塔河特超稠油油藏CO2吞吐试验取得阶段成果

杨映达，张军辉，孙晓东

(1 中石化西北油田分公司，新疆乌鲁木齐 830011；2 新疆敦华石油技术股份有限公司，新疆克拉玛依 834000)



塔河特超稠油油藏CO2吞吐试验取得阶段成果

杨映达1，张军辉2，孙晓东2

(1 中石化西北油田分公司，新疆乌鲁木齐 830011；2 新疆敦华石油技术股份有限公司，新疆克拉玛依 834000)

摘要：塔河缝洞油藏特超稠油占有较大比例，随着油田的开发产量递减较快。为控制产量递减主要采取了两项措施，即注水替油和注氮气开采“阁楼油”。为进一步改善油田开发效果和提高油田采收率，近年开展了CO2室内相关实验和研究，同时结合实验和研究的成果，针对性开展了油田矿场的先导试验，对单一注CO2和氮气与CO2复合注入，以及不同复合注气方式优化进行了对比试验。室内实验和矿场试验取得了一致的结果，阶段成果证实CO2在塔河缝洞特超稠油油藏提高采收率有独特优势。

关键词：塔河油田，碳酸盐岩藏，缝洞油藏，注气优化，CO2吞吐

1油田地质和开发概括

塔河油田奥陶系油藏属于岩溶缝洞型块状油藏，缝洞型碳酸盐岩油藏是经多期构造运动与古岩溶共同作用形成的，以岩溶缝洞为主控因素，以缝洞储集体控藏为主的复杂油气藏系统，它是一种特殊类型的油藏。储集体的空间分布具有相当的随机性，表现为储集空间类型多，储层类型多，储集体形态复杂且不均匀分布，加之埋藏较深，对储集体的空间属性的建立难度较大，给这类油藏的勘探开发带来了许多困难。储集体非均质性极强，基质孔隙度低，基本不具有储油能力，裂缝和溶洞是主要储集空间和渗流通道[1-2]。注水替油和氮气吞吐是塔河缝洞型油藏提高采收率的主要技术。注水替油主要在递减初期发挥了重要作用，进入多轮次以后效果逐渐变差，随着累计注入水量的增大，油水界面上升，一是含水上升已经严重影响注水替油效果；二是超深井由于含水井液柱密度的增大，造成井底回压大幅上升，使生产压差缩小，造成油井产量的递减加快。随后开展了注氮气补充能量，利用低密度特征，建立人工气顶开采“阁楼油”，氮气吞吐的应用在注水替油以后取得了较好的增油效果。由于N2密度低，氮气注入时必须进行伴注盐水控制套压，注后高含水情况普遍存在。

CO2作为提高采收率技术已经在国内外油田广泛应用[3-14]。根据注氮气伴水出现的问题，结合CO2液态注入高密度具有与注水的特性，以及CO2提高采收率对的机理。开展了CO2对特超稠油的室内实验和矿场实验，为塔河缝洞型特超稠油下一步提高采收率提供技术储备。

2CO2对特超稠油物性影响

为了开展室内实验，在塔河油田TH10434井取得了原始样品，样品在60℃时的粘度为108.7×104mPa·s。主要是研究CO2对原油粘度、体积系数、气油比和原油密度的影响(见表1)。实验表明，随温度的升高，饱和压力升高，但升高幅度不大。通过室内实验可以得出以下认识：

(1)在油藏温度(150℃)条件下原油粘度下降了72.5%，使油层条件下的流度下降2.63倍，改善了油层条件下的流动能力。

(2)在油藏温度(150℃)条件下体积系数增加了20.49%，原油体积的膨胀是提高采收率的主要机理，即在充填缝中体积的膨胀可以摆脱毛细管力的束缚，使不可动油变成部分可动油。

表1　CO2对原油物性的影响

(3)原油密度的降低有利于降低井筒回压，提高油井的生产压差。且饱和压力越低在井筒脱气深度越小。在超深井中这一特点对增产非常有利，塔河油田缝洞油层6300m左右，也就是在3000m以下是不脱气的，计算可以降低井底流压1.72MPa。

3井筒相态特征及密度

井筒相态特征是工程设计重要的考虑内容，应用于注入压力和井控的设计，以及对不同深度油藏的注入泵的选择。密度是利用UNION ENGINEERING实验数据进行二维差值，其他计算参考张勇等人的方法[15]。

