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浅析稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐的应用—化工管理2016年12月浅析稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐的应用—化工管理杨凯（辽河油田欢喜岭采油厂热注作业一区，辽宁盘锦124010）摘要：注氮气可以改善蒸汽吞吐效果，目前在国内新疆、辽河、胜利等油田已有应用，取得了很好的效果。
开展稠油油藏注氮气提高采收率，尤其是辽河油田，多数为稠油油藏，吞吐注蒸汽的过程中注入氮气，有效减缓稠油产量递减，本文结合其注氮适应性、作用机理、操作参数进行粗浅的探索。
关键词：辽河油田；稠油油藏；蒸汽吞吐；采收率；氮气；蒸汽；采收率目前我国已开发油田的标定采收率为32.3％，仍然有60%以上的地质储量需要采用新工艺、新方法、注入新介质进行开采，提高采收率有较大的余地。
提高采收率工作是油田开发工作者永恒的主题。
目前蒸汽吞吐使用各种助剂改善吞吐效果，助剂主要有天然气、氮气、溶剂(轻质油)及高温泡沫剂(表面活性剂)，生产周期延长，吞吐采收率由15%提高到20%以上。
20世纪70年代美国和加拿大不仅开展了室内实验，而且对不同的油藏进行了注氮气开发。
89年我国开始了注氮气开发油田的实验，到90年代中期，由于膜分离制氮技术在中国的发展，为氮气在油田开采上的应用提供了有利条件。
目前辽河油田、克拉玛依稠油油藏应用广泛。
1注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理通过氮气加蒸汽注入稠油油藏，保持地层压力，延长吞吐周期，通过实践数据可使吞吐时间延长1~2个月。
原油溶气膨胀，改变饱和度分布，加快原油排出。
随着注入气量的增加，原油溶解气膨胀相当于增加了地层含油饱和度，也提高了油相的相对渗透率。
底部含油饱和度较高，溶气膨胀是注氮气提高采收率的一个重要原因。
界面张力降低可以提高驱油效率，油氮气的界面张力比油水之间的界面张力降低了近70%，有利于提高驱油效率.注氮气减小热损失，环空注氮气，可改善隔热效果，提高井底蒸汽干度,降低套管温度，保护套管。
注氮气增加波及体积，在注蒸汽的同时注入氮气，在油层中可扩大加热带。
200目前，我国开采的原油由于其黏度较高，我们称之为稠油。
稠油是所含的胶类物质和沥青类物质比例较大的原油。
其主要特性是质量重、黏度大，也有人称之为“重油”，由于稠油的这些特征，在开采的过程中稠油的开采难度要比常规的轻质原油开采难度大得多。
在我国目前的油气资源分布中，稠油的储量是十分丰富的，具有十分可观的开采价值。
1 热力采油技术现状稠油热采主要是通过各种措施来提高油藏的温度，从而可以降低原油的粘度达到提高采收率的目的。
通过多年的研究我国常规的热力采油技术研究主要有如下几个方面：（1）蒸汽驱油技术。
蒸汽驱油技术主要是利用热蒸汽的驱替能量来升高油层的温度，从而将油气井的产能提高的一种措施。
具体的操作是往注入井注入蒸汽后，通过注入井与采油井之间的连通通道形成一条热蒸汽的驱替通道，从而使得该通路中的油气资源温度上升，流速增加，进而达到提高采收率的目的。
