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特超稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐提高采收率技术

特超稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐提高采收率技术. 2007 年 6 月. 主要内容. 前言. 一. 前言. 特超稠油开发技术及应用. 二. 研究区地质特征及开发现状. 三. 四. 注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理. 注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究. 五. 注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选. 六. 七. 典型井区转换开发方式研究. 八. 认识与结论. 前言. 研究的目的. 注氮气改善蒸汽吞吐效果在新疆、辽河、胜利等油田已有应用，取得了很好的效果；.

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特超稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐提高采收率技术

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  1. 特超稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐提高采收率技术特超稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐提高采收率技术 2007年6月

  2. 主要内容 前言 一 前言 特超稠油开发技术及应用 二 研究区地质特征及开发现状 三 四 注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理 注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究 五 注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选 六 七 典型井区转换开发方式研究 八 认识与结论

  3. 前言 研究的目的 • 注氮气改善蒸汽吞吐效果在新疆、辽河、胜利等油田已有应用，取得了很好的效果； • 大规模应用于克拉玛依九7+8区齐古组特超稠油油藏为国内尚属首次，其注氮适应性、作用机理、操作参数有待深入研究； • 开展特超稠油油藏注氮气提高采收率技术的数模科技攻关，为改善特超稠油开采效果，提高吞吐阶段采收率，减缓超稠油产量递减提供一条有效途径，同时对九7+8区及类似特超稠油油藏的开发提供技术支持。

  4. 主要内容 一 前言 特超稠油开发技术及应用 特超稠油开发技术及应用 二 研究区地质特征及开发现状 三 四 注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理 注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究 五 注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选 六 七 典型井区转换开发方式研究 八 认识与结论

  5. 特超稠油开发技术及应用 1.1 热采法 1.1.1 常规热采方法 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。 蒸汽吞吐 蒸汽驱 美国的克恩河油田和印度尼西亚的杜里油田 由常规火驱变为复合驱。例如， 利用水平井进行重力辅助火烧油层(COSH ，也译作燃烧超覆分采水平井) 、火驱与蒸汽驱复合驱等，从而提高采收率，提高经济效益 火烧油层

  6. 特超稠油开发技术及应用 1.1 热采法 1.1.2 蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD) 3 种方式:双水平井、水平井直井组合方式，单井SAGD 1.1.3 蒸汽与非凝析气推进(SAGP) 技术 将SAGD工艺改进，注入非凝析气(如天然气)。非凝析气与蒸汽一起从生产井上方的注入井注入。天然气在注入井上方的腔体内聚集，降低热损失。

  7. 特超稠油开发技术及应用 1.1 热采法 1.1.4　水平压裂辅助蒸汽驱(FAST) 技术 将成熟的水力压裂技术与蒸汽驱技术有机地结合起来，通过水力压裂在油层中形成可控制的水平裂缝来改善油层蒸汽驱的效果。 水平裂缝辅助蒸汽驱技术是用于开采中浅层(即可以形成水平裂缝油层)稠油油藏和特、超稠油油藏最为成功的技术之一。 1.1.5 间歇蒸汽驱 蒸汽驱注汽井采取注汽段时间再关井一段时间的非连续注汽，此时采油井一般仍采取连续开采方式生产。

  8. 特超稠油开发技术及应用 1.1 热采法 1.1.6一注多采技术 优选井间热连通性好的井组，选取1口中心井大注汽量间歇注汽，周围井依靠中心井注入能量连续生产，从而实现井组整体吞吐，扩大蒸汽波及面积，提高驱油效率，达到改善吞吐效果的目的。 1.1.7 多井整体蒸汽吞吐 把射孔层位相互对应、汽窜发生频繁的部分油井作为一个井组，集中注汽，集中生产，以改善油层动用效果的一种方法。原理为利用多井集中注汽、集中建立温度场，提高蒸汽的热利用率。

  9. 特超稠油开发技术及应用 1.2 冷采法 1.2.1 物理法冷采 出砂冷采 1.2.2 化学冷采 井筒化学降粘、油层化学降粘解堵、洗井液中加降粘剂 化学吞吐 溶剂蒸气抽提(Vapex)

