察興辰

(中國(guó)石油新疆油田公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

新疆油田CO2輔助蒸汽吞吐技術(shù)研究

察興辰

(中國(guó)石油新疆油田公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

以新疆油田車(chē)510井區(qū)沙灣組淺層稠油油藏為研究對(duì)象，通過(guò)PVT高壓物性室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法分析了CO2輔助蒸汽吞吐開(kāi)采機(jī)理，并針對(duì)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)的蒸汽超覆及汽竄現(xiàn)象等問(wèn)題，對(duì)該區(qū)塊進(jìn)行了CO2輔助蒸汽吞吐技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。結(jié)果表明，措施井平均單井增油量為206 t；措施井平均含水率降低了23%，目前已累計(jì)增油6 792 t，實(shí)現(xiàn)增油收益1 564萬(wàn)元。經(jīng)過(guò)CO2輔助蒸汽吞吐措施之后可以明顯改變?cè)搮^(qū)塊的開(kāi)發(fā)效果，并對(duì)同類(lèi)油藏的開(kāi)發(fā)具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

淺層稠油油藏; CO2輔助蒸汽吞吐; 高壓物性; 開(kāi)發(fā)效果

車(chē)510區(qū)塊沙一段油藏在2015年5月投產(chǎn)以后，因原油黏度大、非均質(zhì)性較強(qiáng)、儲(chǔ)層巖性疏松等問(wèn)題而導(dǎo)致蒸汽吞吐效果較差[1]。CO2易溶于原油，在原油中具有很高的溶解能力，具有降低原油黏度、使原油體積膨脹、調(diào)整注汽剖面的特點(diǎn)[2]。因此，稠油井進(jìn)行CO2輔助蒸汽吞吐采油，可以降低原油黏度，同時(shí)又可增加近井地帶原油驅(qū)動(dòng)能量，是一種開(kāi)采稠油的較好方法。事實(shí)證明，用CO2輔助蒸汽吞吐方法開(kāi)采該油藏的開(kāi)采效果明顯好轉(zhuǎn)。

1 油藏基本概況

1.1 油藏特性

車(chē)510井區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起車(chē)排子凸起東北段。本區(qū)正斷裂發(fā)育，近東-西走向。本次研究沙一段儲(chǔ)層的平均沉積厚度21 m，油層平均有效厚度8 m，地層中部平均埋深340 m，屬于淺層油藏[3-6]。

沙一段儲(chǔ)層主要以細(xì)砂巖、砂礫巖、含礫砂巖為主，油層平均孔隙度28.7%，平均滲透率912 mD，平均含油飽和度77.8%，屬高孔高滲儲(chǔ)層,且非均質(zhì)性較為嚴(yán)重。車(chē)510井區(qū)沙一段油藏原油黏度在平面上顯示中西部略高，向東逐漸變低，50 ℃平均脫汽原油黏度2 300 mPa·s，平均原油密度0.954 g/cm3，為超稠油油藏。油藏原始地層壓力3.32 MPa，地層溫度20.8 ℃。

1.2 區(qū)塊開(kāi)采現(xiàn)狀及特征

該井區(qū)于2015年5月開(kāi)始全面投產(chǎn)，現(xiàn)已動(dòng)用含油面積1.38 km2，動(dòng)用儲(chǔ)量352.7×104t，在純油區(qū)范圍內(nèi)采用60 m×85 m反九點(diǎn)井網(wǎng)進(jìn)行部署，采用蒸汽吞吐加汽驅(qū)的開(kāi)發(fā)方式。截止2016年6月，采出程度為9.8%，尚屬于開(kāi)發(fā)初期，開(kāi)采現(xiàn)狀見(jiàn)表1。

表1 車(chē)510井區(qū)綜合生產(chǎn)情況Table 1 Comprehensive production chart of Che 510 well area

車(chē)510井區(qū)生產(chǎn)特征表現(xiàn)為整體效果較好，日產(chǎn)油水平隨投產(chǎn)井?dāng)?shù)增加逐月上升。截止2015年9月，月平均產(chǎn)量達(dá)到峰值1 197 t，但產(chǎn)油量很快下降。2015年年底本區(qū)日產(chǎn)油量已經(jīng)低于800 t，同時(shí)綜合含水率上升較快，已由開(kāi)采初期的40%上升到70%。單井產(chǎn)能差異較大，且周期遞減快，穩(wěn)產(chǎn)期較短(見(jiàn)圖1)。

圖1 車(chē)510井區(qū)綜合生產(chǎn)曲線Fig.1 Comprehensive production curve of Che 510 well area

