特低渗透油田复合热载体吞吐可行性分析

2014-05-15赵明国张明龙杨洪羽

特种油气藏 2014年2期

赵明国，张明龙，杨洪羽

（1.提高油气采收率教育部重点实验室东北石油大学，黑龙江大庆 163318；2.中油长庆油田分公司，陕西定边 718600）

引言

海拉尔苏德尔特油田为特低渗透油田，其特点是储层渗透率低、非均质性强、孔喉半径小、非均质性及敏感性强、天然然能量不充足等[1-4]。目前各国对特低渗透油田开发的主要方式为注水开发、蒸汽吞吐、注气开发等。由于储层渗透率低，注水开发会造成注水压力大，特低渗透层动用程度差[5]。蒸汽吞吐是一种有效开发低渗透油田的开采方式，高温热蒸汽可以降低原油黏度，从而增加原油的流动能力，但由于注入的蒸汽数量和携带热量的限制，导致对地层的加热半径有限[6]。注气开发过程中，气体可以进入较小的孔隙，扩大波及体积，但由于特低渗透油田的非均质性，导致气体指进现象发生，见气后产量递减较快[7]。在复合热载体吞吐过程中，复合热载体中的CO2在原油中的溶解度较高，在一定条件下可与原油形成混相，大幅度降低原油黏度，增加原油的膨胀能，进而降低残余油饱和度[8]；而水蒸汽可携带热量，对地层和原油具有加热作用；N2的导热系数较低，可提高蒸汽的热利用效率，增加蒸汽的携热能力[9]。为了给矿场试验提供有力的理论依据，因此进行了室内物理实验研究，探讨特低渗透油田进行复合热载体吞吐的可行性。

1 实验条件

①实验用油，取自海拉尔苏德尔特油田的脱气原油与煤油配制的模拟油，地层温度为67 ℃，黏度为 4.32 mPa·s；②实验用水，选取油田采出水；③复合热载体物质的量组成为：N2为 75.97%，CO2为 11.34%，水为 12.78%；④混合气物质的量组成为：N2为 87.01%，CO2为12.99%；⑤实验岩心，取自海拉尔苏德尔特油田贝47-检57井的天然岩心，将其捣碎填至填充管，填充管长度为30 cm，直径为3.8 cm，最高耐压为70 MPa，形成上层渗透率为 0.1×10-3μ m2、中层渗透率为 0.5×10-3μ m2、下层渗透率为 0.8×10-3μ m2的非均质岩心填充管，平均孔隙度为18.56%；⑥吞吐参数，注入温度为300 ℃，注入压力为27 MPa，注入量为629.1 cm³（标），焖井时间为8.8 min，放喷压力为7 MPa。

2 实验设备

实验设备为恒温箱（200 ℃）、蒸汽发生器（320 ℃、35 MPa）、压力传感器、活塞容器、高压恒速恒压泵、回压阀、油气分离器、气体质量流量计、真空泵等。

3 实验步骤

实验步骤主要包括：①测定岩心模型渗透率、孔隙度，饱和地层水；②将岩心恒温至地层温度后，将模拟油注入饱和水的岩心，直至流出液全部为油，计算岩心中油水饱和度；③将岩心内压力稳定在7 MPa，关闭岩心进口端，并将出口端回压设置为7 MPa；④将300 ℃的复合热载体（或混合气、水蒸气）在27 MPa压力下从岩心出口端注入629.1 cm³（标），关闭阀门，在注入压力下保持8.8 min，然后用回压阀控制出口压力为7 MPa，打开出口阀门，使油气吐出，直到岩心内压力降低到7 MPa且没有流体流出为止，分别计量油、水、气的体积；⑤按过程④重复上述实验过程，进行5个周期吞吐实验。

4 实验结果分析

4.1 吞吐效果对比

4.1.1 采收率

由表1和图2可知，在同样吞吐条件下，混合气、蒸汽、复合热载体3种介质中，各周期复合热载体的周期采收率及累计采收率最高，其次为混合气，水蒸汽的采收率最低。每周期复合热载体的采收率比混合气平均高0.37%，比蒸汽吞吐采收率平均高1.92%。

表1 三种介质各周期采收率对比

图2 3种介质各周期累计采收率对比

4.1.2 含水率

由表2可知，在相同条件下，蒸汽和复合热载体吞吐过程中（混合气吞吐不产水），蒸汽吞吐的含水率为61.18%～82.12%，而复合热载体吞吐的含水率为5.38%～39.13%。各周期复合热载体吞吐的含水率平均比蒸汽低54.13%。

表2 水蒸汽与复合热载体含水率对比

4.1.3 气油比

由表3可知，在相同条件下，混合气和复合热载体吞吐过程中（蒸汽吞吐不产气），混合气吞吐的气油比为 240.56～1 007.86 m³/m³，而复合热载体吞吐的气油比为 187.80～697.21 m³/m³。各周期复合热载体吞吐的气油比平均比混合气吞吐低166.74 m³/m³。

表3 混合气与复合热载体气油比对比

通过以上混合气、蒸汽和复合热载体3种介质在同样条件下的吞吐效果比较，复合热载体吞吐的采收率最高，含水率低于蒸汽吞吐，生产气油比低于混合气吞吐。混合气吞吐机理主要是利用高温降黏，以及气体溶解降低油的黏度和原油体积膨胀；蒸汽吞吐是利用高温降黏[10]。而复合热载体吞吐除降低原油黏度和原油体积膨胀外，所含水蒸汽在地层中容易形成分散的水滴，这些水滴在喉道处形成水锁，起到调剖、扩大波及体积的作用，因此其吞吐效果比较好。但水锁增加流体流动的附加阻力，降低复合热载体的注入能力，因此进行复合热载体吞吐时必须考虑注入能力[11-13]。

4.2 注入能力对比

表4 三种介质注入能力对比

由表4可知，在同样吞吐条件下，复合热载体的注入能力（指单位时间单位注入压力下的注入量）低于混合气和蒸汽。各周期复合热载体的注入能力比混合气低16.36～39.98个百分点，平均低30.46个百分点，而且吞吐周期越多，降低幅度越大；各周期复合热载体的注入能力比蒸汽吞吐低8.10～21.69个百分点，平均低15.2个百分点。可见，与混合气吞吐相比，复合热载体的注入能力明显降低。这主要是复合热载体在地层中形成水锁，此外，特低渗透油田地层具有水敏性，在高温下水敏程度加强，造成了复合热载体的注入能力降低[14]。与蒸汽吞吐相比，复合热载体的注入能力降低幅度较小，如果适当增加注入压力或减少注入量，在特低渗透油藏进行复合热载体吞吐是可行的。

通过上面分析，在特低渗透油藏进行复合热载体吞吐具有非常好的采油效果，但注入能力较低。因此在实际进行复合热载体吞吐时，应加入适量耐高温防膨剂或表面活性剂，降低水敏和水锁的影响，增加复合热载体注入能力。