氮气二氧化碳辅助吞吐技术在高升采油厂研究与应用

马海峰

摘 要：高升采油厂坐落在辽宁省盘锦市盘山县高升镇境内，已进入蒸汽吞吐开采后期，油井平均吞吐周期为7轮，可采地层储量程度达到92.72%，油层压力降至目前的0.95-1.61MPa，由于地层压力降低和吞吐轮次的增加，原油的采出越来越困难，为有效解决上述问题，采取氮气二氧化碳辅助吞吐技术，提高地层能量及采收率。

关键词：牛心坨；空心杆电加热；油管电加热；生产能耗

中图分类号：TE357 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）17-0133-01

高升采油厂坐落在辽宁省盘锦市盘山县高升镇境内，主要开发高升、牛心坨两个油田，动用含油面积29.25km2，石油地质储量14315×104t，经过30多年的开发，已进入蒸汽吞吐开采后期，油井平均吞吐周期为7轮，其中大部分井吞吐已达4-8次，累计注汽1614×104t，累产油1842.94×104t，累计产水681.68×104m3，地下亏空846×104t，可采地层储量程度达到92.72%，油层压力由原始的16.1-18.4MPa降至目前的0.95-1.61MPa，由于地层压力降低和吞吐轮次的增加，原油的采出越来越困难，本文研究的氮气二氧化碳能够有效补层地层能量，增强原油的流动性，降低原油粘度，有效提高采收率。

1 吞吐原理

1.1 氮气吞吐原理

（1）增强了原油的流动性：先注氮气后跟进蒸汽，被原油捕集的压缩氮气受热膨胀聚集，使连续的油被小的氮气段塞分隔为段塞式油，原油的连续性被打破，流动形态发生改变，相互之间的作用力减小，原油流动性增加，有利于采出。（2）扩大油层加热带：利用氮气具有渗透性好，膨胀系数大，非凝结性等特点，携带热量进入油层深部，加大蒸汽波及体积。（3）提高回采水率：氮气和蒸汽一起注入到油藏，在回采的过程中，由于压力下降、气体膨胀，超助排作用，改善多周期的开发效果。（4）补充底层能量：氮气不溶于水，较少溶于油，具有良好的膨胀性，可节省注汽量，弹性能量大，可局部提高地层压力。

1.2 二氧化碳吞吐原理

（1）补充地层能量：液态CO2注入地层后，在地层温度的作用下，使原油体积膨胀10-40%。提升孔隙压力，补充地层能是，提高了地层原油的流动能力。（2）降低原油粘度：液态CO2在地层温度下快速气化，气化的CO2极易溶于原油，能够大幅度降低原油密度及油水界面张力，改善了原油流动性，提高了原油采收率。（3）改善储层渗透率：CO2溶解于水后，生成易溶于水的碳酸氢盐，酸解地层中的一部分杂质，提高油层的渗透性，另外，CO2返排的过程中，在压差的作用下，部分游离气会对油层的堵塞物起到冲刷作用，可有效的疏通因二次污染造成的地层堵塞。

2 室内研究

2.1 氮气用量的设计优化

根据数模分析，氮气与蒸汽最佳合理配比为25：1-50：1，但通过现场实施情况分析发现，当氮气配比超过45时，虽然产量会增加，但是投入产出比会下降，措施吨油成本升高，确定氮气与蒸汽的合理配比在25：1-45：1。见表1。

2.2 二氧化碳的设计优化

通过以往的资料可知，二氧化碳用量的确定主要有两种方式，一是根据吞吐周期确定每米油层液态CO2的用量，目前高升稠油区块吞吐轮次在7轮以上，液态CO2最佳设计范围在2-3t/m；通过室内研究模拟试验，在不用配比观察驱油效果，最终确定液态CO2的用量按热采周期设计注汽量的2.5-3.5%进行设计。

2.3 蒸汽用量的设计优化

现场注入液态CO2温度为-17℃，压力2.1MPa，注入地层后，变成10MPa，100℃时的气态CO2时，则需要吸收执量为2914.34KJ/kg。因此，CO2变成气态后，会消耗地层一定的熱量，所以在注汽量设计时必须考虑这部分热量消耗。水的汽化潜热2260.87 KJ/kg，从数据计算需1.3倍CO2质量的水蒸汽。

2.4 辅助药剂的设计优化

一般要求CO2的辅助药剂的质量比在10-16之间，同时结合措施效果与油层数和净总比的关系分析，表面活性剂的设计要求是：

（1）当油层数≤4时，净总比≥0.8时，C=16。（2）当大于上述参数时，C=10-16之间逐渐加大表面活性剂的设计量。

基本原则是直井不超过10吨，水平井则根据油井情况适当调整。

通过室内试验，确定极性基团为磺酸基的阴离子表面活性齐的高温发泡剂性能最佳，确定非离子表面活性剂AE为驱油助排剂（主要成份为聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚醚）。

3 现场实施情况

2016年，氮气二氧化碳辅助蒸汽吞吐技术共实施13井次，累计注入氮气2000万m3、二氧化碳306吨，地层压力提高0.3MPa，累计实现增油4800t。按照原油价格2000元/吨计算，创效960万元。

4 结语

（1）应用氮气二氧化碳辅助吞吐技术可有效提高地层压力，提高产油量。（2）应用氮气二氧化碳辅助吞吐技术现场操作比较简单，不增加额外工序。（3）应用氮气二氧化碳辅助吞吐技术可在油田开发中进行推广。endprint