由于蒸汽吞吐的使用次数是有限制的，对于一些采用蒸汽吞吐已经达到极限的采油井筒来说，最佳的采油工艺就是采用蒸汽驱油技术，才能进一步的提高油藏的采收率。
（2）火烧油层采油技术。
火烧油层采油技术指的是往油层中注入助燃物，油层中的一些可燃物在阻燃物的帮助下，通过燃烧带来传递的热能，将油层中的稠油物质开采出来，从而达到顺利将稠油开采出来的目的。
注入的阻燃物一般是氧气，利用其能够自燃的特点或者采用其他的点火装置将氧气点燃，使井底形成一条燃烧带，利用所燃烧释放的热量使稠油的黏度降低，然后顺利的将稠油采出，采用该种技术所采出的油品重组分相对较高。
（3）蒸汽辅助重力热采油技术。
蒸汽辅助重力热采油技术是目前新研发的一种针对稠油开采的新技术，该技术的出现对于稠油开采来说具有极大的推动作用。
蒸汽辅助重力热采油技术主要是采用蒸汽的热能将热传导和热气流有机的结合起来，然后在原油自身的重力作用下开采出稠油。
尤其在水平井中可以进一步的提高采油速度。
采用该种技术可以大幅度的将稠油的开采效率提高，所采出的原油的品质也较好。
81稠油蒸汽驱开发技术研究与应用杨纪超 辽河油田分公司【摘 要】稠油油藏实施蒸汽吞吐开发末期，受采出程度高、地层压力低等因素影响，地层中无充足能量驱替井间剩余油，难以进一步提高采收率。
本文以G油藏为例，针对其蒸汽吞吐末期产量递减快问题，开展了蒸汽驱先导试验，对试验中存在问题开展了一系列开发技术对策研究，并将研究成果应用于现场实践，取得较好效果，日产油量大幅度上升，为下步蒸汽驱规模实施奠定基础。
【关键词】蒸汽驱；开发技术；研究与应用一、概况G油藏为中厚互层状纯油藏，含油面积2.45Km 2，地质储量1826.5×104t，标定采收率35.2%，平均孔隙度22.5%，平均渗透率430mD，呈现高孔高渗特征，纵向上发育30-30套小层，平均单层厚度3.2米，平面上发育稳定，连通性好。
油藏2004年投入开发，以150米井距规划部署蒸汽吞吐直井网，先后经历上产、稳产、递减三个阶段，蒸汽吞吐开发末期共有油井550口，开井450口，日产液2905.6吨，日产油542吨，平均单井日产油1.2吨，综合含水81.3%，年产油14.5×104t，采油速度0.8%，地质储量采程度28.5%。
整体来看，蒸汽吞吐开发末期，G油藏处于低产油量中高含水阶段，剩余可采储量122.4万吨，开发潜力较大。
二、蒸汽驱先导试验存在问题G油藏蒸汽吞吐开发末期，相比原始状况，地层压力、含油饱度、地层温度均发生变化，如表1所示，表明油藏各小层间连通性较好，经多年开发后，重新建立压力场、含油饱和度场及温度场，为转入蒸汽驱开发奠定了基础。
表1 蒸汽吞吐末期相关参数对比表分类地层压力系数含油饱和度%温度℃近井地带连通井间近井地带连通井间近井地带连通井间原始 1.0～1.0765～7065～70目前0.3～0.40.5～0.60.35～0.380.45～0.5580～9070～75自2015年以来，先后转入蒸汽驱8个井组，初期见到效果，平均单井日产油量由蒸汽吞吐末期1.2吨上升至2.1吨，但也面临着热连通慢、平面上受效不均、纵向上储量动用状况差等问题，亟需解决。
稠油油藏蒸汽驱耐高温堵剂类型及汽窜封堵工艺的研究现状、存
在问题及对策
前言
中国稠油资源较为丰富，陆上稠油资源约占石油总资源量的20%以上。
最新研究表明，我国稠油预测资源量197x10gt，己探明稠油地质储量18.1x10gt，己动用地质储量11.93x10gt，剩余未动用地质储量6.14x10gt。