  10. 特超稠油开发技术及应用 1.2 冷采法 1.2.3 注CO2方法 机理主要有:降粘，促进原油膨胀，解堵，降低界面张力和溶解气驱。 1.2.4 注烟道气方法 将稠油热采的锅炉烟道气经过处理、增压后注入油层，与油层中的残留原油混溶成一种流体而驱替产出的三次采油方法。 1.2.5 露天开采技术 1.2.6 微生物采油

  11. 特超稠油开发技术及应用 1.3 稠油注氮气加蒸汽吞吐研究现状 • 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。 • 辽河油田 、克拉玛依、八面河油田面120区块、乐安特稠油油藏有应用，但象九7+8区类似粘度的油藏大规模开发还很少。

  12. 主要内容 一 前言 特超稠油开发技术及应用 二 研究区地质特征及开发现状 研究区地质特征及开发现状 三 四 注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理 注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究 五 注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选 六 七 典型井区转换开发方式研究 八 认识与结论

  13. 新疆九区齐古组油藏地质特征及开发现状 九区齐古组油藏位于克拉玛依市以东约45km处，九7+8区位于其西北部，含油面积9.3km2，地质储量3412×104t，是九区原油粘度最高的区块。 J3q3、J3q2、J3q1砂层组 J3q2： J3q22、 J3q21砂层 J3q22：J3q22-3、J3q22-2和J3q22-1单层 地面脱汽原油粘度(50℃)变化在1988～15153mPa·s之间，平均48847mPa·s。20℃时地面脱气原油粘度为121800mPa·s。 Pi=1.8MPa，压力系数0.91，Ti=18℃。能量弱，无自喷能力。

  14. 地质特征及开发现状 开发简况 九8区于1987年、1989年开辟了两个吞吐试验区 1991～1992年在九8区J232井附近采用反五点井网生产 1993～1997年开辟了5口大井眼井组和水平井试验区 1998年九8西反九点70×100m井距，2000年12月扩边 2005年采用70m井距正方形井网部署开发井748口，动用地质储量1369×104t，可采储量383×104t，2005年实际投产的扩边井数为359口。 2006年计划实施九7区主力区域，钻新井200口，利用老井5口，建产能井205口。截止到2006年9月，2006年实际投产扩边井数为92口。

  15. 地质特征及开发现状 开发现状 截止2006年9月，九7+8区动用面积6.33km2，动用地质储量2201.5×104t，总井数906口(含报废井62口)，其中吞吐采油井857口，汽驱注汽井9口、汽驱采油井40口 九7+8区生产数据表 2006年9月九7+8区月注水平7027t/d，产液水平5692t/d，产油水平1265t/d，月度含水78%，月度油气比0.18。

  16. 地质特征及开发现状 6#供热站 5#供热站 注氮气设备 3#供热站 典型井区选择及其蒸汽吞吐效果 氮气辅助蒸汽吞吐生产的980141井组 两个研究区位置图 未注氮的980120井组

  17. 地质特征及开发现状 典型井组吞吐效果分析 未注氮井组共24口井,于2005年6月投产,注蒸汽1~3轮 注氮井组共9口井，于2005年9月投产，注蒸汽1~2轮 两井组效果对比表 未注氮井组生产周期过短，如980119井第一周期只有70天；油汽比较低，全井组累计油汽比为0.1，最低的井是980119井0.02 注氮井组累计油气比为0.3，回采水率0.49，注氮气延长了单井的生产周期，有效提高了油井利用率和油井生产时率

  18. 主要内容 一 前言 特超稠油开发技术及应用 二 研究区地质特征及开发现状 三 四 注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理 注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理 注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究 五 注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选 六 七 典型井区转换开发方式研究 八 认识与结论

  19. 注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理 已开发特稠油油藏注氮改善开发效果的机理 (1)保持地层压力，延长吞吐周期 原油粘度为48000MPa.s时产量对比曲线 原油粘度为48000MPa.s时平均压降对比曲线 混氮井产量曲线下降慢，可使吞吐时间延长两个月。

  20. 机理 已开发特稠油油藏注氮改善开发效果的机理 (2)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。 注入不同量的气体时原油体积膨胀能力

  21. 机理 已开发特稠油油藏注氮改善开发效果的机理 (3)界面张力降低可以提高驱油效率 界面张力计算结果 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.

