常规气体组分监测技术在红浅1井区火驱中的应用

黄继红，黄　玲，朱文光，李　涛，潘伟卿

常规气体组分监测技术在红浅1井区火驱中的应用

黄继红，黄玲，朱文光，李涛，潘伟卿

（中国石油新疆油田分公司采油一厂，新疆克拉玛依834000）

以准噶尔盆地红山嘴油田红浅1井区火驱先导试验区为例，通过对矿场气体组分监测数据分析，可以快速确定油藏是否被点燃，是否处于高温燃烧状态；在还没有十分有效手段监测火线的情况下，通过对气体组分监测数据的分析，判断空气在油藏中的展布方向，为火驱生产动态调控提供依据，及时对生产井出现的异常状况进行初步判定。通过对H2S在红浅1井区火驱生产过程中的变化规律的重新认识，为火驱工业化扩大地面工程方案设计提供数据。

准噶尔盆地；红山嘴油田；红浅1井区；火驱；气体组分监测技术；组分分析；燃烧；动态调控

1　概况

火驱技术已在美国、加拿大、罗马尼亚、印度等国进行了大量的矿场试验［1-2］，在中国胜利、辽河、新疆等油田也陆续开展了矿场试验。国外火驱技术主要应用于原始未开发油藏，而在辽河油田、新疆油田主要对注蒸汽开发后的油藏进行火驱开发［3-4］。红浅1井区火驱先导试验区位于准噶尔盆地西北缘红山嘴油田西北部，于1991年正式投产，先期经历了蒸汽吞吐和蒸汽驱［5-6］，2009年，充分利用原有的蒸汽驱老井井网，开展了火驱先导试验，试验区总面积0.28 km2.火驱试验层为下侏罗统八道湾组，为东南倾的单斜，倾角4°～6°，储集层为砂砾岩和含砾不等粒砂岩；油层平均厚8.2 m，有效厚度7.1 m，底界埋藏深度为573.0 m；八道湾组地面脱气原油平均密度0.939 g/cm3，50℃下脱气原油平均黏度为1 000 mPa·s.

先导试验于2009年12月7日对3口注气井点火，此阶段单井最大注气量为40 000 m3/d；2012年完成了4口注气井点火，形成了反九点面积井网，此阶段单井最大注气量为20 000 m3/d；2013年对其余6口井注气点火成功，形成了线性交错开发井网，此阶段单井最大注气量为10 000 m3/d.至2015年12月，有40口采油井见效，火驱阶段采出程度15.2%，注空气约2.07×108m3，累计产油6.47×104t，各项指标基本满足预设方案。

目前，还没有十分有效的手段监测火线。本文以红山嘴油田红浅1井区火驱先导试验区为例，以气体组分监测数据为主，结合现场生产数据进行综合分析，以实现量化调控。

2　气体组分监测用于生产动态调控

常规气体组分监测主要有现场快速监测和室内气相色谱检测2种方式［7-8］，产出气体组分监测分析包括CO2，O2，N2，CH4，H2S和CO等组分。

2.1点火初期阶段

从表1中可看出，点火后，产出气体组分发生了非常明显的变化，即作为地层中主要气体的CH4被N2和CO2所取代。

表1　红浅1井区hH008井组点火前、后产出气体组成%

油藏点火是否成功的判断，主要通过对气体组分的分析。hH008井点火期间，对该井组4口生产井（h2107A井、h2117井、h2128A井和h2118井）进行了监测，2009年12月—2010年3月期间，O2的含量呈下降趋势，CO2含量呈上升趋势，从而可以判断hH008井组于2009年12月7日点火成功。点火成功后，生产井产出气体中O2的含量无太大变化。

2.2生产过程控制

由于油藏条件、地层产状存在差异，处于点火井不同方向的生产井生产动态会有差异，各单井的动态调控也就各不相同。按火驱生产特性，点火成功后的生产要经历：排水、见效、产量上升、稳产和氧气突破等5个阶段［9-11］。红浅1井区由于地层存在大量的次生水体［12］，所以不同生产井的排水周期不同，如果能先期判断一个井组哪口井先排完，那么单井工作制度就可做出相应调整。从图1中可看出，h2117井、h2118井和h2107A井CO2含量上升较快，而h2128A井CO2含量上升较为滞后，这表明燃烧带优先向h2117井、h2118井和h2107A井扩展，实际生产中，这3口井见油较早，h2128A井见油较晚。

