沈德煌，張運(yùn)軍，韓 靜，李軍輝

(1.提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083;2.中油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083;3.中油遼河油田分公司，遼寧 盤(pán)錦 124010)

1 昌吉油田梧桐溝油藏概況

昌吉油田位于準(zhǔn)噶爾盆地東部、吉木薩爾凹陷的東南緣，是在斜坡背景下的深層普通稠油油藏[1－4]，已探明石油儲(chǔ)量規(guī)模超億噸。油田具有以下特點(diǎn):①埋藏較深，沉積厚度大，油層厚度較大，但相對(duì)分散，油層中深達(dá)1469.0～1835.0 m，沉積厚度為71～78 m，有效厚度為8.91～21.70 m，油層跨度為47～69 m;②儲(chǔ)層物性屬中孔、中滲[5]，平均孔隙度為20.8%，平均滲透率為105×10－3μm2，孔隙結(jié)構(gòu)以細(xì)喉道為主，儲(chǔ)層非均質(zhì)較強(qiáng);③儲(chǔ)層的水敏性相對(duì)較強(qiáng)，儲(chǔ)層黏土礦物含量高達(dá)14.5%，主要成分是高嶺石和蒙脫石，高嶺石含量為72.9%，蒙脫石含量為21.8%，中水敏—極強(qiáng)水敏級(jí)別占70%;④梧桐溝油藏屬普通稠油，但不同斷塊黏度差異大，原油黏度范圍為41.1～9024.0 mPa·s;⑤初期采取水驅(qū)開(kāi)發(fā)，水驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)見(jiàn)到了一定的效果，但水驅(qū)1 a后，含水由初期的5.7%上升到41.2%;單井平均日產(chǎn)油由初期4.4 t/d下降到3.1 t/d，下降幅度為30.0%;動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)最終采收率僅為10%。

2 梧桐溝油藏開(kāi)發(fā)面臨的挑戰(zhàn)

(1)油藏整體開(kāi)發(fā)方式不明確。梧桐溝油藏同時(shí)具有埋藏深、油稠、滲透率低及水敏強(qiáng)等諸多個(gè)不利因素，使之成為“獨(dú)一無(wú)二”的“非常規(guī)”稠油油藏，世界上尚無(wú)類(lèi)似油藏的成熟開(kāi)發(fā)方式可以借鑒，開(kāi)發(fā)建設(shè)面臨多重挑戰(zhàn)。該油藏可能采取的開(kāi)發(fā)方式的優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)分析情況見(jiàn)表1。

(2)油層條件下原油滲流能力差。梧桐溝稠油油水黏度比達(dá)2142，與滲透率為5×10－3μm2、黏度為3 mPa·s的低滲透油層相比，梧桐溝油藏的流度僅為1/10～1/3。常規(guī)生產(chǎn)，油井日產(chǎn)量遞減快。吉7井區(qū)5口井常規(guī)生產(chǎn)1 a后，平均日產(chǎn)油由6.8 t/d下降到4.3 t/d，年自然遞減37.5%。

(3)常規(guī)水驅(qū)效果差。注水試驗(yàn)區(qū)，初期單井平均日產(chǎn)油為4.4 t/d，含水為5.7%，注水開(kāi)發(fā)1 a，單井平均日產(chǎn)油下降到3.1 t/d，含水上升到41.2%。產(chǎn)油量下降30.0%，含水上升35.5%。累計(jì)產(chǎn)油為1.34×104t，階段采收率為1.96%。根據(jù)目前的注水生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，預(yù)計(jì)試驗(yàn)區(qū)常規(guī)水驅(qū)的采收率僅為10%左右。

(4)常規(guī)注水對(duì)注入井周?chē)嬖谝欢ǖ睦鋫ΑＴ囼?yàn)區(qū)常規(guī)水驅(qū)僅4～5個(gè)月，注入井周?chē)鷾囟认陆得黠@。統(tǒng)計(jì)6口井的資料，平均溫度下降2℃，原油黏度升高30.3%，進(jìn)一步加劇了流體非均質(zhì)程度。

(5)多介質(zhì)復(fù)合驅(qū)技術(shù)處于探索階段。稠油油藏注入多介質(zhì)組合開(kāi)發(fā)技術(shù)研究及應(yīng)用取得一定的進(jìn)展[6－14]，但針對(duì)不同油藏和油品特點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)有效配方體系仍需進(jìn)一步完善配套。

表1 油藏可能采取的開(kāi)發(fā)方式的優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)分析

3 多元熱流體開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)研究

3.1 多元熱流體概念

用于改善稠油開(kāi)發(fā)效果及提高開(kāi)發(fā)效益的多元熱流體，通常是指由氣體、化學(xué)劑與蒸汽(或熱水)一起形成的多介質(zhì)熱流驅(qū)油體系，技術(shù)原理如下。

(1)氣體(N2、CH4，CO2、空氣、煙道氣等)溶于稠油中，使稠油體積膨脹，黏度降低;氣體的膨脹能夠產(chǎn)生彈性驅(qū)動(dòng)能量，強(qiáng)化回采;降低蒸汽分壓，提高注入熱量的潛熱利用率。