  22. 机理 已开发特稠油油藏注氮改善开发效果的机理 (4)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。 数值模拟： 井深1000m 井口注汽压力15MPa 温度343℃ 蒸汽干度0.7

  23. 机理 已开发特稠油油藏注氮改善开发效果的机理 (5)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。 (6)注氮气提高回采水率 氮气和蒸气一起注入到油藏，在回采过程中，由于压力下降、气体膨胀，起助排作用。改善多周期的开发效果。 (7)注氮气提高剖面动用程度 注蒸汽过程中加入氮气和耐高温化学泡沫剂，可扩大垂向动用程度。

  24. 机理 九7+8特超稠油油藏注氮改善开发效果的机理 （1）原油粘度下降及膨胀机理：氮气在新疆九7+8区齐古组超稠油中的溶解度较小，氮气溶解降粘率及膨胀系数不十分显著，注氮气溶解降粘和膨胀作用不是改善蒸汽吞吐效果的主要机理。 （2）泡沫油机理：注入氮气后，氮气虽然少量溶解与超稠油中，但当进行吞吐生产时井底压力下降，气体从原油中析出，对于超稠油，溶解在原油中的气体以微气泡的形式存在而不易脱出，即形成泡沫油，而泡沫油的粘度比原始的超稠油粘度低很多，这对超稠油吞吐开采是非常有利的。

  25. 机理 九7+8特超稠油油藏注氮改善开发效果的机理 （3）增加地层弹性能量，有助于回采：注入的氮气增加了油藏能量，在吞吐回采过程中，溶解在油中的氮气改善油的渗流阻力，呈游离状态的氮气形成气驱，增加了驱动能量。 （4）改善蒸汽波及体积：注蒸汽后紧接着注氮气或蒸汽氮气同注时，氮气携带部分热量迅速进入油藏深部和上部，增加了蒸汽的波及体积。 该区采用蒸汽、氮气混注隔热作用不明显，地层压力低造成低界面张力的可能性小，靠低界面张力助排的作用较弱。

  26. 主要内容 一 前言 特超稠油开发技术及应用 二 研究区地质特征及开发现状 三 四 注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理 注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究 注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究 五 注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选 六 七 典型井区转换开发方式研究 八 认识与结论

  27. 注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究 1、模型的建立 (1)注氮气井组 以980141井为中心，9口井，模拟面积0.0441km2 垂向上划分7个层，其中第1、3、5、7为隔层，第2、4、6层为生产层模拟J3q22-1、J3q22-2、J3q22-3层 不均匀网格：x×y×z= 30×36×7=7560个

  28. 敏感因素—历史拟合 1、模型的建立 (2)只注蒸汽井组 以980120为中心井，24口 模拟面积共0.155km2 垂向上划分7个层，其中第1、3、5、7为隔层，第2、4、6层为生产层模拟J3q22-1、J3q22-2、J3q22-3层 不均匀网格：x×y×z= 40×38×7=10640个

  29. 敏感因素—历史拟合 参数准备 各井点静态参数如砂层厚度、有效厚度、孔隙度、渗透率、饱和度等取自地质研究成果； 岩石、流体热物性参数

  30. 敏感因素—历史拟合 参数准备 原油粘温关系 未注氮井组50℃时粘度7078mPa.s,注氮井组50℃时粘度2181mPa.s。 动态数据 按实际生产、注入数据录入，未注氮井组自2005年6月15日至2006年6月30日，共380天，注氮井组自2005年9月3日至2006年6月30日，共300天。

