多元热流体返出气增产技术研究

林涛，孙永涛，孙玉豹，张伟，张卫行

（中海油田服务股份有限公司油田生产研究院，天津 300450）

近年来，海上油田应用的稠油热采技术以多元热流体吞吐为主，这是一种新型的热采技术。该技术实施过程中燃烧产生高温高压的水蒸汽、N2及CO2等混合气体［1］，具有气体混相驱（N2，CO2驱）和热力采油（蒸汽吞吐、蒸汽驱）的特点［2-4］，因此，适合海上稠油油田的热采开发，也符合当前热采技术的发展趋势。

多元热流体吞吐过程与常规蒸汽吞吐的过程相同，包括注热流体、焖井、采油3个阶段［5-7］。在注热流体阶段将燃烧生成的全部产物注入地层，具有节能环保的特点；但在采油阶段大量气体的采出，一方面增加了海上平台生产流程的负荷，另一方面这类气体的释放是一种能量的浪费，同时气体中的CO2也不符合节能减排的要求。通过对多元热流体返出气的研究，探索一种利用返出气增产的新技术。

1 技术增产作用

多元热流体技术与常规蒸汽的区别在于，蒸汽的主要作用机理是加热降黏［8］，通过湿饱和蒸汽或是过热蒸汽将热量带进地层，加热储层，使得原油黏度降低，流动性增加；而多元热流体是包含有蒸汽、N2、CO2及化学药剂的热流体，不仅能够起到加热降黏的作用，同时大量气体进入地层，能够充分发挥气体组分的溶解降黏、扩大波及体积、增加地层能量等作用［9］。

在回采阶段，蒸汽吞吐后回采出来的是原油和较低温度的热水，这些热水的可利用价值较低；多元热流体吞吐后回采出来的除了原油和较低温度的热水外，还有大量气体。多元热流体吞吐后返出气的成分以N2，CH4，CO2为主，物性分析结果见表 1。

表1 吞吐井产出气组分组成 %

在烟道气驱技术中，烟道气通常含有80%～85%的N2和15%～20%的CO2及少量杂质，也称排出气体，处理过的烟道气可用作驱油剂［10］。通过类比多元热流体吞吐后返出气的成分可以看出，返出气与烟道气成分类似，因此可以考虑作为一种驱油剂加以综合利用。

为了论证多元热流体返出气的可利用性，开展了室内物理模拟研究：取渤海油田原油的油样进行实验，模拟油藏温度和压力下将原油与模拟天然气饱和，分别测定由不饱和到饱和的N2或CO2在56，140，180℃下的黏度，变化情况见图1、图2（图中实线为饱和压力，虚线为黏度）。

图1 N2对稠油黏度的影响

图2 CO2对稠油黏度的影响

由图1、图2可知，CO2比N2对稠油黏度的影响显著，饱和CO2可使稠油黏度降低50%～90%，而N2仅为20%左右。

返出气中CO2具有溶解、降黏的作用，在注入油井后可提高稠油的流动性；同时返出气中含有大量N2，N2的压缩系数较大，为0.291，高压下注入的烟道气在油井降压开采过程中迅速膨胀，为油井生产提供了驱油动力［11-14］。从烟道气驱增产机理来看，该技术主要利用 CO2的非混相驱和 N2驱机理［15-17］，而 N2和 CO2恰是返出气的主要组成成分，因此返出气完全可成为一种驱油剂。

2 技术增产工艺

依据海上油田的生产情况，结合多元热流体吞吐技术的应用情况，提出返出气增产工艺技术（见图3）。选择1口油井和1个注水开发井组，油井实施多元热流体吞吐，在吞吐后将返出的气体进行处理后，通过井组的注水井注入，进行返出气驱或者实施水气交替驱，受效井受效，产量增加。

图3 多元热流体返出气增产工艺

该项技术的优势是利用了多元热流体吞吐后的返出气。目前平台对于返出气都是通过管线输送到中心平台进行集中处理，排空或者烧掉，造成浪费；这些气体的产生也需要消耗大量燃料，其中的CO2排放也不符合节能减排的要求。该项技术可有效解决上述问题，变废为宝，极大提升多元热流体吞吐工艺技术的竞争力。