(2)氣體和泡沫劑生成泡沫，降低蒸汽在高滲透層的竄流，起到蒸汽轉(zhuǎn)向、擴(kuò)大蒸汽波及體積的作用。

(3)化學(xué)添加劑和原油就地形成表面活性劑，降低油水界面張力，改變潤(rùn)濕性，提高熱水帶和蒸汽帶的驅(qū)油效率。

(4)驅(qū)油劑乳化降黏，增大油相流動(dòng)能力，提高驅(qū)油效率。

3.2 多元熱流體驅(qū)驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)

油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，準(zhǔn)確測(cè)定不同驅(qū)替方式的驅(qū)油效率對(duì)正確描述油藏開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)至關(guān)重要[15]。多元熱流體驅(qū)油體系確定:針對(duì)梧桐溝油藏的特點(diǎn)，篩選了多元熱流體驅(qū)油體系配方，并對(duì)其性能進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)，最終確定了A、B、C型驅(qū)油體系，以適應(yīng)不同的注入溫度。實(shí)驗(yàn)裝置及巖心:利用高溫高壓長(zhǎng)巖心驅(qū)替裝置，巖心取自梧桐溝油藏實(shí)際巖心，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定完成了巖心的清洗、拼接與參數(shù)測(cè)試，直徑為2.5 cm，長(zhǎng)度為30.8 cm，空氣滲透率為110×10－3μm2。實(shí)驗(yàn)方案:注入溫度選擇50、150、200℃;方式是先水驅(qū)至含水率為99.0%，然后轉(zhuǎn)多元熱流體驅(qū)，至含水率為99.0%，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論:①進(jìn)行150、200℃水驅(qū)時(shí)，和50℃水驅(qū)相比注入水溫度提高了3～4倍，驅(qū)油效率僅提高6.35%和10.46%，說(shuō)明只通過(guò)提升注入水溫度，對(duì)驅(qū)油效率的改善十分有限，究其原因認(rèn)為該油藏?zé)崴?qū)和常規(guī)水驅(qū)相比僅增加了降黏和熱膨脹的機(jī)理;②該油藏先進(jìn)行水驅(qū)至產(chǎn)液含水率約為90%，再轉(zhuǎn)多元熱流體驅(qū)，共開(kāi)展了50、150、200℃ 3個(gè)溫度點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可知，在相同溫度條件下，多元熱流體驅(qū)在水驅(qū)的基礎(chǔ)上驅(qū)油效率提高值△ED分別為26.88、20.55、19.10個(gè)百分點(diǎn)，最終驅(qū)油效率ED分別達(dá)到78.44%、78.46%和81.12%。分析原因認(rèn)為，研發(fā)的多元熱流體驅(qū)油體系既能使稠油混合發(fā)生乳化降黏，降低界面張力，提高驅(qū)油效率，又能調(diào)整注入介質(zhì)的流度比，提高巖心兩端的驅(qū)替壓差，詳見(jiàn)圖1、2、3。驅(qū)替壓力升高，促使水驅(qū)殘余油重新成為可動(dòng)油，降低殘余油飽和度，且體系中的氣體起到蒸汽驅(qū)的功能，圖3呈現(xiàn)出的蒸汽驅(qū)特征尤為顯著。

表2 多元熱流體驅(qū)驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖1 50℃水驅(qū)后轉(zhuǎn)多元熱流體驅(qū)巖心兩端壓差變化

圖2 150℃水驅(qū)后轉(zhuǎn)多元熱流體驅(qū)巖心兩端壓差變化

圖3 200℃水驅(qū)后轉(zhuǎn)多元熱流體驅(qū)巖心兩端壓差變化

3.3 多元熱流體驅(qū)提高采收率實(shí)驗(yàn)

采收率是注入工作劑的宏觀(guān)波及系數(shù)與微觀(guān)驅(qū)油效率的乘積。影響波及效率的因素為原油與驅(qū)替流體的黏度比、原油與驅(qū)替流體的密度比、油藏非均質(zhì)程度;影響驅(qū)油效率的因素為孔隙結(jié)構(gòu)及巖石的潤(rùn)濕性。

實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì):采用熱采模擬二維物理模型，巖心取自實(shí)際油藏，滲透率分別為20.65×10－3、171.76 ×10－3μm2，滲透率級(jí)差達(dá)8.3 倍，2 個(gè)巖心平行放置。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì):注入溫度為50、150℃;注入方式是先水驅(qū)至含水率為99.0%，然后再轉(zhuǎn)多元熱流體驅(qū)至含水率為99.0%，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。結(jié)果見(jiàn)表 3、4。

