断块油田注氮气方式的研究与实践

断块油田注氮气方式的研究与实践山东石油学会“注水开发老油田提高采收率接替技术研讨会”汇报人：温鸿滨胜利油田分公司现河采油厂2007.10断块油田水驱开发后期都面临高含水的问题，如何降低含水提高油藏采收率是国内外各大油田研究的重点。调研相关报道，注氮气技术在安全、成本方面具有优势，同时我厂也已具备注氮气相关设备，因此在进行相关室内实验的基础上，在断块油藏开展了不同方式的注氮气矿场试验，总结了一些经验。前言目录1.室内试验2、矿场试验情况2.1水气交替注入2.2氮气泡沫驱2.3氮气吞吐3、总结及认识油藏注氮气提高采收率的机理：1、氮气压缩系数大，注入氮气可有效补充和保持油藏压力。2、氮气部分溶解于原油，有一定膨胀和降粘作用。3、氮气向油藏顶部运移，通过重力分异作用可以驱替部分阁楼油。4、氮气在油藏中存在气阻效应，气体更易进入低渗透层，驱替束缚油，提高波及系数，同时气泡也有一定堵水作用。1、室内试验与地科院合作开展了《现河油区注N2提高采收率技术的研究与应用》项目研究，室内实验采用的样品:试验用油：根据提供的饱和压力和地层温度，用H75块油气配制的地层油；地层原油和产出天然气：河75-16井物性：粘度4.210mPa.s，密度0.8226g/cm3，天然气分子量18.72比重0.65，饱和压力8.64Mpa；试验用水：河74断块注入水，水型CaCl2总矿化度30370mg/l；实验用的岩心：河75-斜18实际地层岩心，取心深度为2731～2746m。岩心为长80cm，直径2.5cm，渗透率13.0×10-3μm2，孔隙度24.86%。1、室内试验1、室内试验可以看出，随着氮气溶解量的不断增加，地层油的体积系数逐渐增大，但增幅较小。说明氮气能够在一定程度上膨胀地层油、增加可动油，但能力有限。地层油体积膨胀量与N2溶解度曲线0246805101520体积膨胀量%N2溶解度m3/m31.1氮气对地层油膨胀降粘实验1、室内试验随着氮气溶解量的增加，地层油粘度逐渐降低，实验在30Mpa下最大降幅达到了21.3％左右，因此实验证明氮气的溶解可在一定程度上降低地层油粘度，改善地层油流动性。表明N2在膨胀地层原油、增加可动油方面能力有限，主要以增加地层的弹性能量为主。1.1氮气对地层油膨胀降粘实验3455101520253035压力(MPa)粘度(mPa.s)地层油氮气3.04氮气6.53氮气8.98氮气10.88氮气13.58溶解不同N2量的地层油粘度与压力曲线1、室内试验实验得到水驱最终采收率为26.16％，水气交替驱后再水驱的最终采收率为38.79％，提高12.63％；水驱之后气驱，含水明显下降，交替注水含水又有所上升。实验证明注氮气可以有效降低含水,提高油藏的最终采收率。1.2长岩芯水气交替物模实验实验采用长岩心复配地层油建立含油饱和度后用水驱至含水99.9％以上，然后进行氮气与水的交替注入，每个段塞均为0.1PV，共注入氮气0.4PV，然后再续水驱。2、矿场试验NPU1200/35型氮气注入系统2005.5购置2部车载式NPU1200/35型高压氮气注入系统性能：1.排量：1200m3/h2.注入压力：35MPa3.氧含量：＜5%注水井网相对完善水气交替注入无注水井小区块氮气泡沫驱封闭区块单井氮气吞吐倾斜厚油层重力排驱2、矿场试验2.1水气交替注入——增油机理1.降低水油流度比2、矿场试验随着氮气溶解量的增加，地层油的密度和粘度逐渐减小，尽管降幅有限，但仍可在一定程度上降低了油水的流度比，增加了后续水驱的波及系数。界面聚集水驱残余油以大孔隙中的油滴形式存在。水把油往孔隙中间驱赶，气把油往周围驱赶。