河南淺薄層稠油油藏化學(xué)輔助蒸汽吞吐機(jī)理及注采參數(shù)優(yōu)化研究

文/甘紅軍 郭志濤,河南油田分公司采油二廠

河南淺薄層稠油油藏化學(xué)輔助蒸汽吞吐機(jī)理及注采參數(shù)優(yōu)化研究

文/甘紅軍 郭志濤,河南油田分公司采油二廠

河南淺層稠油受油藏條件制約，蒸汽吞吐后期暴露出諸多問題，高周期吞吐效果差，遞減增大，油層平剖面動用不均，剩余油挖潛難度大，嚴(yán)重制約了蒸汽吞吐后期的開發(fā)效果。但河南淺層稠油采出程度低于15%，雖處于高周期吞吐開發(fā)階段，有進(jìn)一步提高采收率的物質(zhì)基礎(chǔ)，為挖掘稠油油藏平面、層間、層內(nèi)的剩余油潛力，延長蒸汽吞吐的穩(wěn)產(chǎn)期并提高采收率，對化學(xué)輔助蒸汽吞吐提高采收率的機(jī)理及注采參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，提高河南淺層稠油油藏的采收率。

淺層稠油油藏；化學(xué)輔助蒸汽吞吐機(jī)理；油藏適應(yīng)條件；注入方式、注入時機(jī)及注采參數(shù)優(yōu)化

1 油藏基本地質(zhì)特征

河南淺層稠油包括井樓、古城、新莊、楊樓、付灣等五個稠油油田。主要含油層位為古近系核桃園組第三段。稠油油藏分布在泌陽凹陷邊緣地帶，距物緣近，主要為扇三角洲水下分流河道和前緣席狀砂沉積，砂體多變，斷層發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜，具有“淺、薄、稠、散、小”的特點。油藏埋藏淺，埋深90-1500m，絕大多數(shù)小于500m；油層厚度薄，油層單層厚度1-4m，層系組合厚度2-15m；原油粘度高，脫氣原油粘度90-160000mPa.s，其中特超稠油儲量3320×104t；油層膠結(jié)疏松，稠油油藏因其埋藏淺，成巖性差，導(dǎo)致油層膠結(jié)疏松；油藏面積小，油藏單個開發(fā)單元含油面積0.1-2.0 km2，油砂體面積一般為0.1-0.5km2。

2 開發(fā)現(xiàn)狀

蒸汽吞吐是河南油田稠油油藏的主要開采方式。但是進(jìn)入2000年后，蒸汽吞吐已暴露出諸多生產(chǎn)問題，如高周期吞吐效果差，遞減增大，油層平剖面動用不均，剩余油挖潛難度大，嚴(yán)重制約了蒸汽吞吐后期的開發(fā)效果。河南淺層稠油目前采出程度低于15%，雖處于高周期吞吐開發(fā)階段，但仍有進(jìn)一步提高采收率的物質(zhì)基礎(chǔ)，為挖掘稠油油藏平面、層間、層內(nèi)的剩余油潛力，延長蒸汽吞吐的穩(wěn)產(chǎn)期并提高采收率，需要對化學(xué)輔助蒸汽吞吐提高采收率的機(jī)理及注采參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，提高河南淺層稠油油藏的采收率。

3 河南淺薄層稠油油藏化學(xué)輔助蒸汽吞吐地質(zhì)參數(shù)界限研究

3.1 化學(xué)輔助蒸汽吞吐剩余油飽和度界限

研究確定氮氣輔助蒸汽吞吐時，淺薄層稠油油藏的剩余油飽和度應(yīng)大于45%；氮氣泡沫輔助蒸汽吞吐時，淺薄層稠油油藏的剩余油飽和度應(yīng)大于40%。

3.2 化學(xué)輔助蒸汽吞吐縱向滲透率級差界限

3.2.1 氮氣輔助蒸汽吞吐縱向滲透率級差界限

1）氮氣輔助蒸汽吞吐時，淺薄層稠油隨著滲透率級差增大，高滲管、低滲管提高采收率幅度均先上升后降低。2）根據(jù)物模實驗結(jié)果及結(jié)合現(xiàn)場實際，淺薄層氮氣輔助吞吐滲透率級差為2～3。