(1)在50℃條件下進(jìn)行水驅(qū)時(shí)，由于模型的強(qiáng)非均質(zhì)性及高油水黏度比，導(dǎo)致高低滲透層的波及狀況差異極大。當(dāng)產(chǎn)液含水率達(dá)99.0%時(shí)，低滲層產(chǎn)出液僅為0.098倍孔隙體積，高滲層產(chǎn)出液已達(dá)到6.757倍孔隙體積，是低滲層的68.9倍;高滲層采收率到達(dá)52.03%，低滲層采收率僅為20.28%。

(2)當(dāng)50℃條件下水驅(qū)后轉(zhuǎn)A型多元熱流體驅(qū)時(shí)，低滲層動(dòng)用狀況并沒(méi)有得到改善，而高滲層采收率提高幅度明顯。當(dāng)產(chǎn)出液含水率達(dá)99.0%時(shí)，低滲層產(chǎn)出液僅為0.02倍孔隙體積，高滲層產(chǎn)出液達(dá)12.097倍孔隙體積，是低滲層604.8倍;高滲層采收率達(dá)到74.91%，而低滲層采收率僅提高24.52%。說(shuō)明在50℃條件下進(jìn)行多元熱流體驅(qū)僅能提高驅(qū)油效率，但對(duì)梧桐溝油藏的非均質(zhì)油層，多元熱流體對(duì)注入介質(zhì)在縱向上波及狀況的改善能力十分有限，繼續(xù)增大多元熱流體介質(zhì)的黏度，將嚴(yán)重影響注入能力。

表3 擬二維模型多元熱流體驅(qū)提高采收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果(溫度:50℃，A型多元熱流體)

表4 擬二維模型多元熱流體驅(qū)提高采收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果(溫度:150℃，B型多元熱流體)

(3)150℃條件下水驅(qū)，雖然升高溫度使油水黏度比大幅度下降(油水黏度比為114)，高低滲透層的采收率都有所提高，但從波及狀況來(lái)考察，熱水驅(qū)時(shí)低滲層波及狀況改善并不顯著，當(dāng)產(chǎn)液含水率達(dá)99.0%時(shí)，低滲透油層產(chǎn)出液僅為0.32倍孔隙體積，高滲層產(chǎn)出液為14.454倍孔隙體積，相差45.2倍;高滲透層的采收率為61.81%，低滲透層的采收率僅為47.03%。

(4)150℃熱水驅(qū)后轉(zhuǎn)B型多元熱流體驅(qū)時(shí)，低滲層和高滲層的驅(qū)替效果都能得到改善。當(dāng)水驅(qū)含水率達(dá)99.0%時(shí)，低滲透油層產(chǎn)出液僅為0.895倍孔隙體積，高滲層產(chǎn)出液為7.908倍孔隙體積，相差 8.8倍;高滲透層的采收率達(dá)到77.38%，而低滲透層的采收率也達(dá)到56.72%。表明在150℃下，進(jìn)行多元熱流體驅(qū)既能大幅度提高驅(qū)油效率，又能在滲透率級(jí)差高達(dá)8倍的情況下使油層縱向波及狀況得到較好的改善。

(5)對(duì)于梧桐溝油藏，選擇多元熱流體開(kāi)發(fā)技術(shù)時(shí)，選擇適宜的多元熱流體配方是十分重要的，然而注入熱流體溫度的選擇更加關(guān)鍵，需要根據(jù)油藏原油的黏溫特征、油藏非均質(zhì)程度、多元熱流體的調(diào)剖能力及經(jīng)濟(jì)因素進(jìn)行綜合考量確定。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)梧桐溝油藏同時(shí)具有埋藏深、油稠、滲透率低及強(qiáng)水敏等諸多不利因素，常規(guī)水驅(qū)、熱水驅(qū)及蒸汽驅(qū)都難以進(jìn)行有效開(kāi)發(fā)。

(2)梧桐溝油藏采用多元熱流體段塞驅(qū)開(kāi)發(fā)方式在技術(shù)上是可行的。選擇適宜的驅(qū)油體系及確定合理的多元熱流體驅(qū)替溫度是該油藏實(shí)現(xiàn)規(guī)模有效開(kāi)發(fā)的2個(gè)至關(guān)重要因素。

(3)物理模擬實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為:針對(duì)梧桐組油藏吉006塊的原油黏度小于100 mPa·s，建議開(kāi)展50℃水驅(qū)+A型泡沫段塞實(shí)驗(yàn);吉008塊的原油黏度為200～500 mPa·s，吉塊003的原油黏度為500～1000 mPa·s，建議開(kāi)展150℃熱水+B型耐高溫泡沫段塞驅(qū)實(shí)驗(yàn)。

(4)近年來(lái)，中國(guó)發(fā)現(xiàn)的稠油油藏大都為類(lèi)似的低品位儲(chǔ)量，依靠已經(jīng)成熟的熱采技術(shù)難以進(jìn)行有效開(kāi)發(fā)，該項(xiàng)成果對(duì)類(lèi)似油藏實(shí)現(xiàn)有效開(kāi)發(fā)具有指導(dǎo)意義，另外該技術(shù)對(duì)已開(kāi)發(fā)稠油油藏提高采收率也具有借鑒意義。

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