减氧空气增产技术在华北油田J30区块的应用

张明明 孙晓光 张伟 睢文强

（中国石油华北油田采油四厂 河北廊坊 065000）

J30区块是典型的潜山砾岩油藏，由于天然能量不足，导致地层压力下降，同时由于缝洞型储集类型油藏的特点，决定了其注水开发效率低下，出水通道封堵困难，造成潜山水锥突进，油井已接近停产状态。为突破提高采收率的瓶颈，华北油田第四采油厂选取减氧空气驱油提高采收率技术，并进行先导试验。

1 减氧空气特点及驱油机理

1.1 减氧空气的优点

（1）驱油、补能作用：减氧空气压缩系数大、弹性能量大、黏度低、渗透能力强，有利于补充地层能量。（2）减氧空气为非腐蚀性惰性气体，在工艺上不存在防腐问题。（3）受矿化度影响很小，能解决注水困难或水敏性油藏的很多问题。（4）气源广，可以就地取材，物质基础丰富。

1.2 驱油机理

（1）减氧空气泡沫具有对高渗注水大孔道的选择性封堵作用及气泡贾敏效应，优先进入大孔道，调整注入剖面，扩大注入波及体积，逐步提高差油层动用程度；（2）减氧空气泡沫中含有表面活性剂，提高洗油效率；（3）减氧空气能够驱替注入水无法进入的微孔喉中的原油；（4）气泡破裂溢出的减氧空气，能提高差油层的动用程度 ；（5）泡沫堵水不堵油特性，改变注入、产出剖面。

2 油井优选

目前J30断块在生产油井仅两口，J30-2、J30-9井，其中J30-9井处于高部位。J30-2井1990年7月投产裸眼段，采用5mm油嘴自喷生产，初期日产油量48.3t，不含水；1996年5月更换3mm油嘴，日产油量18.8t，不含水；2002年11月停喷，关井恢复，周期放喷；2015年3月起，周期气举生产；截至2017年6月，日产液量2.2t，日产油量1.0t，含水55.2%，累产油量14.4×104t，累产水量0.3×104t。

开发认识：（1）储层发育好，初产高，累产高，说明储层发育程度好；（2）能量保持状况好，测压资料显示，截至1997年10月（累油11.26万吨、占总油量78.1%），地层压力19.11MPa，压力系数0.975；该井自喷阶段累产油14.39万吨，占总产油量的99.8%，气举排液阶段仅累油259吨，目前地层仍有一定的自喷能力，认为J30-2井能量保持状况较好；（3）底水锥进，1990年投产至2002年，12年油井不含水，2005年周期开井后含水突升，呈现底水锥进特征。

综合评价：J30-2井储层发育，能量保持程度好，底水锥进导致含水上升，适合减氧空气驱油增产，且从地域条件来看，J30-2井的井场道路更适合现场施工。

3 室内模拟试验

通过建立模型及历史拟合，优化注入量、注入速度、压力等指标。

3.1 注入量的优化

设计30×104m3、40×104m3、50×104m3、60×104m3四种减氧空气注入量，考虑三种不同产液速度，组成12种方案进行油藏数值模拟，通过预测对比6个月的阶段累增油量，优选出最佳注采方案（图1）。

图1 不同注入方案阶段累增油量对比曲线

3.2 注入速度优化

在减氧空气注入量50×104m3条件下，对比模拟减氧空气注入速度1800m3/h、1900m3/h、2000m3/h、2100m3/h四种方案，预测6个月后阶段累增油，评价注入速度对减氧空气效果的影响。根据累产油和阶段累增油图可以看出，适当提高减氧空气的注入速度有利于提高驱油效果，注入速度2000m3/h增油效果最佳，建议注入速度2000 m3/h。

3.3 注入压力优化

在确定减氧空气注入速度和注入量之后，如何保证减氧空气有效注入井底，井口注入压力是减氧空气的关键参数之一，因此利用pipism软件对井口注入压力进行优化模拟。模拟结果表明：井口初期注入压力≥15.7MPa，井底注入压力以地层破裂压力为上限，井口注入压力应小于26.8MPa。因此推荐注入压力范围为16.0～25.0MPa（表1）。

表1 减氧空气注入压力计算表

3.4 焖井时间优化

在减氧空气注入速度4.8×104m3/d、注入总量50×104m3前提下，设计焖井时间6d、8d、10d、12d、14d、16d六种方案，模拟优化合理的焖井时间。模拟结果表明：一定期限范围内，焖井时间越长，油气分异效果越好，阶段增油量越多，但存在最优焖井时间，建议合理的焖井时间为12d。

结合前述的单井模型拟合和优化结果，利用数值模拟技术对单井减氧空气驱油效果进行预测，并确定最佳实施方案。

表2 J30-2井减氧空气增产优化结果表

数值模拟优化显示：①提高注气量可以显著提高增油效果；②注入速度对于增油效果影响较小；③延长焖井时间，有利于流体扩散分异，但焖井时间过长，效果反而变差。④实际储层中基质储量是否可动用，裂缝剩余可采储量是否充足，数值模拟无法预测。

最终优化结果：累增油量为920t；最佳参数组合为：注气量50×104m3，注入速度推荐2000 m3/h，注入压力16～25MPa，焖井时间12d。

4 现场实施及效果

4.1 现场实施

J30-2井井筒准备，设计要求冲砂至人工井底，但施工过程中发现该井井壁坍塌，冲砂遇阻，经过反复冲洗、起下管柱后测吸水，最终地层吸水达到210 L/min，满足注气要求。采用原井自喷管柱注入，实现注气采油一趟管柱，段塞式设计，根据模拟结果选择撬装式制氮设备，设备额定压力50MPa，最大排量2000N·m3/h，采用逐级提排量稳压方式注入。注减氧空气施工12天，累注气52.5×104m3，注入压力稳定在17.5MPa，焖井12天。

4.2 效果分析

开始注气3天，J30-2井压力从0MPa上升至16.5，MPa并保持稳定，焖井期压力为15Mpa左右。开井后，3mm油嘴自喷，压力为4.2/14.7MPa，初期日产油22吨，日产气2275m3，含水4%。与此同时，邻井J30-9井压力也明显上升，产量上升，含水下降。日增油6.2t，日增气1137m3，含水明显下降，实现了良好的气驱效果。经过两轮注气，J30断块整体增油效果明显，有效期6个月，J30-2和J30-9井累计增油超过1000吨，创效246万元。

5 结 论

经过注气施工后，J30断块整体产量明显上升，已取得显著效果，且目前仍然有效，为我厂零散小断块及强水敏油藏提高采收率探索一条可行之道。

（1）注减氧空气，利用减氧空气良好的膨胀性和弹性能量大的特征，既能降低原油黏度，又能保持地层压力，提高驱油效，改善开发效果，有推广应用价值。

（2）注减氧空气能增加低产井代液能力，保持正常生产，也能降低水增油，恢复停产的高含水油井生产，有利于提高采收率。

（3）减氧空气驱油技术的实施成功，使油井产油量得到了大幅度提高，取得了明显经济效益，为低效油藏提高开发效果提供了依据。