化碳（CO2）和蒸汽四個元素，是一種采用高效油溶性復合降粘劑和CO2輔助水平井蒸汽吞吐，利用其協同降粘、混合傳質及增能助排作用，降低注汽壓力、擴大波及范圍，實現中深層、特超稠油油藏有效開發的技術[1]。

1.1 水平井

研究表明，水平井的蒸汽注入指標是直井的3～4倍，蒸汽注入壓力比直井低2～4 MPa。當地層壓力增加時，蒸汽熱值可以增加1.25倍。因此，水平井對于蒸汽注入壓力有一個較小的需求，但是能夠有較高的蒸汽注入質量和萃取能力。這可以大大地增大蒸汽的掃油面積和泄油面積。同時，由于水平井較低的生產壓差，可以控制邊底水的入侵，并且在低水位切割時能夠提高油井的生產時間。

1.2 CO2

增大蒸汽和CO2的體積能夠起到降壓的作用。在同等壓力條件下，CO2的體積要比蒸汽大的多，在12 MPa的壓力條件下，CO2的體積是蒸汽體積的兩倍。蒸汽注入量增加的這一過程就相當于一個降壓生產的過程。在這一降壓過程中，CO2就像是注入蒸汽的處理劑，可以有效擴大注入蒸汽的擴散并且增大蒸汽和油溶性降粘劑的掃油區域。

1.3 高效油溶性降粘劑

油溶性降粘劑通過將膠質和瀝青質的團塊結構分解成分散相來降低其粘度，并且將原油的輕質組分合成為連續相。這可以有效的降低原油的粘度，以此降低井口附近區域的啟動壓力。實驗證明，如果在原始溫度條件下，向超稠油油藏中增加2%的油溶性降粘劑，那么其粘度的下降率將會達到95.42%。

2 室內實驗

2.1 實驗方法

實驗方法[2]：通過PVT釜測定CO2在不同壓力和溫度下對毛8塊稠油油藏溶解度及飽和壓力下體積系數、粘度的影響。本研究中CO2在原油中的溶解度是指單位體積地面脫氣原油在一定的溫度和壓力下溶解CO2的標準體積。測試前將200 mL油樣和一定比例的CO2混合，在設定的溫度下改變活塞的位置，影響筒內混合物的體積，測定飽和壓力、體積系數和粘度。實驗設計（見圖1）。

實驗條件：實驗用油樣為吉2-平7井原油，組分分析（見表1）。測試溫度為60℃、80℃，氣油比在10～110。

表1 吉2-平7井原油性質表

2.2 實驗結果討論

2.2.1 CO2在毛8塊稠油中的溶解性實驗 分別測定了CO2在60℃、80℃下的溶解度，結果（見圖2）。

實驗結果表明，對毛8塊原油來說，在同一溫度下，隨著飽和壓力的增加，CO2的溶解度逐漸增加。在同一飽和壓力下，溫度越高，CO2的溶解度越少。這是由于CO2分子的運動能力、原油的分子間隙共同作用的結果，當壓力較低時，原油分子間隙比較大，CO2分子運動對溶解度影響較大，溫度越高CO2分子運動劇烈，越容易蒸發氣化，不利于在原油中的溶解，使得溶解量減少。

2.2.2 溶解CO2后原油的體積系數 不同溫度下CO2溶解度與原油體積系數關系曲線（見圖3）。

由圖3可見：實驗溫度為60℃時，原油體積系數隨著溶解度的變化從1.03增加到1.3；在80℃情況下，體積系數從1.04增加到1.32。在同一溫度下，原油溶解CO2后體積系數與CO2溶解度呈線性增加；在相同的溶解度條件下，溫度升高后原油的體積系數有所上升，但上升的幅度不大。這是因為CO2的溶解度越高，原油中溶解的CO2的量越多，使得原油體積膨脹越多，則體積系數越大，根據實驗結果認為，溶解CO2可以使原油膨脹20%～25%，可以有效增加地層彈性能量，降低剩余油飽和度，從而提高采收率，改善增油效果。