返出气可以实现降黏和提高驱油效率，有效驱替原油的成分是CO2和N2，因此在该工艺实施中对返出气需要净化和富集。返出气中的不利成分是水和其他杂质，通过一套简单实用的地面处理流程即可满足工艺需要。注入烟道气的质量要求一般为：CO2体积分数大于12%，H2O小于0.1%，O2小于 2%，N2约为 88%，无。

返出气的地面处理流程为：油气分离—除氧—除杂质—干燥装置—缓冲罐—增压机。

3 技术经济优势

该技术能可靠提高附加的原油采收率，大幅提高多元热流体的利用率，进一步提高多元热流体吞吐的投入产出比，在一次投入基础上收益最大化，为普遍适用多元热流体吞吐增效的稠油油藏开发提供有力的帮助，具有很好的应用前景。

以某多元热流体吞吐井为例，该井注入气量为136 535 m3，消耗柴油 107.57 t，返出气为 59 749 m3，相当于需要47.07 t的柴油，将这些返出气中的绝大部分注入井组中，烟道气提高稠油的采收率幅度一般在5%～9%，因此该井组提高采收率潜力巨大，该技术的经济价值作用明显提升，这也是多元热流体技术独一无二的技术和经济优势。

4 结论

1）利用多元热流体吞吐后的返出气注入到井组中，可形成与烟道气相似的驱替效果，极大地提高井组的原油采收率。

2）在没有大幅度增加成本的前提下，该技术能进一步提高原油采收率，提升经济效益。

3）对于渗透率较高、非均质性严重的油藏井组，容易产生气窜，在利用返出气驱替前，应对油藏进行详细描述，充分了解油藏状况，并采取相配套的相关技术开展工作。

［1］林涛，孙永涛，马增华，等.多元热流体热采技术在海上探井测试中适应性研究［J］.海洋石油，2012，32（2）：51-53.

［2］唐晓旭，马跃，孙永涛.海上稠油多元热流体吞吐工艺研究及现场试验［J］.中国海上油气，2011，23（3）：185-188.

［3］林涛，孙永涛，马增华，等.多元热流体热-气降黏作用初步探讨［J］.海洋石油，2012，32（3）：74-76.

［4］孙玉豹，孙永涛，林涛.渤海油田多元热流体吞吐自喷期生产控制［J］.石油化工应用，2012，31（5）：10-12.

［5］张丽勤，陈安.轻质油油藏蒸汽驱采油研究进展［J］.断块油气田，2009，16（3）：96-98.

［6］鹿腾，侯健，孙建芳，等.化学辅助蒸汽驱受效剩余油分布特征研究［J］.断块油气田，2011，18（6）：754-757.

［7］阴艳芳.蒸汽吞吐在普通稠油油藏注水开发中后期的应用［J］.断块油气田，2008，15（1）：84-86.

［8］李献民，白增杰.单家寺热采稠油油藏［M］.北京：石油工业出版社,1997：85-87.

［9］卢川，刘慧卿，杨云龙，等.火用传递原理在稠油复合蒸汽驱方案优选中的应用［J］.断块油气田，2012，19（5）：615-617.

［10］马涛，王海波，邵红云.烟道气驱提高采收率技术发展现状［J］.石油钻采工艺，2007，29（5）：79-82.

［11］计秉玉.国内外油田提高采收率技术进展与展望［J］.石油与天然气地质，2012，33（1）：111-117.

［12］李峰，张凤山，丁建民，等.稠油吞吐井注烟道气提高采收率技术试验［J］.石油钻采工艺，2001，23（1）：67-68.

［13］杜殿发，郭青，王青，等.特稠油油藏注氮气可行性分析［J］.石油钻采工艺，2008，30（6）：75-79.

［14］王德有，陈德民，冉杰，等.氮气隔热助排提高稠油蒸汽吞吐热采效果［J］.钻采工艺，2001，24（3）：25-28.

［15］刘成，罗召阳，刘丽君.氮气技术在油气生产中的应用［J］.断块油气田，2001，8（4）：61-64.

［16］孙德浩.油井注氮气增产技术的研究与应用［J］.断块油气田，2003，10（5）：61-62.

［17］李登伟，张烈辉，易建国，等.注N2开发有水气藏的敏感性因素研究［J］.断块油气田，2012，19（3）：343-345，385.

［18］马涛，王海波，邵红云.烟道气驱提高采收率技术发展现状［J］.石油钻采工艺，2007，29（5）：79-82.