河南浅薄层稠油油藏化学辅助蒸汽吞吐机理及注采参数优化研究

文/甘红军 郭志涛,河南油田分公司采油二厂

河南浅薄层稠油油藏化学辅助蒸汽吞吐机理及注采参数优化研究

文/甘红军 郭志涛,河南油田分公司采油二厂

河南浅层稠油受油藏条件制约，蒸汽吞吐后期暴露出诸多问题，高周期吞吐效果差，递减增大，油层平剖面动用不均，剩余油挖潜难度大，严重制约了蒸汽吞吐后期的开发效果。但河南浅层稠油采出程度低于15%，虽处于高周期吞吐开发阶段，有进一步提高采收率的物质基础，为挖掘稠油油藏平面、层间、层内的剩余油潜力，延长蒸汽吞吐的稳产期并提高采收率，对化学辅助蒸汽吞吐提高采收率的机理及注采参数进行优化研究，提高河南浅层稠油油藏的采收率。

浅层稠油油藏；化学辅助蒸汽吞吐机理；油藏适应条件；注入方式、注入时机及注采参数优化

1 油藏基本地质特征

河南浅层稠油包括井楼、古城、新庄、杨楼、付湾等五个稠油油田。主要含油层位为古近系核桃园组第三段。稠油油藏分布在泌阳凹陷边缘地带，距物缘近，主要为扇三角洲水下分流河道和前缘席状砂沉积，砂体多变，断层发育，构造复杂，具有“浅、薄、稠、散、小”的特点。油藏埋藏浅，埋深90-1500m，绝大多数小于500m；油层厚度薄，油层单层厚度1-4m，层系组合厚度2-15m；原油粘度高，脱气原油粘度90-160000mPa.s，其中特超稠油储量3320×104t；油层胶结疏松，稠油油藏因其埋藏浅，成岩性差，导致油层胶结疏松；油藏面积小，油藏单个开发单元含油面积0.1-2.0 km2，油砂体面积一般为0.1-0.5km2。

2 开发现状

蒸汽吞吐是河南油田稠油油藏的主要开采方式。但是进入2000年后，蒸汽吞吐已暴露出诸多生产问题，如高周期吞吐效果差，递减增大，油层平剖面动用不均，剩余油挖潜难度大，严重制约了蒸汽吞吐后期的开发效果。河南浅层稠油目前采出程度低于15%，虽处于高周期吞吐开发阶段，但仍有进一步提高采收率的物质基础，为挖掘稠油油藏平面、层间、层内的剩余油潜力，延长蒸汽吞吐的稳产期并提高采收率，需要对化学辅助蒸汽吞吐提高采收率的机理及注采参数进行优化研究，提高河南浅层稠油油藏的采收率。

3 河南浅薄层稠油油藏化学辅助蒸汽吞吐地质参数界限研究

3.1 化学辅助蒸汽吞吐剩余油饱和度界限

研究确定氮气辅助蒸汽吞吐时，浅薄层稠油油藏的剩余油饱和度应大于45%；氮气泡沫辅助蒸汽吞吐时，浅薄层稠油油藏的剩余油饱和度应大于40%。

3.2 化学辅助蒸汽吞吐纵向渗透率级差界限

3.2.1 氮气辅助蒸汽吞吐纵向渗透率级差界限

1）氮气辅助蒸汽吞吐时，浅薄层稠油随着渗透率级差增大，高渗管、低渗管提高采收率幅度均先上升后降低。2）根据物模实验结果及结合现场实际，浅薄层氮气辅助吞吐渗透率级差为2～3。

3.2.2 氮气泡沫辅助蒸汽吞吐纵向渗透率级差界限

1）随渗透率级差的增加，薄层高渗管采收率先上升后下降，低渗管则下降。2）研究确定氮气泡沫辅助蒸汽吞吐薄层稠油级差为2～4时提高采收率幅度大。

4 化学辅助蒸汽吞吐注入方式

4.1 氮气辅助蒸汽吞吐注入方式

氮气与原油的流度比大于水与原油的流度比，容易，突破后氮气不能起到很好的驱油效果；单独注入氮气时采收率为23.39%，蒸汽、氮气交替注入时采收率为53.8%；确定先注入氮气再注入蒸汽。

4.2 氮气泡沫辅助蒸汽吞吐注入方式

研究表明相同条件下，注入方式N2+0.5%泡沫剂+N2蒸汽要比0.5%泡沫剂+N2+N2蒸汽的控水增油效果好，提高采收率幅度更大，确定氮气泡沫辅助蒸汽吞吐的最优注入方式为：N2+0.5%泡沫剂+N2蒸汽。

图.1不同注入方式下的周期综合含水

图.2不同注入方式下的原油累积采出程度

5 浅薄层稠油油藏化学辅助蒸汽吞吐合理注采参数优化

采用数值模拟法对浅薄层稠油油藏化学辅助蒸汽吞吐合理注采参数进行了优化。

5.1 氮气辅助蒸汽吞吐注采参数优化

1）注氮时机优化，初始含油饱和度70%-60%时，注氮时机为第四周期、剩余油饱和度为58.7%-53.2%；初始含油饱和度50%时，注氮时机为第三周期、剩余油饱和度为45.5%。2）薄层稠油油藏经济合理的氮气与蒸汽比例优化结果为1：1，含油50%～70%时周期每米注汽量为152 t，注汽速度为120t/d，日产液量为8.4 t/d。

5.2 氮气泡沫辅助蒸汽吞吐注采参数优化

1）注氮时机优化，含油饱和度为70%～50%时，注入时机为第五周期，剩余油饱和度分别为55.0%、49.5%、41.5%。2）泡沫剂量为蒸汽量的0.5%。3）氮气与蒸汽比例为1：1，含油饱和度为70%～50%时周期每米注汽量为152t，注汽速度为120t/d，日产液量为7～5.6 t/d。

6 化学辅助蒸汽吞吐现场实施效果

1）2011 -2013 年期间，已应用化学辅助蒸汽吞吐单元为10个，覆盖地质储量1331万吨，累计增油21.6万吨，提高采出程度1.6个百分点。2)经济吞吐周期延长了三～五个周期，提高了油井经济吞吐寿命；提高采收率8.4个百分点。

7 结论

1）氮气辅助蒸汽吞吐主要机理有三种：一是减少热损失，扩大油层加热带，降低残余油饱和度；二是优先进入水体，降低油水界面张力及气泡的贾敏效应堵水机理；三是氮气的压缩膨胀作用，强化助排及增强了原油流动性。2）氮气泡沫辅助蒸汽吞吐的主要机理是泡沫的流度控制及堵水机理；起泡剂能降低原油间的界面张力，并提高洗油效率和提高波及系数。3）物理模拟实验研究确定了河南浅薄层稠油油藏化学辅助吞吐地质参数界限，氮气辅助蒸汽吞吐时，剩余油饱和度应大于45%；氮气泡沫辅助蒸汽吞吐时，剩余油饱和度应大于40%；氮气辅助吞吐渗透率级差为2～3；氮气泡沫辅助蒸汽吞吐渗透率级差为2～4。4）化学辅助蒸汽吞吐延长了油井经济吞吐三～五个周期，提高采收率8.4个百分点。