主要分布在西藏、青海、新疆、四川、内蒙、广西、浙江、贵州等地约250x10gt。
目前己经建立了新疆油区、辽河油区、胜利油区和河南油区四大稠油开发生产区。
稠油热采的主要方法有蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层、热水驱等。
其中蒸汽吞吐作为一种相对简单和成熟的热采技术己广泛应用于稠油开采中，成为稠油开采的主要方法。
目前我国稠油开发方式所占比重为蒸汽吞吐(约占78%),蒸汽驱(约占10%)和常规水驱(12%)等。
蒸汽吞吐是单井作业，对各种类型稠油油藏地质条件的适用范围较蒸汽驱广，经济上的风险比蒸汽驱开采小得多，因此蒸汽吞吐通常作为油田规模蒸汽驱开发之前的先导开发方式，以减少生产的阻力和增加注入能力。
此外，对于井间连通性差、原油粘度过高以及含沥青砂，不适合蒸汽驱的油藏，仍将蒸汽吞吐作为一种独立的开发方式，因而它在稠油开发中占有重要的地位。
在热力开采过程中，受蒸汽超覆、平面指进和储层非均质性等因素影响，经过多轮次蒸汽吞叶开采的油井，其层间矛盾和平面矛盾口益突出，出现高低渗透层的吸汽差异:高渗透层为强吸汽层，低渗透层为弱吸汽层，甚至不吸汽。
在高轮次吞叶阶段还会产生汽窜通道，导致井间汽窜干扰，而蒸汽驱开采必然加重这种趋势。
目前，解决这一矛盾最有效的方法之一就是应用高温调剖剂技术，通过解决蒸汽在纵向上和平面上的吸汽不均问题，达到改善吸汽剖面，提高稠油动用程度及采收率的目的。
所以此次调研将针对稠油油藏耐高温堵剂以及汽窜封堵工艺进行研究。
正文
1.耐高温堵剂的分类
根据封堵方法的不同，将油井调剖堵剂分为选择性堵剂和非选择性堵剂。
其中，选择性堵剂有水基、油基、醇基堵剂;非选择性堵剂有水泥浆封堵、树脂堵剂、硅酸盐堵剂、冻胶堵剂。
根据矿场实际，又将堵剂分为沉淀型无机盐类堵水化学剂、聚合物冻胶型堵水和调剖化学剂、颗粒型物理堵塞类调剖剂、泡沫类堵水和调剖化学剂、树脂类堵水化学剂、离子型堵水化学剂、耐高温堵水和调剖剂
7类。
其中，常见的抗高温堵剂又分为固体颗粒型调剖剂、抗高温凝胶类调剖剂、高温泡沫调剖剂。
在此主要调研了应用比较广泛的耐高温强化泡沫体系。
1.1 耐高温强化泡沫体系
研究表明，注蒸汽进行热采的同时一起注入泡沫流体可对油藏易发生蒸汽汽窜的层位实现较好的调剖，进而提高注入蒸汽对油藏内原油的动用程度，利用耐高温泡沫剂和氮气通过泡沫发生器实现地而发泡，然后将产生的泡沫流体注入油藏，使得油藏中气相的渗流能力减小，从而实现对油藏中发生汽窜的部位进行有效的封堵，使得注入的蒸汽也能够进入到油藏中的低渗透层位，增加蒸汽的波及而积，提高注蒸汽热采对稠油油藏的动用效率，改善油藏开发效果。
我们通过室内评价与室内实验的方法研究综合了泡沫与高温凝胶两种常用封堵手段优点的耐高温泡沫体系。
1.1.1耐高温强化泡沫体系作用机理
两种耐高温强化泡沫调剖体系的封堵机理类似，都是利用注蒸汽井层间及油藏内渗透能力的不同进行选择性封堵，如图1所示。
图1 耐高温强化泡沫体系对孔喉的封堵过程示意图
由图1(a)、1(b)可见，依靠泡沫流体在地层中对高渗透层位的优先选择封堵特性，泡沫会优先进入渗透性较高、吸汽量相对高的层位剖而，当泡沫进入这些层位时，孔隙喉道会对其有附加阻力形成贾敏效应，从而会对较大的孔喉进行封堵，这是泡沫体系进入油藏后形成的“第一次封堵”过程。
