杜80兴隆台油藏注空气强化采油研究与应用

李峻宇

摘要：针对杜80兴隆台超稠油油藏已进入吞吐开发中后期，受诸多因素影响，井间汽窜矛盾日益突出，地层亏空严重，严重制约着油藏开采，开展了稠油注空气催化氧化采油技术研究及试验，现场试验表明：该技术可明显提高措施井井注汽压力，增加周期产量增加，增强供液能力。

关键词：注空气；强化采油；研究与应用

1 杜80兴隆台油藏开发矛盾分析

1.1井间注汽干扰严重

截至 2011年注汽141井次，注汽干扰51井次，影响产量3776t。

1.2区块产量递减加大

高周期井多，难稳产。平均吞吐周期为14.2周期，老井平均为21.5周期。

1.3压力损失严重

油藏自2000年开发以来，地层压力随开采年份的增加急剧下降。

1.4储层非均质的影响，油层纵向动用不均衡

油藏非均质性不均衡，主要是油层多，渗透率大小不一，油层井段长、单层薄、层间非均质性严重引起的。

1.5套坏多

2010年底套坏总井数32口，其中带病生产29口井，占开井数的37%，选配注、调剖等工艺措施不能实施，影响油井生产效果。

2注空气强化采油

2.1作用机理

（1）空氣的注入加速了稠油的氧化，吸氧反应，氧气逐渐被消耗，产生极少量的CO2，形成CO2和N2混合物（主要为N2），即就地产生烟道气，形成氮气驱油作用机理；

（2）在100～270℃范围内，在催化剂和氧化剂（空气）作用下，胶质、沥青质中的芳烃稠环被氧化打开，高凝点的石蜡系化合物氧化为极性的含氧化合物（如醛、酮、醇和羧酸），含氧化合物可进一步裂解；在催化氧化反应条件下，重油大分子被氧化形成的过氧化物可以形成自由基，并引发重油大分子裂解链反应，从而在油层的温度压力条件下完成重油的轻质化；

（3）稠油部分裂解生成小分子烃类，平均分子量变小，提高了稠油质量，导致原油的蒸汽压增加，即增加了油层压力和能量；

（4）稠油氧化为极性的含氧化合物（如醛、酮、醇和羧酸），与助剂就地生成表面活性剂，与稠油、水一起形成表面活性剂驱油；

（5）同时低温氧化反应生成沥青质也起到封堵调剖作用；

（6）添加的催化氧化催化剂的油层在蒸汽吞吐条件下，不但加快了低温氧化的速度，提高了低温氧化效果，同时会使部分原油发生裂解反应，生成小分子烃类，溶于原油中，降低原油粘度。

2.2现场施工工艺

（1）空气的注入量：每100t蒸汽对应6000～6500Nm3空气，单井平均波及半径15-18米。

（2）催化剂的注入量：控制在10000Nm3 空气对应0.2～0.3t。

（3）蒸汽量按正常注入强度设计。

2.3安全监测

产出气氧含量是是重要的安全控制点，科学合理制定氧含量制定氧含量检测制度，是保障试验顺利进行的关键。

（1）确定监测范围：汽窜井和措施井300米内的井；

（2）监测时间确定：依据室内实验结果，反应达到120小时，氧含量降低到6.47%，在安全范围内，现场监测延长到到 30天。

（3）监测井作业、测试、改流程前，连续4小时无氧气，方可作业；

（4）措施井放喷时氧含量超过3%时继续焖井，下泵生产后，继续监测30天。

现场试验中含氧量安全极限暂定为5%。相关监测达到5%，关井，套管注氮气，同时对采油站储液罐、相关集输系统进行氧含量监测。

3现场试验及效果分析

3.1 现场试验情况

截止目前，在杜80兴隆台累计试验24井次。目前下泵生产21井次，周期结束7井次。其中2012年实施 16 井次，正常生产13井次，阶段增油 1342吨，阶段平均单井次增油 103.2吨。2008-2011年施工井，周期结束8井次，可对比3井次，周期对比增油 2469吨。

从效果可以看出通过注空气和氮气后，回采水率明显降低，初步分析，在超稠油区块实施增能技术后，可能存在油水重新分布或渗流状态发生变化，导致回采水率降低。措施效果主要体现在以下三个特点：

（1）注汽压力明显提高，周期产水及回采水率提升。注汽压力明显上升，措施前11.0MPa，措施后13.6MPa，回采水率升高，措施前平均含水99.9%，措施后平均118.7%.

（2）高峰期产量增高、时间延长，生产过程中表现出高峰期产量增高、时间延长的特点，统计已经措施16井次，与上周期同期对比，高峰期产量明显升高，高峰期明显延长，高峰期产量与上周期比提高2.6吨，高峰期平均延长16天。

（3）提高了油井的供液能力。统计16井次的措施前后同期液面测试资料，与上周期同期对比，油井产液量基本持平，泵的沉没率明显提高。说明通过注空气后，空气的膨胀能补充了地层能量，提高了油井的供液能力。

3.2 典型井例分析

杜80-22-68井位于杜80兴隆台区块，2004年4月底投产，生产井段为865.4～932.4 m，油层厚度为20.1m/6层。

典型井分析结果：

（1）注汽压力明显提高，周期产水及回采水率提升。注汽压力由措施前的10.3MPa上升到14.4MPa。回采水率由110%上升到200%。

（2）措施周期产量增加，杜80-26-68上周期日产油量大于10吨的高峰期为29天，平均日产11.7吨。本周期日产油量大于10吨的高峰期为77天，平均日产13.3吨。

（3）措施井供液能力增强，杜80-26-68井，统计该井生产时的液面资料，在下泵后生产天数相同情况下，注空气措施后油井动液面对比前一周期同期升高，供液能力增强。

4结论及认识

（1）杜80区块应用注空气强化采油技术改善周期吞吐效果具有实效性。

（2）通过合理监测及细化生产管理，现场操作具有安全性。

（3）与同类工艺相比，具有材料来源广、投入产出比高等技术优势。

（4）该工艺适合于井间汽窜不严重、油层温度高（100℃）、油层动用不均衡、地层有倾角、地层压力低、胶质和沥青质含量相对较高的井。

参考文献

[1]张守军.超稠油注空气强化采油实验研究及现场应[J].特种油气藏，2012，（5）：143-145.

[2]华帅，刘易非，高战胜，李达.油藏注空气技术面临的问题及对策[J].油气田地面工程，2010（11）.

（作者单位：中油辽河油田分公司曙光采油厂工艺研究所）