深層特低滲透油藏注氣開發(fā)可行性分析

董鳳龍

（中油遼河油田公司勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦124010）

1 油藏地質(zhì)條件適合注氣開發(fā)

1.1 關(guān)鍵油藏參數(shù)符合注氣開發(fā)技術(shù)篩選標(biāo)準(zhǔn)

區(qū)塊油藏參數(shù)指標(biāo)見表1，由各項(xiàng)參數(shù)比對分析，區(qū)塊埋藏深、地層傾角大、原油物性好、含油飽和度高，適合開展注氣開發(fā)。

表1 注氣開發(fā)油田篩選標(biāo)準(zhǔn)

1.2 巖性油藏、斷層遮擋，封閉性好

區(qū)塊為構(gòu)造巖性油藏，儲層被夾在洼陷區(qū)厚層泥巖中，東部和南部被斷層夾持，西部和北部油藏邊界為巖性尖滅，形成巖性、物性遮擋。區(qū)域內(nèi)局部發(fā)育近東西向斷層，斷裂系統(tǒng)活動較弱，斷層為遮擋型斷層。且開發(fā)目的層上部全區(qū)發(fā)育有穩(wěn)定的泥巖層段。因此，油藏受巖性封擋、斷層遮擋、蓋層密封等綜合效應(yīng)，封閉性較好，適合開展注氣開發(fā)。

1.3 油層發(fā)育相對集中、地層傾角大，頂部注氣有利于提高采收率

油層分布受構(gòu)造、巖性控制，發(fā)育較為集中，平均有效厚度在10-20m 左右。另外，本塊地層傾角為10～45°，屬大傾角油藏，同類型油藏開發(fā)實(shí)踐表明，對于大傾角油藏，頂部注氣可發(fā)揮重力穩(wěn)定驅(qū)替作用，減緩氣竄、提高氣驅(qū)波及體積，進(jìn)一步提高采收率。

1.4 地層溫度、壓力較高，有利于提高混相能力

注氣開發(fā)具有混相、溶脹、降粘、降低界面張力等驅(qū)油機(jī)理，高溫高壓條件更有利于這些作用的發(fā)揮。區(qū)塊地層溫度104.53～129.37℃， 油 層 中 部 溫 度116.95℃， 地 層 壓 力35.41～44.67MPa，油層中部壓力40.04MPa。有利于注氣開發(fā)，提高驅(qū)油效果。

2 注氣開發(fā)可有效提高油藏采收率

2.1 氣驅(qū)可有效改善了特低滲儲層注入能力

注氣及注水啟動壓力實(shí)驗(yàn)表明，儲層滲透率小于17mD 時(shí)，隨滲透率降低，注水啟動壓力梯度急劇上升，而注氣啟動壓力梯度大幅低于注水（低16 倍）。氣驅(qū)相對水驅(qū)易于進(jìn)入微小孔縫，提高波及體積。

2.2 氣驅(qū)較水驅(qū)可有效降低殘余油飽和度

區(qū)塊實(shí)際巖樣油水相對滲透率測定實(shí)驗(yàn)表明，水驅(qū)殘余油飽和度35.3%，水驅(qū)驅(qū)油效率47.2%；油氣相對滲透率測定實(shí)驗(yàn)表明，氣驅(qū)殘余油飽和度17.5%，氣驅(qū)驅(qū)油效率達(dá)71.2%。由此可見，與水驅(qū)相比氣驅(qū)可大幅降低殘余油飽和度，提高驅(qū)油效率。另外開展了不同開發(fā)方式數(shù)值模擬研究，計(jì)算結(jié)果表明，與水驅(qū)相比氣驅(qū)可有效提高采收率，提高近6 個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 注氣具有改善原油物性作用

通過實(shí)驗(yàn)研究了不同注入氣對地層原油PVT 高壓物性的影響，注入不同比例的氣后，原油的體積系數(shù)、膨脹系數(shù)、飽和壓力、溶解氣油比均有不同程度的提高，而原油的密度和粘度則會隨之降低。

2.4 高注低采有利于發(fā)揮注氣重力穩(wěn)定驅(qū)替作用

開展不同注入傾角條件下長巖心注氣驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，研究注氣傾角對驅(qū)油效率的影響。分別設(shè)置0°、7°、15°、-7°、-15°注入傾角，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，從低注高采（正傾角）到水平注采，再到高注低采（負(fù)傾角），驅(qū)油效率逐漸增大。高注低采（負(fù)傾角）可延長見氣時(shí)間，減緩氣竄，發(fā)揮氣體的重力驅(qū)替作用，驅(qū)油效率相對較高。

2.5 不同注氣介質(zhì)均可有效提高驅(qū)油效率

在油藏壓力、溫度條件下，開展長巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，對比不同注入介質(zhì)（空氣、氮?dú)狻⒍趸肌⑻烊粴猓┰谙嗤⑷霔l件下驅(qū)油效率。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，不同注氣介質(zhì)均可有效提高驅(qū)油效率，其中注入二氧化碳驅(qū)油效率最高，可以達(dá)到81.3%，注入天然氣驅(qū)油效率也可達(dá)到70.1%，注入空氣和氮?dú)獯沃?qū)油效率依次為60.4%、54.9%。