图1给出了流速在4m3/h条件下井筒不同深度温度、压力和密度的分布，可以看出在CO2注入过程中，在4000m以上为液态，以下为超临界状态。

图1　不同深度的井筒温度、压力和密度

从密度情况来看，注入过程中CO2在井筒具有较高的密度，井口压力在10MPa情况下，在井底的密度为0.98t/m3左右，在井口20MP时，井底密度高达1.06t/m3。高密度和低粘的特性对存在水锥井具有压锥的作用，其机理是水锥形成相对较高的渗流通道，粘滞性指进的特征正是沿这一通道突进实现压锥。

4矿场试验效果初步评价

为了研究CO2和CO2与氮气复合注入的开发效果，进行了不同的注入方式试验，即单一注CO2试验，CO2与氮气复合注入试验，即先注CO2后注氮气和先注氮气后注CO2。试验结果表明，CO2吞吐可以实现有效压锥和提高油井产量。

TH12116井在注入CO2以前曾经进行了堵水，堵后含水没有下降，一直在高含水状态，液量在20t左右下维持生产。2015年9月进行了先注氮气30×104m3伴注535m3盐水，接着注入598t CO2。投产后含水下降到60%左右后，又进一步下降到10%左右，产油量从措施前的1.2t增加到13.8t，起到了很好的压锥控制含水及增产作用(图2)。截至2015年12月上旬，已累计增油831t。

TH12251井是一口单一注CO2的试验井，措施前为低产关停井，含水70%。该井试验CO2注入量为770t。投产近一个月基本不含水，目前含水在35%波动，截至2015年12月上旬已累计增油680t(图3)。

图2　TH2116井注CO2吞吐开采曲线

图3　TH12251井注CO2吞吐开采曲线

TH12261井为复合注入优化的一口试验井，先后开展了两次复合注入，第一次为先注327t CO2，随后注入氮气25×104m3，伴注盐水392m3；第二次先注氮气25×104m3，伴注盐水300m3，接着注入943t CO2。对比两次不同注入方式，先注CO2后注氮气，由于后注氮气伴水的影响，投产初期产液量高和含水高，补充能量主要用于产水，增能的利用率明显下降；而先注氮气虽然也伴注了盐水，但后注CO2发挥压锥的作用，控制了投产初期的含水，同时降低了降低流压，把增能和增产的作用发挥到最大化(图4)。两次注入累计增油分别为499t和1520t。

图4　TH12263井注CO2吞吐开采曲线

室内研究和矿场试验证明了CO2在特超稠油缝洞油田的应用效果，同时理论研究指导了实践，实践也证实了室内实验的研究成果，起到了增产、压锥、控制油井含水的作用，取得了较好的阶段性成果。

5结论

(1)CO2可以有效降低地层原油的粘度，改善地层条件下的流动条件，达到提高油井产量重要作用。

(2)溶于CO2的原油密度降低，特别在相对与地层压力较低的饱和压力，使得原油脱气点上移，井筒平均密度下降，降低了井底压力，增大了生产压差，有利于产能的发挥。

(3)液态CO2的注入，井筒高密度特征，具有注水的特征，与其它气体注入具有明显优势，简化了注入工艺。

(4)CO2高密度和低粘特征，对具有水锥特征的油井具有明显的压锥和控制含水的作用。

(5)矿场试验表明增产、压锥和控制含水作用明显，试验取得了较好效果。

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[15] 张勇，唐人选. CO2井筒温度和压力分布[J].海洋石油，第27卷，第2期.

Partial Results About CO2Huffand Puffobtained Inultra Heavy Oil Reservoir of TAHE Oilfield

YANG Ying-da，ZHANG Jun-hui，SUN Xiao-dong

(1 Sinopec Northwest Oilfield Branch Company，Urumqi 830011，Xinjiang，China；2 Dunhua Petroleum Technologies Inc.，KareMay 834000，Xinjiang，China)

Abstract：The reserve of the extra heavy oil account for a large proportion in the Tahe fractured vuggy carbonate reservoir. With the rapid decline in production，two primary measures are taken to make the development effect better，injecting water to take place oil and injecting nitrogen to recovery attic oil. In order to improve the development effect and the recovery ratio in Tahe oil field，pilot projects of CO2 EOR indoor tests and researches were conducted in recent years. At the same time，by combining the results of experiment and research，we conducted specific pilot test on reservoir in the field，and made different comparison and analysis through CO2 injection and N2 & CO2 compound injection，and different methods of optimized composite injection，the laboratory tests and field tests yielded consistent results. The stage results showed that CO2 injection has distinct advantage for extra-heavy oil in the fractured-vuggy carbonate reservoir of Tahe oilfield.

Key words：Tahe oilfield，carbonate reservoir，fractured reservoir，CO2 injection optimization，CO2 huff and puff

中图分类号：TE 34