深层特低渗透油藏注气开发可行性分析

2020-03-24董凤龙

科学技术创新 2020年3期

关键词：驱油采收率油藏

董凤龙

（中油辽河油田公司勘探开发研究院，辽宁盘锦124010）

1 油藏地质条件适合注气开发

1.1 关键油藏参数符合注气开发技术筛选标准

区块油藏参数指标见表1，由各项参数比对分析，区块埋藏深、地层倾角大、原油物性好、含油饱和度高，适合开展注气开发。

表1 注气开发油田筛选标准

1.2 岩性油藏、断层遮挡，封闭性好

区块为构造岩性油藏，储层被夹在洼陷区厚层泥岩中，东部和南部被断层夹持，西部和北部油藏边界为岩性尖灭，形成岩性、物性遮挡。区域内局部发育近东西向断层，断裂系统活动较弱，断层为遮挡型断层。且开发目的层上部全区发育有稳定的泥岩层段。因此，油藏受岩性封挡、断层遮挡、盖层密封等综合效应，封闭性较好，适合开展注气开发。

1.3 油层发育相对集中、地层倾角大，顶部注气有利于提高采收率

油层分布受构造、岩性控制，发育较为集中，平均有效厚度在10-20m 左右。另外，本块地层倾角为10～45°，属大倾角油藏，同类型油藏开发实践表明，对于大倾角油藏，顶部注气可发挥重力稳定驱替作用，减缓气窜、提高气驱波及体积，进一步提高采收率。

1.4 地层温度、压力较高，有利于提高混相能力

注气开发具有混相、溶胀、降粘、降低界面张力等驱油机理，高温高压条件更有利于这些作用的发挥。区块地层温度104.53～129.37℃，油层中部温度116.95℃，地层压力35.41～44.67MPa，油层中部压力40.04MPa。有利于注气开发，提高驱油效果。

2 注气开发可有效提高油藏采收率

2.1 气驱可有效改善了特低渗储层注入能力

注气及注水启动压力实验表明，储层渗透率小于17mD 时，随渗透率降低，注水启动压力梯度急剧上升，而注气启动压力梯度大幅低于注水（低16 倍）。气驱相对水驱易于进入微小孔缝，提高波及体积。

2.2 气驱较水驱可有效降低残余油饱和度

区块实际岩样油水相对渗透率测定实验表明，水驱残余油饱和度35.3%，水驱驱油效率47.2%；油气相对渗透率测定实验表明，气驱残余油饱和度17.5%，气驱驱油效率达71.2%。由此可见，与水驱相比气驱可大幅降低残余油饱和度，提高驱油效率。另外开展了不同开发方式数值模拟研究，计算结果表明，与水驱相比气驱可有效提高采收率，提高近6 个百分点。

2.3 注气具有改善原油物性作用

通过实验研究了不同注入气对地层原油PVT 高压物性的影响，注入不同比例的气后，原油的体积系数、膨胀系数、饱和压力、溶解气油比均有不同程度的提高，而原油的密度和粘度则会随之降低。

2.4 高注低采有利于发挥注气重力稳定驱替作用

开展不同注入倾角条件下长岩心注气驱油实验，研究注气倾角对驱油效率的影响。分别设置0°、7°、15°、-7°、-15°注入倾角，实验结果表明，从低注高采（正倾角）到水平注采，再到高注低采（负倾角），驱油效率逐渐增大。高注低采（负倾角）可延长见气时间，减缓气窜，发挥气体的重力驱替作用，驱油效率相对较高。

2.5 不同注气介质均可有效提高驱油效率

在油藏压力、温度条件下，开展长岩心驱替实验，对比不同注入介质（空气、氮气、二氧化碳、天然气）在相同注入条件下驱油效率。从实验结果来看，不同注气介质均可有效提高驱油效率，其中注入二氧化碳驱油效率最高，可以达到81.3%，注入天然气驱油效率也可达到70.1%，注入空气和氮气次之，驱油效率依次为60.4%、54.9%。

由于上述注空气实验为油藏条件下长岩心驱替实验，非绝热条件，主要空气与原油主要发生低温氧化。国内外调研表明，注空气实现稳定的高温燃烧，可获得较高驱油效率，可达到90%左右。本块原油ARC 实验表明，在油藏温度下立即检测到自加热信号，表明原油开始进行自放热反应。说明原油与空气在油藏条件下能够发生氧化反应，氧化活性高。197.90C 时温度迅速增加到2500C，说明开始燃烧（自燃过程）。同时压力迅速增加，增压速率接近31.6 bar/min（当压力增加速率非常大时，仪器会自动释放压力）。压力释放时，最大的自加热速率为32.70C/min。

同时开展了不同注入气体与原油最小混相压力实验研究（细管实验），在地层温度条件下测定氮气、空气、二氧化碳以及天然气的最小混相压力。实验结果表明，二氧化碳混相压力最小（31.8MPa），天然气次之（46.2MPa），氮气和空气混相压力较高，细管实验难以测定，通过软件模拟计算分别为62.1Mpa 和60.8Mpa。目前地层压力条件下（35.41～44.67MPa），注入二氧化碳可以实现混相，注入天然气可以实现近混相驱，这也解释了长岩心驱替实验中注入二氧化碳和天然气驱油效率较高的原因。但因二氧化碳气源问题，初步确定试验区块注入介质为天然气。

3 国内外实践表明注天然气开发效果显著

据2014 年世界EOR 调查统计，世界上天然气驱项目占EOR 项目总数的11%，产量占比9.7%。加拿大天然气混相驱一直在各种提高采收率方法中占主导地位，是世界上烃气项目最多的国家，2014 年拥有20 个烃气驱项目，占世界烃气驱项目总数的56%。近年来，国外也尝试天然气非混相驱和近混相驱的研究与现场试验，由于注入气体并非与地层油完全混相，对注入气的注入压力和组分等要求宽松，在现场相对容易实现，并且也能够取得较好的开发效果。

与国外相比，国内开展天然气驱研究和实践都相对较晚且发展缓慢，由于受气源和压缩机装备等制约，较长一段时期仅限于室内研究和小型矿场试验。近十几年，随着注气工艺技术的发展和认识的提高，注天然气技术有了一定发展，迄今为止，已在大庆、吐哈、长庆、中原、新疆、塔里木等油田进行了矿场试验，主要应用于水气交替驱、泡沫复合驱、混相驱及顶部注气重力稳定驱。

塔里木油田具有天然气资源丰富的先天优势，近年来开展了天然气驱室内研究及矿场试验。其中东河油田东河1CIII 油藏天然气驱项目取得较好阶段效果。

设计采用注气混相+辅助重力驱方式，在高部位部署注气井，中下部部署采油井，注入气重力超覆形成人工气顶，注气前缘向下稳定驱替，与原油多次接触混相，实现混相驱提高微观驱油效率、重力驱提高注气波及体积，从而大幅度提高采收率，方案设计比水驱采收率提高17.7%。2014 年7 月先导试验井组正式注气，DH1-6-10J 井口注气压力40.5MPa，日注气量6 万方，注气稳定。一线受效井注气响应迅速，DH1-H2 井注采对应，距离注气井近，受效明显。截止2015 年6 月阶段增油2.5 万吨，近3 年也保持较好效果。