新疆准噶尔盆地莫北油藏CO2吞吐注入工艺研究

李国庆 崔喜江 谢磊 代星

摘 要：新疆准噶尔盆地莫北地区三工河组油藏开发过程中存在水驱采出程度低[1]，油井供液不足的问题。2018年以来开展CO2吞吐试验取得较好的效果，存在规模化推广应用的可能性，针对莫北地区油藏普遍埋深大，原始地层压力高的特点，制定合理高效的CO2吞吐注入工艺，避免可能造成的井控风险和管柱腐蚀结垢问题。

关键词：莫北油藏;特低渗油藏;CO2吞吐工艺

0 引言

近年来，油田注CO2吞吐提高采收率技术正日益受到重视。国内外室内实验和现场应用表明CO2吞吐技术适应于多种油藏类型，在连通性差的低渗透油藏及面积有限的小断块油藏适应性更好。理论研究表明，CO2能进入大于细微孔喉，大幅提高洗油效率。

CO2主要作用机理有：①降粘作用;②膨胀作用;③酸化解堵作用;④改善界面张力作用[2]。

新疆准噶尔盆地莫北三工河组油藏，埋深大，小断块多，油层厚度适中，适宜于开展CO2应用措施[3]，礦场实践也取得较好效果。针对CO2吞吐注入工艺方面的研究相对较少，参考东部地区油田的矿场实践经验，多集中在选井条件和注入参数的优化设计[4-6]，对于注入配套工艺方面的探讨较少。

1 油藏概况

莫北油藏构造上位于准噶尔盆地腹部莫北凸起上，东西两侧分别为准噶尔盆地两大生油凹陷东道海子北凹陷和盆1井西凹陷，具有两面临凹的特点，构造位置非常有利。油藏目的层三工河组顶面构造形态为向东北抬升的单斜，发育多条陡直的正断裂，倾角60°～80°，主断裂走向以北东--南西向为主，受主断裂和小断裂的切割形成多个断块圈闭。实施CO2吞吐目标区块油层中部埋深一般在4200m以上，平均有效厚度11m，有效孔隙度11%，有效渗透率5.2mD，原始地层压力41.4MPa，原始地层温度103.8℃。饱和压力39.7MPa，属于断块控制的正常温度压力系统的特低渗饱和油气藏。地面原油密度0.86g/cm3，地面原油粘度12MPa.s。目前绝大多数都采用机抽生产，泵挂深度一般在1600m-2200m范围，井口多采用普通机抽井口或偏心井口。CO2吞吐措施井均选择油井，地下亏空较大，压力保持程度低于70%，矿场吞吐实践表明CO2注入压力在15MPa以内。

2 注入工艺研究

2.1 井口转置选型

井口压力级别参照标准GB/T22513-2013《石油天然气工业 钻井和采油设备 井口装置和采油树》关于井口压力等级的划分标准，目前共有13.8MPa（2000Psi）、20.78MPa（3000Psi）、34.5MPa（5000Psi）、69.0MPa（10000Psi）、103.5MPa（15000Psi）、138MPa（20000Psi）六个等级。根据井口允许的最大工作压力，选择安全系数通常为1.3～1.5倍，因此注气井口应选择耐压35MPa型号，即选择耐压34.5MPa级别，即5000Psi采气井口。

考虑到现场注气最低温度为-20℃，标准SY/T5127-2002中温度级别P级规定温度范围为-29度-82度，温度等级满足注气温度要求。不论是连续注入CO2或水气交替，不可避免地会见水而对井口产生腐蚀。根据标准GB/T22513-2013《石油天然气工业 钻井和采油设备 井口装置和采油树》中的井口材料选择依据，井口材料应当选择EE级。

2.2 井口选型及装置设计

综合前面压力级别、温度等级、材料等级条件，建议选择KQ65/35井口作为注入井口，其性能参数见表1。

2.3 注入井油管选择

油田CO2吞吐采取纯液态CO2注入，钢材在没有水的情况下腐蚀速率很低[7]，且单井吞吐注CO2量较低，结合国内外其他油田的经验，综合平衡安全、经济等因素，油管材料可选择N80常规材质油管。

2.4 井下工具组合

若采用带封注CO2管柱，注气封隔器需满足以下技术要求：①胶筒具备一定的防腐能力和抗气爆性，能较长时间在CO2环境中保持稳定物化性质;②具有较好的气密封性和稳定性，在保证密封的同时还需防止管柱因温度和压力变化而蠕动。目前新疆地区气密性管柱配套工艺还难以实现，考虑到试验井注入量少、亏空大、预测注入压力低，采用光油管接喇叭口，Y211封隔器保护套管的施工管柱进行吞吐注入。

2.5 CO2注入施工步骤

注入CO2撬装设备地面流程连接使用专用高压管线、阀门、弯头、活接头及其他配件，由井口、注入泵、屏蔽泵至CO2液罐依次连接，管线长度要求井口至注入泵不宜大于20m，注入泵至屏蔽泵不宜大于5m（见图1）。试注阶段采用2t/h排量慢速注入CO2，待油管及油管一下井筒中充满CO2后，再逐级提高注入排量，井口压力平稳后按照方案设计排量注入。

3 认识

莫北油藏CO2吞吐采用KQ65/35井口，光油管接喇叭口，Y211封隔器保护套管的注入工艺，在矿场实践中保障了施工安全，无井控风险，未发现明显管柱腐蚀情况，实践证明可作为CO2吞吐标准化的注入工艺在本区推广。后期考虑简化井筒准备流程，节约修井作业费用。

参考文献：

[1]苟燕，高树生，彭永灿，胡志明，王丽影.新疆莫北油田水驱油机理与采出程度分析[J].大庆石油地质与开发，2013，32（3）：74-78.

[2]张怀文，张翠林，多力坤.CO2吞吐采油工艺技术研究[J].新疆石油科技，2006，4（16）：19-21.

[3]潘毅，高苗，谭龙，元福卿，陈旭，曲正天，丁名臣.三工河低渗油藏注CO2驱替机理及开发可行性优化设计[J].大庆石油地质与开发，2017，36（1）：124-128.

[4]程诗胜，王明才，刘松林.单井CO2吞吐技术效果评价及工艺认识[J].小型油气藏，2004，9（2）：56-59.

[5]刘炳官.复杂小断块油藏CO2吞吐工艺技术分析[J].特种油气藏，2006，13（1）：124-128.

[6]张国强，孙雷，孙良田，吴应川，李士伦.CO2吞吐工艺操作参数的整体优化设计[J].钻采工艺，2006，29（4）：47-50.

[7]占双林，苏灵君，苏德光.二氧化碳对油气田压力容器的腐蚀与防护措施[J].全面腐蚀控制，2013，27（1）：13-18.