界面流动气水向前推进，残余油沿气水界面向前流动。2.提高驱油效率（亲水地层）2、矿场试验2.1水气交替注入——增油机理前两个机理是油气水混合流动带驱油机理，本条机理是气驱油流动带机理。发生条件是油层厚，渗透性好，但此时易发生气窜，特别是平缓油层。3.通过重力分异采出顶部剩余油2、矿场试验2.1水气交替注入——增油机理2.1水气交替注入——选井条件1.正韵律油层（能够捕集气体）2.垂向渗透率＜200md（减缓重力分异与气窜，扩大三相混合流动带，减小油气混合带）3.存在地层倾角（高注低采，捕集气体）2、矿场试验2.1水气交替注入——矿场实验对应油井含水较高水井层间矛盾突出水井比油井高10-20米2、矿场试验2005.6开始实际注入9个段塞，其中注气五轮累计6.08*104m3(标方)，折算地下体积为350m3，注水1492m3，气水比为1：4.26。在交替注入过程中，受管柱流体重力影响，注气压力要高于注水压力，同时压力升幅也较大。2、矿场试验注气中停顿后持续上升前两次：上升下降并稳定段塞注入内容注入量（m3）最高压力(MPa)1注气4600031.62注水184123注气640033.54注水340115注气2800346注水927177注气2470358注水41199注气24003210注气74532.5水井河75-8效果2.1水气交替注入——效果分析2、矿场试验在多轮次混气交替注入过程后，日注水量持平的情况下，注水压力有明显的上升，证实了水气混合段塞对地层具有调堵作用。油井河75-斜16效果2.1水气交替注入——效果分析2、矿场试验河75-斜16主要表现为：液量上升由20.7吨上升到27.0吨，含水下降含水由66%下降到55%，液面回升由1334米回升到1250米。说明能量得到了有效补充。油井河75-6效果2.1水气交替注入——效果分析井组内对应油井河75-6井主要表现为：液量不变，动液面稳定，含水由50％下降至43%左右，由于注气量有限，后期含水又出现反弹，累计增油301吨。2、矿场试验2.2氮气泡沫驱——增产机理氮气对岩石非润湿占据大的孔隙空间驱替效率低气油粘度差大气油流度比大易气窜氮气泡沫驱仅用于中高深油藏，无法注水开发小区块，加入泡沫防止气窜。2、矿场试验1.缩颈分离2.液膜隔断3.液膜滞后气体气泡气泡缩颈分离及液膜隔断都是把一些气体推成不连续相，产生较大的阻力液膜滞后主要通过阻塞气体通道而降低气体渗透率泡沫在孔隙介质中的运移方式泡沫视粘度大界面活性遇水稳定，遇油不稳定提高波及体积选择性封堵提高采收率提高驱油效率2、矿场试验2.2氮气泡沫驱——增产机理2.2氮气泡沫驱——选井条件无法注水开发的中高渗小区块注采井组相对封闭高注低采正确错误氮气氮气有利于气体捕集易发生气窜2、矿场试验油层垂深对比符合高注低采制定注泡沫措施防止气窜无注水井进行能量补充2.2氮气泡沫驱——矿场实验2、矿场试验2.2氮气泡沫驱——矿场实验2、矿场试验2005.10.31--11.6共注入氮气8.97*104m3(标方)，加入泡沫剂6t。1.注泡沫前注气压力稳定在6.5MPa左右。注泡沫后最高压力12MPa。2.在加入泡沫剂后，注气压力明显上升，泡沫起到了堵塞大孔道，提高气流阻力的作用。2.2氮气泡沫驱——效果分析2、矿场试验液量上升含水下降河100-斜35河68-侧斜3141.河100-斜35井在5天后由于套管气大发生气锁而不能正常开井。认为已经发生气窜。2.套管气分析：氮气量上升，烃类气量下降，反应了气窜的过程。010203040506070809010月5日10月9日氮气烃类气2.2氮气泡沫驱——效果分析2、矿场试验虽然对应油井含水大幅度下降，但油井井下距离过近造成气窜，下步需要进一步研究加入泡沫剂的时机、用量等参数。