3.2.2 氮氣泡沫輔助蒸汽吞吐縱向滲透率級差界限

1）隨滲透率級差的增加，薄層高滲管采收率先上升后下降，低滲管則下降。2）研究確定氮氣泡沫輔助蒸汽吞吐薄層稠油級差為2～4時提高采收率幅度大。

4 化學(xué)輔助蒸汽吞吐注入方式

4.1 氮氣輔助蒸汽吞吐注入方式

氮氣與原油的流度比大于水與原油的流度比，容易，突破后氮氣不能起到很好的驅(qū)油效果；單獨注入氮氣時采收率為23.39%，蒸汽、氮氣交替注入時采收率為53.8%；確定先注入氮氣再注入蒸汽。

4.2 氮氣泡沫輔助蒸汽吞吐注入方式

研究表明相同條件下，注入方式N2+0.5%泡沫劑+N2蒸汽要比0.5%泡沫劑+N2+N2蒸汽的控水增油效果好，提高采收率幅度更大，確定氮氣泡沫輔助蒸汽吞吐的最優(yōu)注入方式為：N2+0.5%泡沫劑+N2蒸汽。

圖.1不同注入方式下的周期綜合含水

圖.2不同注入方式下的原油累積采出程度

5 淺薄層稠油油藏化學(xué)輔助蒸汽吞吐合理注采參數(shù)優(yōu)化

采用數(shù)值模擬法對淺薄層稠油油藏化學(xué)輔助蒸汽吞吐合理注采參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

5.1 氮氣輔助蒸汽吞吐注采參數(shù)優(yōu)化

1）注氮時機(jī)優(yōu)化，初始含油飽和度70%-60%時，注氮時機(jī)為第四周期、剩余油飽和度為58.7%-53.2%；初始含油飽和度50%時，注氮時機(jī)為第三周期、剩余油飽和度為45.5%。2）薄層稠油油藏經(jīng)濟(jì)合理的氮氣與蒸汽比例優(yōu)化結(jié)果為1：1，含油50%～70%時周期每米注汽量為152 t，注汽速度為120t/d，日產(chǎn)液量為8.4 t/d。

5.2 氮氣泡沫輔助蒸汽吞吐注采參數(shù)優(yōu)化

1）注氮時機(jī)優(yōu)化，含油飽和度為70%～50%時，注入時機(jī)為第五周期，剩余油飽和度分別為55.0%、49.5%、41.5%。2）泡沫劑量為蒸汽量的0.5%。3）氮氣與蒸汽比例為1：1，含油飽和度為70%～50%時周期每米注汽量為152t，注汽速度為120t/d，日產(chǎn)液量為7～5.6 t/d。

6 化學(xué)輔助蒸汽吞吐現(xiàn)場實施效果

1）2011 -2013 年期間，已應(yīng)用化學(xué)輔助蒸汽吞吐單元為10個，覆蓋地質(zhì)儲量1331萬噸，累計增油21.6萬噸，提高采出程度1.6個百分點。2)經(jīng)濟(jì)吞吐周期延長了三～五個周期，提高了油井經(jīng)濟(jì)吞吐壽命；提高采收率8.4個百分點。

7 結(jié)論

1）氮氣輔助蒸汽吞吐主要機(jī)理有三種：一是減少熱損失，擴(kuò)大油層加熱帶，降低殘余油飽和度；二是優(yōu)先進(jìn)入水體，降低油水界面張力及氣泡的賈敏效應(yīng)堵水機(jī)理；三是氮氣的壓縮膨脹作用，強(qiáng)化助排及增強(qiáng)了原油流動性。2）氮氣泡沫輔助蒸汽吞吐的主要機(jī)理是泡沫的流度控制及堵水機(jī)理；起泡劑能降低原油間的界面張力，并提高洗油效率和提高波及系數(shù)。3）物理模擬實驗研究確定了河南淺薄層稠油油藏化學(xué)輔助吞吐地質(zhì)參數(shù)界限，氮氣輔助蒸汽吞吐時，剩余油飽和度應(yīng)大于45%；氮氣泡沫輔助蒸汽吞吐時，剩余油飽和度應(yīng)大于40%；氮氣輔助吞吐滲透率級差為2～3；氮氣泡沫輔助蒸汽吞吐滲透率級差為2～4。4）化學(xué)輔助蒸汽吞吐延長了油井經(jīng)濟(jì)吞吐三～五個周期，提高采收率8.4個百分點。