由于上述注空氣實(shí)驗(yàn)為油藏條件下長巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，非絕熱條件，主要空氣與原油主要發(fā)生低溫氧化。國內(nèi)外調(diào)研表明，注空氣實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高溫燃燒，可獲得較高驅(qū)油效率，可達(dá)到90%左右。本塊原油ARC 實(shí)驗(yàn)表明，在油藏溫度下立即檢測到自加熱信號，表明原油開始進(jìn)行自放熱反應(yīng)。說明原油與空氣在油藏條件下能夠發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化活性高。197.90C 時(shí)溫度迅速增加到2500C，說明開始燃燒（自燃過程）。同時(shí)壓力迅速增加，增壓速率接近31.6 bar/min（當(dāng)壓力增加速率非常大時(shí)，儀器會自動釋放壓力）。壓力釋放時(shí)，最大的自加熱速率為32.70C/min。

同時(shí)開展了不同注入氣體與原油最小混相壓力實(shí)驗(yàn)研究（細(xì)管實(shí)驗(yàn)），在地層溫度條件下測定氮?dú)狻⒖諝狻⒍趸家约疤烊粴獾淖钚』煜鄩毫Α?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，二氧化碳混相壓力最小（31.8MPa），天然氣次之（46.2MPa），氮?dú)夂涂諝饣煜鄩毫^高，細(xì)管實(shí)驗(yàn)難以測定，通過軟件模擬計(jì)算分別為62.1Mpa 和60.8Mpa。目前地層壓力條件下（35.41～44.67MPa），注入二氧化碳可以實(shí)現(xiàn)混相，注入天然氣可以實(shí)現(xiàn)近混相驅(qū)，這也解釋了長巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)中注入二氧化碳和天然氣驅(qū)油效率較高的原因。但因二氧化碳?xì)庠磫栴}，初步確定試驗(yàn)區(qū)塊注入介質(zhì)為天然氣。

3 國內(nèi)外實(shí)踐表明注天然氣開發(fā)效果顯著

據(jù)2014 年世界EOR 調(diào)查統(tǒng)計(jì)，世界上天然氣驅(qū)項(xiàng)目占EOR 項(xiàng)目總數(shù)的11%，產(chǎn)量占比9.7%。加拿大天然氣混相驅(qū)一直在各種提高采收率方法中占主導(dǎo)地位，是世界上烴氣項(xiàng)目最多的國家，2014 年擁有20 個(gè)烴氣驅(qū)項(xiàng)目，占世界烴氣驅(qū)項(xiàng)目總數(shù)的56%。近年來，國外也嘗試天然氣非混相驅(qū)和近混相驅(qū)的研究與現(xiàn)場試驗(yàn)，由于注入氣體并非與地層油完全混相，對注入氣的注入壓力和組分等要求寬松，在現(xiàn)場相對容易實(shí)現(xiàn)，并且也能夠取得較好的開發(fā)效果。

與國外相比，國內(nèi)開展天然氣驅(qū)研究和實(shí)踐都相對較晚且發(fā)展緩慢，由于受氣源和壓縮機(jī)裝備等制約，較長一段時(shí)期僅限于室內(nèi)研究和小型礦場試驗(yàn)。近十幾年，隨著注氣工藝技術(shù)的發(fā)展和認(rèn)識的提高，注天然氣技術(shù)有了一定發(fā)展，迄今為止，已在大慶、吐哈、長慶、中原、新疆、塔里木等油田進(jìn)行了礦場試驗(yàn)，主要應(yīng)用于水氣交替驅(qū)、泡沫復(fù)合驅(qū)、混相驅(qū)及頂部注氣重力穩(wěn)定驅(qū)。

塔里木油田具有天然氣資源豐富的先天優(yōu)勢，近年來開展了天然氣驅(qū)室內(nèi)研究及礦場試驗(yàn)。其中東河油田東河1CIII 油藏天然氣驅(qū)項(xiàng)目取得較好階段效果。

設(shè)計(jì)采用注氣混相+輔助重力驅(qū)方式，在高部位部署注氣井，中下部部署采油井，注入氣重力超覆形成人工氣頂，注氣前緣向下穩(wěn)定驅(qū)替，與原油多次接觸混相，實(shí)現(xiàn)混相驅(qū)提高微觀驅(qū)油效率、重力驅(qū)提高注氣波及體積，從而大幅度提高采收率，方案設(shè)計(jì)比水驅(qū)采收率提高17.7%。2014 年7 月先導(dǎo)試驗(yàn)井組正式注氣，DH1-6-10J 井口注氣壓力40.5MPa，日注氣量6 萬方，注氣穩(wěn)定。一線受效井注氣響應(yīng)迅速，DH1-H2 井注采對應(yīng)，距離注氣井近，受效明顯。截止2015 年6 月階段增油2.5 萬噸，近3 年也保持較好效果。

4 結(jié)論

論證注氣開發(fā)可行性首先要考慮油藏條件適合，具備高溫高壓、地層傾角大、封閉性好等特點(diǎn)的油藏，注氣開發(fā)可取得較好效果。另外要綜合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬、現(xiàn)場試注等多方面論證區(qū)塊實(shí)施注氣開發(fā)可行性。