氮氣化學輔助吞吐工藝技術

孔東勝 彭富更 張永平 張建軍 雷洲 張紅梅 河南油田采油二廠

氮氣化學輔助吞吐工藝技術

孔東勝 彭富更 張永平 張建軍 雷洲 張紅梅 河南油田采油二廠

河南油田稠油油藏開發過程中暴露出的問題主要有高輪次吞吐后回采水率低、注汽開采成本較高等。分別選擇三種不同類型黏度的稠油、特超稠油、超稠油原油進行降黏實驗。氮氣輔助蒸汽吞吐地質模擬實驗表明，氮氣、蒸汽最佳混注比例25∶1～45∶1范圍內，注入時機在3～7周期效果最佳。氮氣量優化設計時應考慮油層條件、采出程度、吞吐周期等因素。

稠油；蒸汽吞吐；注氮氣；降黏劑

河南油田稠油油藏開發過程中暴露出的問題主要有高輪次吞吐后回采水率低，地下存水增多，原油產量下降，套管變形或損壞數量增加，低產低效井增多，開發效果差，注汽開采成本高等，需要提高油井采收率，以改善開發效果。

1 技術原理

（1）氮氣的性質。氮氣具有導熱系數（0.024 75 W/m·K）低，比熱容大，化學性質不活躍，不易與碳氫化合物發生反應，在水中溶解度低的特點，且來源廣，在稠油熱采中得到廣泛應用。

（2）氮氣提高吞吐效果機理。氮氣導熱系數低，油井在注蒸汽時，通過向油井油套環形空間注入氮氣驅替出導熱系數高的水，降低注汽時熱損失。測井數據表明，井筒注入氮氣后，井底干度上升，套管溫度降低，熱損失率下降。注蒸汽的同時，注入非凝結性氮氣，提高了地層壓力。當油井開抽時，氮氣體積膨脹，注入地層中的氮氣反向流入井內，使油水返排，起到助排的作用，從而增加了油井產量。

（3）氮氣結合化學降黏劑輔助蒸汽吞吐作用原理。蒸汽在稠油熱采中起著主導作用。注氮氣有助于降低熱損失，補充地層能量，提高油層動用程度。氮氣結合化學降黏劑輔助蒸汽吞能把氮氣助排、原油降黏、蒸汽降黏有機結合，形成合力，起到增加地層能量、降低原油黏度，擴大蒸汽波及體積的目的，從而達到提高原油采收率的效果。

2 室內研究

（1）化學降黏劑的降黏能力。分別選擇3種不同類型黏度的稠油、特超稠油、超稠油原油進行降黏實驗，油水比為7：3，降黏劑加入后濃度為3‰，在溫度為50℃時進行旋轉黏度測試。實驗結果表明，原油黏度大大降低，有的甚至降到100mPa·s以下，所選兩種降黏劑對這3種原油的降黏率均能達到97%以上，能夠滿足原油降黏的需要。

（2）化學降黏劑的熱穩定。將裝有化學降黏劑溶液的耐溫耐壓密封容器放入馬弗爐中，300℃下恒溫一周后取出進行降黏實驗。實驗結果表明：與原來降黏率相比，兩種降黏劑的降黏率略有降低，但仍能達到95%以上，說明該降黏劑有較強的熱穩定性。

（3）破乳劑脫水評價。取稠油聯合站的原油進行破乳劑脫水實驗。結果表明，破乳劑平均脫水率在92%以上，脫出水清，呈乳白色，脫出水平均含油量在80 mg/L以下，說明該化學降黏劑不影響原油的后續脫水，與破乳劑的配伍性好。

（4）氮氣輔助蒸汽吞吐工藝中注入時機及混注比。根據河南油田工程院做的氮氣輔助蒸汽吞吐地質模擬實驗，氮氣、蒸汽最佳混注比例25∶1～45∶1范圍內，注入時機在3～7周期效果最佳。氮氣量優化設計時應考慮油層條件、采出程度、吞吐周期等因素。

3 結論

（1）試驗所選擇的化學降黏劑能夠承受300℃的高溫，穩定性好，降黏能力強，與現用破乳劑的配伍性好，不影響采出原油的后續脫水處理。

（2）化學降黏劑用量按蒸汽作用油層半徑、油層厚度、油層孔隙度等綜合確定，氮氣量按平均混注比30∶1，結合油層條件、采出情況進化優化設計。

（3）氮氣結合化學降黏輔助吞吐措施結了合氮氣助排和化學降黏的雙重作用，平均單井增油100 t以上，增油效果明顯，經濟效益良好，是提高高周期吞吐效果的有效技術手段。

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.016