減氧空氣增產技術在華北油田J30區塊的應用

張明明 孫曉光 張偉 睢文強

（中國石油華北油田采油四廠 河北廊坊 065000）

J30區塊是典型的潛山礫巖油藏，由于天然能量不足，導致地層壓力下降，同時由于縫洞型儲集類型油藏的特點，決定了其注水開發效率低下，出水通道封堵困難，造成潛山水錐突進，油井已接近停產狀態。為突破提高采收率的瓶頸，華北油田第四采油廠選取減氧空氣驅油提高采收率技術，并進行先導試驗。

1 減氧空氣特點及驅油機理

1.1 減氧空氣的優點

（1）驅油、補能作用：減氧空氣壓縮系數大、彈性能量大、黏度低、滲透能力強，有利于補充地層能量。（2）減氧空氣為非腐蝕性惰性氣體，在工藝上不存在防腐問題。（3）受礦化度影響很小，能解決注水困難或水敏性油藏的很多問題。（4）氣源廣，可以就地取材，物質基礎豐富。

1.2 驅油機理

（1）減氧空氣泡沫具有對高滲注水大孔道的選擇性封堵作用及氣泡賈敏效應，優先進入大孔道，調整注入剖面，擴大注入波及體積，逐步提高差油層動用程度；（2）減氧空氣泡沫中含有表面活性劑，提高洗油效率；（3）減氧空氣能夠驅替注入水無法進入的微孔喉中的原油；（4）氣泡破裂溢出的減氧空氣，能提高差油層的動用程度 ；（5）泡沫堵水不堵油特性，改變注入、產出剖面。

2 油井優選

目前J30斷塊在生產油井僅兩口，J30-2、J30-9井，其中J30-9井處于高部位。J30-2井1990年7月投產裸眼段，采用5mm油嘴自噴生產，初期日產油量48.3t，不含水；1996年5月更換3mm油嘴，日產油量18.8t，不含水；2002年11月停噴，關井恢復，周期放噴；2015年3月起，周期氣舉生產；截至2017年6月，日產液量2.2t，日產油量1.0t，含水55.2%，累產油量14.4×104t，累產水量0.3×104t。

開發認識：（1）儲層發育好，初產高，累產高，說明儲層發育程度好；（2）能量保持狀況好，測壓資料顯示，截至1997年10月（累油11.26萬噸、占總油量78.1%），地層壓力19.11MPa，壓力系數0.975；該井自噴階段累產油14.39萬噸，占總產油量的99.8%，氣舉排液階段僅累油259噸，目前地層仍有一定的自噴能力，認為J30-2井能量保持狀況較好；（3）底水錐進，1990年投產至2002年，12年油井不含水，2005年周期開井后含水突升，呈現底水錐進特征。

綜合評價：J30-2井儲層發育，能量保持程度好，底水錐進導致含水上升，適合減氧空氣驅油增產，且從地域條件來看，J30-2井的井場道路更適合現場施工。

3 室內模擬試驗

通過建立模型及歷史擬合，優化注入量、注入速度、壓力等指標。

3.1 注入量的優化

設計30×104m3、40×104m3、50×104m3、60×104m3四種減氧空氣注入量，考慮三種不同產液速度，組成12種方案進行油藏數值模擬，通過預測對比6個月的階段累增油量，優選出最佳注采方案（圖1）。

圖1 不同注入方案階段累增油量對比曲線

3.2 注入速度優化

在減氧空氣注入量50×104m3條件下，對比模擬減氧空氣注入速度1800m3/h、1900m3/h、2000m3/h、2100m3/h四種方案，預測6個月后階段累增油，評價注入速度對減氧空氣效果的影響。根據累產油和階段累增油圖可以看出，適當提高減氧空氣的注入速度有利于提高驅油效果，注入速度2000m3/h增油效果最佳，建議注入速度2000 m3/h。

3.3 注入壓力優化

在確定減氧空氣注入速度和注入量之后，如何保證減氧空氣有效注入井底，井口注入壓力是減氧空氣的關鍵參數之一，因此利用pipism軟件對井口注入壓力進行優化模擬。模擬結果表明：井口初期注入壓力≥15.7MPa，井底注入壓力以地層破裂壓力為上限，井口注入壓力應小于26.8MPa。因此推薦注入壓力范圍為16.0～25.0MPa（表1）。

表1 減氧空氣注入壓力計算表

3.4 燜井時間優化

在減氧空氣注入速度4.8×104m3/d、注入總量50×104m3前提下，設計燜井時間6d、8d、10d、12d、14d、16d六種方案，模擬優化合理的燜井時間。模擬結果表明：一定期限范圍內，燜井時間越長，油氣分異效果越好，階段增油量越多，但存在最優燜井時間，建議合理的燜井時間為12d。

結合前述的單井模型擬合和優化結果，利用數值模擬技術對單井減氧空氣驅油效果進行預測，并確定最佳實施方案。

表2 J30-2井減氧空氣增產優化結果表

數值模擬優化顯示：①提高注氣量可以顯著提高增油效果；②注入速度對于增油效果影響較小；③延長燜井時間，有利于流體擴散分異，但燜井時間過長，效果反而變差。④實際儲層中基質儲量是否可動用，裂縫剩余可采儲量是否充足，數值模擬無法預測。

最終優化結果：累增油量為920t；最佳參數組合為：注氣量50×104m3，注入速度推薦2000 m3/h，注入壓力16～25MPa，燜井時間12d。

4 現場實施及效果

4.1 現場實施

J30-2井井筒準備，設計要求沖砂至人工井底，但施工過程中發現該井井壁坍塌，沖砂遇阻，經過反復沖洗、起下管柱后測吸水，最終地層吸水達到210 L/min，滿足注氣要求。采用原井自噴管柱注入，實現注氣采油一趟管柱，段塞式設計，根據模擬結果選擇撬裝式制氮設備，設備額定壓力50MPa，最大排量2000N·m3/h，采用逐級提排量穩壓方式注入。注減氧空氣施工12天，累注氣52.5×104m3，注入壓力穩定在17.5MPa，燜井12天。

4.2 效果分析

開始注氣3天，J30-2井壓力從0MPa上升至16.5，MPa并保持穩定，燜井期壓力為15Mpa左右。開井后，3mm油嘴自噴，壓力為4.2/14.7MPa，初期日產油22噸，日產氣2275m3，含水4%。與此同時，鄰井J30-9井壓力也明顯上升，產量上升，含水下降。日增油6.2t，日增氣1137m3，含水明顯下降，實現了良好的氣驅效果。經過兩輪注氣，J30斷塊整體增油效果明顯，有效期6個月，J30-2和J30-9井累計增油超過1000噸，創效246萬元。

5 結 論

經過注氣施工后，J30斷塊整體產量明顯上升，已取得顯著效果，且目前仍然有效，為我廠零散小斷塊及強水敏油藏提高采收率探索一條可行之道。

（1）注減氧空氣，利用減氧空氣良好的膨脹性和彈性能量大的特征，既能降低原油黏度，又能保持地層壓力，提高驅油效，改善開發效果，有推廣應用價值。

（2）注減氧空氣能增加低產井代液能力，保持正常生產，也能降低水增油，恢復停產的高含水油井生產，有利于提高采收率。

（3）減氧空氣驅油技術的實施成功，使油井產油量得到了大幅度提高，取得了明顯經濟效益，為低效油藏提高開發效果提供了依據。