2.2.3 飽和壓力下CO2對原油的降粘效果 溶解CO2粘度與溶解度數值及關系曲線（見圖4）。

在一定溫度下，原油的粘度隨CO2溶解度的增加而逐漸減小，并且減小的幅度逐漸降低。在CO2溶解度一定的條件下，60℃比80℃條件下CO2降粘的比率會更大。當CO2溶解度由0 m3/m3增加到40 m3/m3時，原油的粘度降低到100 mPa·s以下，可見CO2降粘效果十分顯著。這是因為溶解CO2后原油分子間力發生了改變，由原來較大的液-液分子間力變為相互作用較小的液-氣分子間力，稠油溶解CO2后，膠質、瀝青質大分子層狀結構遭到破壞，使分子間力減小，同時降低了摩擦阻力。

3 HDCS技術的礦場應用

2010年以來，在毛8塊共實施了9口井（10井次）的HDCS稠油熱采試驗，累計注入CO21 510 t，累注油溶性降粘劑240 t，累計注入蒸汽12 100 t。9口試驗井中有7口見到明顯試驗效果，累計生產原油3 626 t，平均油汽比0.3，平均回采水率33%。

3.1 水平段長度、鉆遇率、地層物性等因素對試驗效果的影響

熱采井基本油藏、鉆井情況及開采效果（見圖5）。

從鉆井和地層物性比較來看，先導試驗效果較好的井，往往是水平段較長且位置好，物性較好，鉆遇率相對較高的井。

3.2 注汽質量對蒸汽吞吐效果的影響

表2 吉2-平1井不同輪次蒸汽吞吐熱力參數及效果

毛8塊屬于低壓低滲油藏，注汽特點表現為注汽壓力高，蒸汽平均注入壓力18.97 MPa，蒸汽平均溫度346℃，干度低，井口平均干度57%。隨著注汽周期輪次的增加，注汽質量變好，油層加熱效果好，如吉2平-1井，第二周期平均注汽壓力比第一周期下降了0.5MPa，蒸汽干度提高了31.1%，周期產油量也有明顯增加。

4 結論與認識

（1）優選物性好，含油豐度高的構造位置部署水平井，把握水平井沿著油層中下部走向，取得高的鉆遇率，是保證先導試驗取得較好效果的關鍵。

（2）毛8塊目前注汽壓力仍然偏高，考慮如何降低注汽壓力，確保注汽干度和熱焓，應是下一步的努力方向。

（3）HDCS技術目前是最適合毛8塊開采方式，但需優化注汽參數，CO2用量、降粘劑用量，以提高蒸汽吞吐周期生產效益。

（4）引進超臨界鍋爐，在不超過油層破裂壓力的條件下，進行超高壓注汽試驗，提高注汽干度，達到降低原油粘度，增加原油滲流能力，提高開發效果的目的。

［1］李賓飛，等.超稠油HDCS高效開采技術研究［J］.石油鉆采工藝，2009，32（6）:35-37.

［2］陶磊.超稠油油藏三元復合吞吐技術研究［D］.中國石油大學（華東）學位論文，2009.

［3］劉玉江，孫殿雨.超稠油油藏開發新工藝研究［J］.石油化工技術經濟，2000，（2）：25-27.

［4］劉文章.稠油注蒸汽熱采工程［M］.北京:石油工業出版社，1997.

［5］劉貴滿，李明.歡西油田薄層稠油水平井注汽參數優化研究［J］.特種油氣藏，2009，16（3）：71-73.

［6］劉峰.水平井技術在超稠油挖潛中的應用［J］.特種油氣藏，2005，12（3）：58-59.

［7］萬仁溥，等.采油工程手冊（下冊）［M］.北京：石油工業出版社，2000.