⑴补充地层能量⑵抽提与携带⑶控制底水2.3氮气吞吐——增产机理2、矿场试验封闭断块；残余油饱和度高油层较厚（＞5m）；正韵律（垂向渗透率＞200md）2.2氮气吞吐——选井条件2、矿场试验河71-斜8井构造图①层位：沙二1+2油层深度：2197.1－2239.0/7.1/2②措施前产量：9.2*0.2*97.5%形成气顶控制含水能量差地层封闭2.2氮气吞吐——矿场实验2、矿场试验河71－斜8井2005.11.9—11.13累注氮气11*104m3(标方)，地下1087m3，最高注入压力25MPa，稳定注入压力11.5MPa。河75－斜34井2006.1.21－4.14累注氮气34.9*104m3(标方)，地下5128m3，最高注入压力28MPa，稳定注入压力9MPa。2.3氮气吞吐——矿场实验2、矿场试验河71斜8注气过程曲线0510152025020406080100注入时间（h）注入压力（MPa）020000400006000080000100000120000累注量（NM3）河75-斜34注气过程曲线0510152025300100200300400注入时间（h）注入压力（MPa）0100000200000300000400000累注量（NM3）2.3氮气吞吐——效果分析2、矿场试验注气井措施见效油井统计截止到2007年4月18日注气油井注气前注气初期注气末期累计增油有效时间备注日液日油含水动液面日液日油含水动液面日液日油含水动液面河71-斜812.90.298.4105617.12.0288.2CBC27.92.0992.51118367447ф56*3*2调ф44*4.6*4河75-斜341.81.141CBC9.16.7326CBC1.51.312CBC280150补孔改层王102-斜11330.293168618.94.674.5134560.249615439574平均5.90.577154.462.911.81.2667422231、通过室内实验，氮气可以降低原油粘度，也可膨胀地层油，但改变幅度非常有限。这与氮气与地层油的互溶能力有关。2、通过矿场实践，不同注氮气方式均取得了效果，更多的表现为降水增油效果，而对补充和提高地层能量的效果（如液量和动液面的变化）并不非常明显。3、水气交替注入可以改善注水井吸水剖面，扩大波及系数，提高驱油效率。同时气水两相接触并相互干扰，两相流动状态降低了水的流动能力，从而降低了水油流度比；降低了气的流动能力，从而防止了气窜。3、总结与认识4、氮气（泡沫）驱油可以增加地层能量，对高渗油藏单纯注气易发生气窜现象，加入泡沫剂注入压力上升，改善了气体在地下的流动状态。建议在注气压力较低（＜10MPa），井距较近，气窜可能性较大的情况下考虑以下几种方案：①提前加入泡沫剂②注气前化学调剖③低排量④分段塞。5、水气交替注入和氮气（泡沫）驱在选井上优选垂向渗透率〈200md，为防止气窜，提高驱油效率，尽量选择高注低采的方式。氮气吞吐优选正韵律沉积的厚油层，利用重力差异形成的气顶驱替阁楼油。3、总结与认识（1）注气压力在开始阶段都有一个先升高后降低并稳定的过程。（2）该过程为氮气压缩井内液柱，氮气与液体形成混合段塞通过孔眼进入地层深部。当井筒与炮眼附近无液体时注气压力即趋于稳定。（3）该过程可能与液面高度、地层渗透性，地层压力、井深等参数有关。（4）NPU1200/35型氮气注入设备受到最高泵压的限制，在低渗油藏注入困难，下步应加大不同注氮气方式在断块中高渗油藏上的推广力度。3、总结与认识6、注气压力的认识注水开发老油田提高采收率接替技术研讨会断块油田注氮气方式的研究与实践