中低渗稠油油藏降压注汽技术研究与应用

金云英

【摘要】针对陈家庄油田某区块稠油油藏泥质含量高，储层强水敏性，渗透率偏低，油层单层厚度薄，注汽压力高，开发效果较差等特点，开展降低水敏性稠油油藏注汽压力技术研究及配套工艺技术应用，以提高油藏开发效果。

【关键词】注汽压力 高温防膨剂

陈家庄油田某区块油层层数多，单层厚度薄，各层平均厚度在3m左右，小层分布特征各异；泥质含量高（8%—11%），储层具强水敏性，渗透率较低（200—600×10^-3μm²），油层单层厚度薄，注汽压力高，第一周期平均注汽压力18.5MPa，开发效果较差的矛盾。本文通过开展降低强水敏性稠油油藏注汽压力研究与应用，进行储层敏感性分析，找出该区块注汽压力高的原因，优选出适合于该区块的高温防膨剂和油层解堵剂，配套形成储层保护工艺技术和油层解堵工艺技术，以提高该区块的注汽质量，改善开发效果。

1中低渗稠油具有低渗油藏与稠油油藏的叠加特性

中低渗透稠油油藏通常情况下，包含低渗油藏与稠油油藏叠加的特性，特点是具有启动压力梯度的非达西渗流，最小启动压力梯度与流度k/μo成幂指数关系；流度越小启动压力梯度越大。当流度比k/μo小于0.1×10^-3μm²/mPa.s时，随流度比的减小，启动压力梯度急速增加；当流度比k/μo大于0.21×10^-3μm²/mPa.s时，最小启动压力梯度急速下降。

一般情况下，在流度比k/μo大于0.21×10^-3μm²/mPa·s条件下，稠油油藏可以常规开采；在渗透率大于240×10^-3μm²且流度比k/μo小于0.21×10^-3μm²/mPa·s条件下，稠油可以通注蒸汽实施热采；在渗透率小于240×10^-3μm²且流度比μo小于0.21×10^-3μm²/mPa·s条件下，常规开发和热采开发难度较大，一般通过采用储层保护、化学降粘的方式配套开发。

2高温防膨剂优选及浓度优化

通过对胜利油田目前常用的XFP、BY—A₃、HMAT、NAE—2、FP—1、GW—2，LS—1防膨剂样品进行了对比评价实验，发现常温时防膨剂经三次水洗后钠土体积比水洗前都有不同程度的膨胀，XFP、NAE—2耐冲刷性能最佳，FP—1明显不耐水洗。后通过高温处理300℃处理24小时后，发现防膨剂经一次水洗后，钠土体积有微小程度的膨胀，经过三次水洗后体积比水洗前反而变小，其中以XFP、NAE—2、HMAT三种效果最好，水洗三次后防膨率均高于90%。为此，实验考察了XFP在常温和经过高温处理后的耐水洗试验，发现常温下防膨剂XFP的耐水洗性能良好，水洗六次后防膨率与水洗前相比基本没有变化。如浓度为2%时的防膨率为93.6%，水洗六次后防膨率仍保持在同一数值，浓度为3%时的防膨率为96%，水洗六次后防膨率为95.68%。說明常温下XFP不但防膨效果好，而且防膨剂作用时间长，防膨效果持久。通过300℃高温处理后不同浓度XFP的水洗实验后，表明高温处理后XFP的耐水洗性能良好，水洗六次后仍然保持了极高的防膨率，其中浓度为1—3%时，随着水洗次数的增加，防膨率不但不下降，反而略微增加。由此可以得出高温时防膨剂XFP不但防膨效果好，而且防膨效果持久。

综合考虑防膨剂常温、高温时的防膨效果，以及常温、高温时的耐水洗实验结果，防膨剂的合适使用浓度为1.5—3%左右。

3高温防膨剂注入方式与注入参数优化

综合常温防膨率、高温防膨率和常温耐水冲刷及高温耐冲刷性能，XFP、NAE—2、HMAT防膨水洗性能相对较好，因此选取这三种防膨剂进行岩心流动实验进一步考察其防膨效果。先通防膨剂后注蒸汽后，XFP的膨胀预防效果最高，渗透率保留率高达115.83%，处理后的渗透率比初始防膨率高，表明经过XFP处理后，粘土不但没有膨胀，反而有收缩的功能。前置注入防膨剂后转200℃蒸汽驱替，渗透率保留率超过90%，可以满足油层保护的需求。

4降低稠油注汽启动压力

利用管式模型研究单纯蒸汽驱和“蒸汽+油溶性降粘剂驱”对驱替压差的影响，实验结果表明，单一注蒸汽的初始驱动压差有一个上升的过程，这是因为原油粘度较高，屈服值较大，由于刚开始原油还没被驱出，所以压力呈上升趋势，原油表现为非牛顿流体。当蒸汽开始注入后，由于温度升高，原油屈服值逐渐降低至零，转变为牛顿流体，随着驱替时间的增加，原油此时被驱出，驱替压差下降。而油溶性降粘剂由于可以显著降低原油的屈服值，所以开始的驱替压差较低，转变为牛顿流体的时间也短一些，随着原油的驱出，“蒸汽+油溶性降粘剂驱”的驱动压差随时间的延长呈下降趋势，“蒸汽+油溶性降粘剂驱”可降低注汽启动压力1—2MPa。这说明，在注蒸汽时注入油溶性降粘剂时，可以有效降低近井地带原油的粘度，降低原油屈服值，有利于蒸汽在油层中的渗透和扩散。

5提高稠油驱替效率

利用管式模型研究蒸汽和“蒸汽+油溶性降粘剂”对驱替效率的影响，分别为250℃热水驱和250℃热水+溶剂驱。油溶性降粘剂可以大幅度提高热水的驱替效率，随着油溶性降粘剂注入量的增加，驱替效率不断增加。当油溶性降粘剂注入量达到热水注入量的5.0%时，驱替效率提高35%以上。

6注汽工艺管柱优化

（1）环空注N₂隔热工艺，减少注汽热损失；（2）注汽前对地层酸洗、降粘、高温防膨剂预处理，在注汽过程中伴注高温防膨剂；（3）针对水平井井段长、末端蒸汽干度低、吸汽不均的问题选择多点分配注汽管柱进行注汽，实现水平段均匀动用。

7井筒热力参数优化计算

应用“注蒸汽井筒热力参数计算软件”对不同压力下的井筒热力参数进行了计算。计算条件为：垂深1200m，补偿器下深800m，封隔器下深1050m，水平段长200m，注汽管柱为4¹/₂in×3¹/₂in隔热油管（接箍处加隔热衬套）。从井口蒸汽干度为70%时水平井井底蒸汽参数计算结果得知，当注汽压力增加时，井底压力也增大，但由于饱和蒸汽的压力增大时其饱和温度也相应的上升，这时井筒与地层间的温差增加，因此井筒热损失也相应增加，井底干度下降。