注氮气辅助蒸汽驱油技术在九区齐古组稠油油藏应用研究

杨林科 李宏飞 周海红 秦润梅（新疆华隆油田科技股份有限公司， 新疆 克拉玛依 834000）

注氮气辅助蒸汽驱油技术在九区齐古组稠油油藏应用研究

杨林科 李宏飞 周海红 秦润梅（新疆华隆油田科技股份有限公司， 新疆 克拉玛依 834000）

克拉玛依油田九区齐古组稠油油藏随着开采时间的增加，地层压力逐渐下降，因而油井产能逐渐下降，油汽比也逐渐下降，含水上升，导致汽驱生产效果急剧变差，严重影响了蒸汽驱的开发效果。为了更进一步提高开采效果，有必要采取注氮气驱油技术，有效的补充地层能量，提高弹性驱动能量，增大蒸汽波及面积和驱油效率，提高稠油开采效率。

氮气；稠油；地层能量；驱油；采收率

克拉玛依油田齐古组稠油油藏，自二十世纪八十年代末开发到现在，随着油藏进入中后期开发，采油速度逐年降低，开采效果急剧下降，为挖掘油藏潜力，提高采收率，应用氮气的压缩系数大、膨胀性能补充地层能量，增加蒸汽波及体积，提高驱油效率。解决稠油开发过程中遇到的蒸汽波及效率低、驱油效率较低等问题，最终提高油田的采收率。

1 油藏概况

克拉玛依油田九5区J230井区齐古组油藏于2000年8月以100×140m反九点井网投入大规模开发，投产油井96口。油藏储层非均质性严重，油层薄，原始地层压力低、温度低，天然驱动能力弱。该油藏的原始地层压力为1.8MPa，压力系数0.91，原始地层温度为18℃。油藏能量弱，无自喷能力。

2 驱油机理

（1）导热系数低、减少热损失 氮气作为惰性气体，导热系数低（0.0228w/m·k）。过油套环形空间连续或段塞式向地层注入氮气。氮气的导热系数较低，在油套环空中起到隔热作用，降低井筒中的热损失，提高井底蒸汽干度。（2）补充地层能量 氮气为非凝析气体，不溶于水，微溶于油，其压缩系数是二氧化碳的三倍，具有比其他气体（二氧化碳、甲烷、烟道气）更高的膨胀性；由于这些特点，氮气进入地层后，能及时补充地层能量。（3）增加油藏驱动能量 注入氮气时，利用氮气可压缩性特性，增加地层弹性能量，有助于回采：注入的氮气能够在吞吐回采过程中，溶解在油中的氮气形成泡沫油，改善油的渗流阻力，呈游离状态的氮气形成气驱，增加了驱动能量。

3 注氮气驱油参数设计

油藏为均质地层最佳；

氮气辅助蒸汽驱油粘度小于20×104MPa.s；

混氮比在1：0.7～1∶1之间开发效果最好；

注氮气驱油井网完善，且井组内没有出现严重的汽窜干扰情况。

注入方式选择氮气+蒸汽+氮气的段塞式注入；

氮气的注入压力不超过地层破裂压力，注入速度100～150m3/d；

4 注氮气辅助蒸汽驱油方案设计与矿场实施

（1）氮气辅助蒸汽驱油选井条件 注汽井组的原油粘度小于20×104MPa·s，井组油层平均有效厚度大于10m；平均油层系数>0.4，井组油井平均原始含油饱和度＞50%；井组油层隔层条件好，无外围“水侵”等现象；井组油井正常生产。

（2）氮气量的确定 根据井组条件（油层有效厚度、目前地层压力、油层孔隙度、地下存水率等）确定匹配参数：注蒸汽量、注汽干度、氮气与蒸汽的混溶比。

（3）计算方法 求出在一定的压力、温度条件下氮气的体积系数和蒸汽的比容体积系数为：

蒸汽比容为：

求出注入Q汽水当量时的蒸汽体积为：

氮气用量体积为：

式中：P为压力，MPa；T为温度，℃；Z为氮气压缩因子；X为蒸汽干度，%；Q汽为注汽量（水当量），m3；V″为湿蒸汽液相比容，m3/kg；V′为湿蒸汽相比容，m3/kg；V为地层条件下一定干度的蒸汽体积，m3；QN2为氮气量，m3；λ为蒸汽与氮气混氮比；B为氮气体积系数。

5 结语

（1）通过数值模拟研究及矿场试验，确定：①氮气辅助蒸汽驱油在九区稠油油藏适应原油粘度小于20000MPa·s的汽驱井组。②注氮气与蒸汽的摩尔比为1∶0.5～1∶0.7。③注氮气辅助蒸汽驱油段塞式注入效果最佳。（2）现场实施注氮辅助蒸汽驱油4井组，有效率70%；注氮气后汽驱井组平均日产油量提高10吨；油汽比提高0.03～0.28，平均提高0.12；井组内油井生产时率由40.3%提高到78.8%。井组累积增产油量5600吨，增油效果、经济效益显著。

［1］李允，王嘉淮等.注氮气改善稠油蒸汽吞吐后期开采效果［J］.西南石油大学学报，2002，（03）.

［2］高永荣，刘尚奇，沈德煌，李小玲，等.超稠油氮气、溶剂辅助蒸汽吞吐开采技术研究［J］.石油勘探与开发.

［3］陈荣灿，霍进，等.稠油注蒸汽加氮气吞吐试验研究［J］.特种油气藏，1999，6（3）.

杨林科（1987- ），男，助理工程师，2010年毕业于西安石油大学油气开采专业，现从事油气田开发方面的科研工作。科研项目：新疆克拉玛依市科技局科技计划项目“多元复合热载体泡沫流体提高采收率技术研究”（sk2014-39）