稠油注氮气蒸汽吞吐提高采收率工艺技术汇编

稠油注氮气蒸汽吞吐提高采收率工艺技术汇编前言注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选典型井区转换开发方式研究认识与结论六八七主要内容前言一二三四五注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理研究区地质特征及开发现状特超稠油开发技术及应用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；前言研究的目的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。前言注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选典型井区转换开发方式研究认识与结论六八七主要内容一二三四五注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理研究区地质特征及开发现状特超稠油开发技术及应用特超稠油开发技术及应用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。蒸汽驱美国的克恩河油田和印度尼西亚的杜里油田火烧油层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SAGD1.1.3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。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。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。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化学冷采化学吞吐井筒化学降粘、油层化学降粘解堵、洗井液中加降粘剂溶剂蒸气抽提(Vapex)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1.3稠油注氮气加蒸汽吞吐研究现状特超稠油开发技术及应用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。前言注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选典型井区转换开发方式研究认识与结论六八七主要内容一二三四五注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理研究区地质特征及开发现状特超稠油开发技术及应用研究区地质特征及开发现状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。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。J3q3、J3q2、J3q1砂层组J3q2：J3q22、J3q21砂层J3q22：J3q22-3、J3q22-2和J3q22-1单层开发简况九8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。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口分区累积注汽(104t)累积产油(104t)累积产液(104t)井日产水平(t/d)油汽比含水(%)采出程度(%)九7区155.601730.7665111.12242.30.20727.3九8区781.5501164.4143706.43841.80.21779.2合计937.1518195.1808817.56081.90.21768.92006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。九7+8区生产数据表地质特征及开发现状典型井区选择及其蒸汽吞吐效果两个研究区位置图地质特征及开发现状5#供热站3#供热站6#供热站注氮气设备氮气辅助蒸汽吞吐生产的980141井组未注氮的980120井组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井组吞吐轮次累注蒸汽t累注氮气m3累积产油t累积产水m3油汽比回采水率未注氮2~3103221010621441870.100.43注氮1~2235372597367137123090.300.52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两井组效果对比表地质特征及开发现状前言注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选典型井区转换开发方式研究认识与结论六八七主要内容一二三四五注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理研究区地质特征及开发现状特超稠油开发技术及应用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(1)保持地层压力，延长吞吐周期已开发特稠油油藏注氮改善开发效果的机理原油粘度为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。(2)原油溶气膨胀，改变饱和度分布，加快原油排出图25不同注入量的气体时，原油体积膨胀能力1.0051.011.0151.021.0251.031.0351.041.0451.051.05501020304050体积浓度膨胀系数注入不同量的气体时原油体积膨胀能力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。机理已开发特稠油油藏注氮改善开发效果的机理温度压力界面张力(mN/m)℃MPa实验计算油+水3030.5-油+气308.908.9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.(3)界面张力降低可以提高驱油效率已开发特稠油油藏注氮改善开发效果的机理机理环空注氮气，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。(4)注氮气减小热损失1942292100050100150200250300井底干度套管温度环空为水环空为氮气数值模拟：井深1000m井口注汽压力15MPa温度343℃蒸汽干度0.7已开发特稠油油藏注氮改善开发效果的机理机理(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。已开发特稠油油藏注氮改善开发效果的机理机理九7+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。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。九7+8特超稠油油藏注氮改善开发效果的机理该区采用蒸汽、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。机理前言注氮气改善蒸汽吞吐效果参数优选典型井区转换开发方式研究认识与结论六八七主要内容一二三四五注氮气改善蒸汽吞吐油藏敏感因素研究注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理研究区地质特征及开发现状特超稠油开发技术及应用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(2)只注蒸汽井组以980120为中心井，24口模拟面积共0.155km2不均匀网格：x×y×z=40×38×7=10640个敏感因素—历史拟合垂向上划分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1、模型的建立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、流体热物性参数岩石压缩系数，1/MPa0.073岩石热传导率，kJ/(m.day.C)138.1岩石体积热容，kJ/(m3.C)2540上下覆岩石盖层体积热容，kJ/(m3.C)2400上下覆岩石盖层热传导率，kJ/(m.day.C)200原油相对密度，f0.956油藏原始温度，℃18原油压缩系数，1/MPa9.3×10-4原油热膨胀系数m3/m3·℃2.28×10-4原油比热kJ