  31. 敏感因素—历史拟合 2、历史拟合 主要拟合了井组及单井的累产油、累产水、累产液、日产量，以压力及含水率作参考 。

  32. 敏感因素—历史拟合

  33. 敏感因素—历史拟合

  34. 敏感因素—历史拟合 对单井主要进行了累油、累水的拟合，单井拟合率大于95%

  35. 敏感因素—历史拟合 拟合误差分析 注氮井组拟合结果统计 未注氮井组拟合结果统计 油藏参数可以反映油藏的特征，可靠性高，可用于下一步的预测

  36. 敏感因素—历史拟合 注氮井组主力层剩余油分布 J3q22-2层 J3q22-1层

  37. 敏感因素—历史拟合 注氮井组主力层压力分布 J3q22-2层 J3q22-1层

  38. 敏感因素—历史拟合 吞吐周期少，加热范围小 J3q22-2层 J3q22-1层

  39. 敏感因素—历史拟合 未注氮井组主力层剩余油分布 J3q22-2层 J3q22-1层

  40. 敏感因素—历史拟合 未注氮井组主力层压力分布 J3q22-2层 J3q22-1层

  41. 敏感因素—历史拟合 未注氮井组主力层温度分布 J3q22-2层 J3q22-1层

  42. 注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究 3、注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究 在历史拟合的基础上，建立了单井模型，用注氮井全组模型及单井模型，研究了注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素，主要包括韵律、油层厚度、垂直渗透率与水平渗透率的比等地层参数。 (1)单井模型建立 以980156井为基础建立了单井模型，网格数为11×11×7=841个，剖面上分七个层，平面网格长度2~10m 单井模型网格图

  43. 敏感因素 • 不同韵律的影响 以注氮井组为基础，均质模型渗透率为1500×10-3µm2，正韵律模型渗透率自上而下依次为1300、1500、1700×10-3µm2，反韵律模型渗透率自上而下依次为1700、1500、1300×10-3µm2。 不同韵律对开采效果的影响

  44. 敏感因素 不同韵律对开采效果的影响 正韵律地层抑制了蒸汽及氮气的超覆，较反韵律及随机韵律地层波及范围大，但不如均质地层波及效果好。 不同韵律地层的累产油对比

  45. 敏感因素 • 油层有效厚度的影响 注氮井组3个层平均有效厚度11.3m，第J3q22-3层射开的井很少，上面两个层的平均效厚13.9m。以注氮井组为基础模拟了油层有效厚度分别为原模型、15m、20m和30m时的开发效果 不同有效厚度对开采效果的影响

  46. 敏感因素 不同有效厚度对开采效果的影响 不同有效厚度对开采效果的影响

  47. 敏感因素 • 垂向渗透率和水平渗透率比值的影响 以单井模型为例模拟了渗透率比值分别为：0.001、0.01、0.1、0.5、1.0五种情况 渗透率比值对开发效果的影响 • kv/kh<0.1时，kv/kh↑，累油、油汽比增大，说明kv增加，增加了波及范围和驱油效率 • kv/kh〉0.1时则相反,这是因为kv过高,注入气体超覆严重,影响了平面上的波及范围,造成采油量的降低。总体影响不大

  48. 主要内容 一 前言 特超稠油开发技术及应用 二 研究区地质特征及开发现状 三 四 注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理 注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究 五 注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选 注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选 六 七 典型井区转换开发方式研究 八 认识与结论

  49. 水的摩尔质量 0.018 kg/gmol 水的质量密度1000 kg/m3 1mol蒸汽体积为22.4L 忽略Z 与蒸汽混注，P=11MPa，T=300℃ 注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选 1、混溶比的优选 结合物模实验成果，以单井模型为基础，计算了蒸汽与氮气摩尔比(称混溶比)分别为：1:0.2、1:0.45、1:0.5、1:0.55、1:0.7、1:1以及单纯注蒸汽气七种情况。 氮气注入量计算： 摩尔密度55555.56 gmol/m3 其体积为1244.4m3 1t蒸汽(冷水当量)=55555.56mol蒸汽 设混溶比1:x 1t蒸汽对应55555.56xmol、1244.4x m3氮气 1t蒸汽对应22.7x m3 N2

  50. 参数优选 不同混溶比下的开采效果（6周期）

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