由图1(c)可见，随着注入蒸汽量的增加，借助油藏储层不断上升的温度作用，即当泡沫破裂时，原来形成泡沫液膜的拷胶或碱木素复配溶液会在高温下反应生成凝胶体，粘附在孔喉壁上，减小孔喉直径使通道变窄，从而增大了注入蒸汽在吸汽量相对高的储层的渗流阻力，实现对注汽井吸汽剖而和地层深部矛盾的调整，形成了泡沫体系进入地层的“第二次封堵”，从而达到提高注入蒸汽的利用率和注蒸汽井井间层位剩余油动用程度的目的。
1.1.2 耐高温强化泡沫体系在稠油开发中的优点
(1)耐高温强化泡沫体系综合了高温凝胶和泡沫的优点，使其可以携带更多凝胶，并更加均匀流入高渗层位，强化了体系稳定性，极大增强了该体系的
调剖性能，适用性广。
(2)强化泡沫体系具有成胶强度较高、配制及施工简便、可变化成胶时间、封堵性好、有效时间长等优点，能满足现场调堵施工的需要，但应用时需考虑到热降解、岩石表而吸附等因素导致的发泡剂损失，因此需加大发泡剂剂量。
(3)利用三维物理模型，通过实验模拟提高稠油油藏采收率可以发现，伴随蒸汽分别注入两种强化泡沫体系都能够提升其采收率，同时含水率得到大幅度的降低。
2.汽窜封堵工艺
2.1汽窜现象以及对对采收率的影响
对于稠油油藏在经过多轮次蒸汽吞吐之后，转入蒸汽驱阶段，然而随着注汽量的增加和注汽速度的提高，汽窜现象的出现是制约采出程度提高的主要矛盾，一旦发生汽窜，就会出现油藏加热不均匀，从而导致蒸汽波及体积小热效率低，经济效益差等问题，当发生汽窜时，蒸汽单方向突进，造成油层动用状况不均，影响整体开发;蒸汽直接从生产井窜出，损失热能，汽窜井排液量增加，注采井间温度升高，出砂严重，有时导致边水突进，影响生产等。
2.2防治汽窜问题新措施的提出
蒸汽驱采用面积井网形式，由注入井连续注汽，生产井连续采出原油，图1蒸汽驱采油原理图。
图1 蒸汽驱采油原理图
当注入的蒸汽由注入井向生产井推进时，形成如图2所示的不同的流体饱和度带，在蒸汽带A中，由于受到最高温度的作用，其饱和度降到最低，这里实际是残余油饱和度So。
在蒸汽的蒸馏作用下，油的蒸馏组分从蒸汽带运移到热凝析带(B,C，并在蒸汽前沿的前面形成一个轻质馏分的溶剂墙B，可流动油被蒸汽A和热水C 向前沿推进，当注入的蒸汽凝析并冷却到油藏温度(冷凝析液带)时，它的前面形成一个油墙，该带中的含油饱和度比初始含油饱和度还高，D为油墙一冷凝析带，最后为E油藏流体带，该带中的温度和饱和度接近初始状况，S。
为油藏剩余油饱和度，从注入井到生产井，剩余的油饱和度是不同的，井间区域仍然有很大潜力可挖。
因此提出的新措施如下：
（1）对区域进行注采剖面的对比，即吸汽剖面和产出剖面的对比，监测层系的动用情况，在未发生汽窜时，进行循环转注开采，此蒸汽驱的转注类似于注水开采中的转注，即注入井转为生产井，生产井转为注入井。
略有不同的是在此为循环转注，并且尽可能保持较低注汽速度，同时确保油藏形成热连通。
（2）转注的时机，对产出井进行适时的监测，了解其各层的产出情况。
由于生产井中若出现压力下降和产量峰值，这是注蒸汽开采的产量峰值点，随后将会发生蒸汽突破、产油量下降、油汽比降低，此时已为最晚的转注时刻，在此之前进行转注可以避免过早的蒸汽单向突破。
（3）在多轮次的转注驱后若产量衰竭，在此不提倡无限制的提高注汽速度和注汽量来提高产量，此时可以研究井间的剩余油分布规律，适当部署一些加密井，先吞吐引产后转汽驱，同时也采用循环转注法开采以确保稳产高产。