图1　红浅1井区hH008井组各生产井CO2组分变化曲线

火驱油层达到高温燃烧状态，可保证开发效果［13-15］。火驱先导试验物理模拟表明，燃烧温度大于350℃时，油层就能维持正常高温燃烧，燃烧温度维持在400～500℃时，燃烧状态和生产动态指标较好，氧气的利用率高。h2071井是生产观察井，自2010年2月起监测到气体组分中CO2含量一直高于14.0%，到2010年8月达到了最高，为17.3%（图2）；2010年8月h2071井井下温度开始逐渐上升，到2011年3月温度已升至近200℃，到4月温度上升到400℃（图3），4月13日达到最高，为739℃，而h2071井的CO2含量在此时间点出现了向下的拐点。矿场试验中监测到高温与CO2含量的变化相对应。

图2　红浅1井区h2071井CO2含量变化曲线

图3　红浅1井区h2071井井下温度变化曲线

到稳产阶段火线在地下推进的方向可以通过产出气体组分来判定。由表2可看出，h2117井产出气体组分发生了非常明显的变化，作为地层中主要气体的CH4被取代；而在距离火线较远的h2139井，CH4只是部分被取代。总之，随着燃烧带向生产井推进，CH4含量持续下降，CO2含量升高，是火线迫近生产井的反映。

表2　红浅1井区hH008井组稳产阶段产出气体组成%

2.3生产异常调控

当生产井井下出现异常，也可通过此井产出气体组分变化分析及时发现。h2072井产出气体组分中CH4含量在2个月内由5.791%上升到15.424%，N2含量从81.246%下降至73.171%（表3），h2072井在此期间没有做任何措施也未发现其他的异常，分析hH010井组的其他井时，发现hH010井组的注气压力发生了变化，注入压力自3.2 MPa下降至2.2 MPa，综合分析发现有气体泄漏，现场中对气窜井进行了封井作业（h2055井、h2070井和h2071井），从而保证了hH010井组的注气速度。

表3　红浅1井区h2072井产出气体组成%

在油藏物模实验中发现火烧后仅有少量的H2S产出。自2010年3月2个井组点火成功后，从1口单井中发现了H2S，及时将H2S气体组分监测列入到常规监测数据中，随着火驱见效井的增多，试验区的H2S含量递增；当试验区的生产井基本见效后，火驱试验区在产量上产阶段，H2S含量较前期有所下降，到稳产阶段时，H2S含量又有所下降；当新一轮见效井出现时，H2S含量较前期有所上升，但试验区生产稳定后，H2S含量又下降至一个稳定值（图4）。从图4中可看出，不同生产阶段所产生的H2S含量变化较大，到了稳产阶段，H2S含量基本稳定。

图4　火浅1井区火驱先导试验区2011—2015年H2S含量变化曲线

3　结论

通过对气体组分监测数据的分析，可以对火驱早期是否成功点火以及空气扩展的方向进行快速而准确的判定，气体组分监测数据是高温燃烧的“指示剂”；在火驱产量上升阶段，通过对CH4含量变化的分析，可及时对生产井出现的异常状况进行初步判定。通过对H2S含量在红浅1井区火驱先导试验过程中的变化规律的认识，为火驱工业化扩大地面工程方案设计提供数据。

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（编辑顾新元）

Application of Conventional Gas-Component Monitoring Technique in Fire Flooding in Wellblock Hongqian-1，Hongshanzui Oilfield，Junggar Basin

HUANG Jihong，HUANG Ling，ZHU Wenguang，LI Tao，PAN Weiqing
（No.1 Oil Production Plant，Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，Karamay，Xinjiang 834000，China）

Taking the fire-flooding pilot test area in Wellblock Hongqian-1 of Hongshanzui oilfield，Junggar basin as an example and on the basis of data analysis of field gas component monitoring，whether the reservoir is ignited and is in a high-temperature combustion state can be rapidly determined.In view of no effective front-line monitoring technique up to now，the article proposes a new method by which the air distribution can be verified on the basis of data analysis of gas component monitoring.The result can be used to provide basis for production performance adjustment of fire-flooding and to identify abnormal status of production wells in time.The re-understanding of H2S variations during in-situ combustion process in Wellblock Hongqian-1 can provide data for surface engineering planning during the industrilization of fire flooding.

Junggar basin；Hongshanzui oilfield；Wellblock Hongqian-1；fire flooding；gas component monitoring technique；component analysis；combustion；production performance adjustment

TE341

A

1001-3873（2016）05-0590-03DOI：10.7657/XJPG20160517

2016-03-09

2016-06-16

国家科技重大专项（2011ZX05012-002）

黄继红（1966-），女，四川南充人，高级工程师，油气田开发，（Tel）0990-6841234（E-mail）huangjh@petrochina.com.cn