中低滲稠油油藏降壓注汽技術研究與應用

金云英

【摘要】針對陳家莊油田某區塊稠油油藏泥質含量高，儲層強水敏性，滲透率偏低，油層單層厚度薄，注汽壓力高，開發效果較差等特點，開展降低水敏性稠油油藏注汽壓力技術研究及配套工藝技術應用，以提高油藏開發效果。

【關鍵詞】注汽壓力 高溫防膨劑

陳家莊油田某區塊油層層數多，單層厚度薄，各層平均厚度在3m左右，小層分布特征各異；泥質含量高（8%—11%），儲層具強水敏性，滲透率較低（200—600×10^-3μm²），油層單層厚度薄，注汽壓力高，第一周期平均注汽壓力18.5MPa，開發效果較差的矛盾。本文通過開展降低強水敏性稠油油藏注汽壓力研究與應用，進行儲層敏感性分析，找出該區塊注汽壓力高的原因，優選出適合于該區塊的高溫防膨劑和油層解堵劑，配套形成儲層保護工藝技術和油層解堵工藝技術，以提高該區塊的注汽質量，改善開發效果。

1中低滲稠油具有低滲油藏與稠油油藏的疊加特性

中低滲透稠油油藏通常情況下，包含低滲油藏與稠油油藏疊加的特性，特點是具有啟動壓力梯度的非達西滲流，最小啟動壓力梯度與流度k/μo成冪指數關系；流度越小啟動壓力梯度越大。當流度比k/μo小于0.1×10^-3μm²/mPa.s時，隨流度比的減小，啟動壓力梯度急速增加；當流度比k/μo大于0.21×10^-3μm²/mPa.s時，最小啟動壓力梯度急速下降。

一般情況下，在流度比k/μo大于0.21×10^-3μm²/mPa·s條件下，稠油油藏可以常規開采；在滲透率大于240×10^-3μm²且流度比k/μo小于0.21×10^-3μm²/mPa·s條件下，稠油可以通注蒸汽實施熱采；在滲透率小于240×10^-3μm²且流度比μo小于0.21×10^-3μm²/mPa·s條件下，常規開發和熱采開發難度較大，一般通過采用儲層保護、化學降粘的方式配套開發。

2高溫防膨劑優選及濃度優化

通過對勝利油田目前常用的XFP、BY—A₃、HMAT、NAE—2、FP—1、GW—2，LS—1防膨劑樣品進行了對比評價實驗，發現常溫時防膨劑經三次水洗后鈉土體積比水洗前都有不同程度的膨脹，XFP、NAE—2耐沖刷性能最佳，FP—1明顯不耐水洗。后通過高溫處理300℃處理24小時后，發現防膨劑經一次水洗后，鈉土體積有微小程度的膨脹，經過三次水洗后體積比水洗前反而變小，其中以XFP、NAE—2、HMAT三種效果最好，水洗三次后防膨率均高于90%。為此，實驗考察了XFP在常溫和經過高溫處理后的耐水洗試驗，發現常溫下防膨劑XFP的耐水洗性能良好，水洗六次后防膨率與水洗前相比基本沒有變化。如濃度為2%時的防膨率為93.6%，水洗六次后防膨率仍保持在同一數值，濃度為3%時的防膨率為96%，水洗六次后防膨率為95.68%。說明常溫下XFP不但防膨效果好，而且防膨劑作用時間長，防膨效果持久。通過300℃高溫處理后不同濃度XFP的水洗實驗后，表明高溫處理后XFP的耐水洗性能良好，水洗六次后仍然保持了極高的防膨率，其中濃度為1—3%時，隨著水洗次數的增加，防膨率不但不下降，反而略微增加。由此可以得出高溫時防膨劑XFP不但防膨效果好，而且防膨效果持久。

綜合考慮防膨劑常溫、高溫時的防膨效果，以及常溫、高溫時的耐水洗實驗結果，防膨劑的合適使用濃度為1.5—3%左右。

3高溫防膨劑注入方式與注入參數優化

綜合常溫防膨率、高溫防膨率和常溫耐水沖刷及高溫耐沖刷性能，XFP、NAE—2、HMAT防膨水洗性能相對較好，因此選取這三種防膨劑進行巖心流動實驗進一步考察其防膨效果。先通防膨劑后注蒸汽后，XFP的膨脹預防效果最高，滲透率保留率高達115.83%，處理后的滲透率比初始防膨率高，表明經過XFP處理后，粘土不但沒有膨脹，反而有收縮的功能。前置注入防膨劑后轉200℃蒸汽驅替，滲透率保留率超過90%，可以滿足油層保護的需求。

4降低稠油注汽啟動壓力

利用管式模型研究單純蒸汽驅和“蒸汽+油溶性降粘劑驅”對驅替壓差的影響，實驗結果表明，單一注蒸汽的初始驅動壓差有一個上升的過程，這是因為原油粘度較高，屈服值較大，由于剛開始原油還沒被驅出，所以壓力呈上升趨勢，原油表現為非牛頓流體。當蒸汽開始注入后，由于溫度升高，原油屈服值逐漸降低至零，轉變為牛頓流體，隨著驅替時間的增加，原油此時被驅出，驅替壓差下降。而油溶性降粘劑由于可以顯著降低原油的屈服值，所以開始的驅替壓差較低，轉變為牛頓流體的時間也短一些，隨著原油的驅出，“蒸汽+油溶性降粘劑驅”的驅動壓差隨時間的延長呈下降趨勢，“蒸汽+油溶性降粘劑驅”可降低注汽啟動壓力1—2MPa。這說明，在注蒸汽時注入油溶性降粘劑時，可以有效降低近井地帶原油的粘度，降低原油屈服值，有利于蒸汽在油層中的滲透和擴散。

5提高稠油驅替效率

利用管式模型研究蒸汽和“蒸汽+油溶性降粘劑”對驅替效率的影響，分別為250℃熱水驅和250℃熱水+溶劑驅。油溶性降粘劑可以大幅度提高熱水的驅替效率，隨著油溶性降粘劑注入量的增加，驅替效率不斷增加。當油溶性降粘劑注入量達到熱水注入量的5.0%時，驅替效率提高35%以上。

6注汽工藝管柱優化

（1）環空注N₂隔熱工藝，減少注汽熱損失；（2）注汽前對地層酸洗、降粘、高溫防膨劑預處理，在注汽過程中伴注高溫防膨劑；（3）針對水平井井段長、末端蒸汽干度低、吸汽不均的問題選擇多點分配注汽管柱進行注汽，實現水平段均勻動用。

7井筒熱力參數優化計算

應用“注蒸汽井筒熱力參數計算軟件”對不同壓力下的井筒熱力參數進行了計算。計算條件為：垂深1200m，補償器下深800m，封隔器下深1050m，水平段長200m，注汽管柱為4¹/₂in×3¹/₂in隔熱油管（接箍處加隔熱襯套）。從井口蒸汽干度為70%時水平井井底蒸汽參數計算結果得知，當注汽壓力增加時，井底壓力也增大，但由于飽和蒸汽的壓力增大時其飽和溫度也相應的上升，這時井筒與地層間的溫差增加，因此井筒熱損失也相應增加，井底干度下降。