1.3 影響初期產(chǎn)能因素分析

1.3.1 非均質(zhì)性影響 由于儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重，在吞吐生產(chǎn)過(guò)程中導(dǎo)致縱向上動(dòng)用不均，使部分井汽竄嚴(yán)重，造成單井產(chǎn)能差異大，影響了開(kāi)發(fā)效果。

1.3.2 原油黏度影響 原油黏度高導(dǎo)致對(duì)注汽溫度的要求更高，周期內(nèi)溫度場(chǎng)的降低速度快，導(dǎo)致產(chǎn)量遞減幅度大，吞吐開(kāi)發(fā)周期較短。

2 CO2輔助蒸汽吞吐機(jī)理研究

根據(jù)PVT高壓物性實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析CO2輔助蒸汽吞吐開(kāi)采機(jī)理[7-9]。實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定不同溫度、不同CO2注入量條件下原油的體積系數(shù)、密度、黏度等參數(shù)，證明CO2能夠在很大程度上改變?cè)搮^(qū)塊原油高壓物性。

2.1 溶解降黏作用

圖2為CO2對(duì)原油高壓物性影響曲線。從圖2(a)、(b)中可知，原油黏度隨CO2溶解量和溫度的升高而顯著降低，而且CO2在原油中具有很強(qiáng)的溶解能力。特別是在低溫條件下CO2的降黏作用還是很明顯的，與注汽前同等溫度相比黏度降低了53.88%。

圖2 CO2對(duì)原油高壓物性影響曲線

Fig.2 The influence curve of CO2on high pressure physical property crude oil

2.2 膨脹作用

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) CO2能夠大量溶解于原油，使原油體積膨脹，起到了溶解氣驅(qū)油的作用。體積系數(shù)隨CO2溶解量而逐漸增大，見(jiàn)圖 2(c)。在地層溫度為50 ℃條件下，原始地層油的體積系數(shù)為1.029 8，在不超過(guò)地層破裂壓力的情況下，原油體積最大膨脹了1.18倍，說(shuō)明注入CO2可使原油采收率提高18%左右，蒸汽伴注 CO2較單純的蒸汽吞吐驅(qū)油效果要好。

2.3 降低界面張力作用

非遺進(jìn)入市場(chǎng)的前提是讓市場(chǎng)了解非遺，非物質(zhì)文化遺產(chǎn)作為一種活態(tài)文化，具有很強(qiáng)的流動(dòng)性，非物質(zhì)文化遺產(chǎn)同多領(lǐng)域的跨界合作將成為現(xiàn)階段保護(hù)的必然選擇。在如今高度發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)社會(huì)，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與非遺相結(jié)合成為一種主流手段?；ヂ?lián)網(wǎng)具有很強(qiáng)的傳播性和創(chuàng)造性，“非遺+互聯(lián)網(wǎng)”將會(huì)加速擴(kuò)大對(duì)非物質(zhì)文化的宣傳力度。現(xiàn)階段非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)面臨的一大問(wèn)題就是社會(huì)對(duì)其的了解程度偏低，導(dǎo)致有很多具有價(jià)值的非遺無(wú)法進(jìn)入到社會(huì)大眾的視野中。

從圖2(d)中可以看出，CO2對(duì)改善油水親和力、增加界面活性有著重要的作用。在相同條件下，飽和CO2的油水界面張力最大可以降低41.17%。可以判斷蒸汽伴注 CO2較單純的蒸汽吞吐采油效率高[10]。

2.4 調(diào)整注汽剖面作用

在注入CO2過(guò)程中，CO2首先沿原注汽超覆部位進(jìn)入油層，再后續(xù)注入高溫蒸汽過(guò)程，CO2遇到高溫?zé)嵴羝w積迅速膨脹并形成相對(duì)高壓腔，使后續(xù)蒸汽向相對(duì)低滲透部位擴(kuò)散，達(dá)到調(diào)剖的目的，見(jiàn)圖3。同時(shí)CO2注入后占據(jù)超覆空間，減少熱量向上部地層的擴(kuò)散，使熱量用于加熱油層和原油，提高了熱效率。

圖3 車(chē)510井區(qū)未措施井與措施井逐日生產(chǎn)曲線對(duì)比Fig.3 The contrast daily production curve of well Che 510 between un-improved and improved wells

3 CO2輔助蒸汽吞吐技術(shù)的礦場(chǎng)應(yīng)用

3.1 多種介質(zhì)措施井效果對(duì)比

為驗(yàn)證CO2輔助蒸汽吞吐技術(shù)的優(yōu)越性，在車(chē)510井區(qū)南北兩個(gè)高黏、低孔、低滲區(qū)共部署多介質(zhì)措施井37口，其中南部實(shí)施CO2輔助蒸汽吞吐措施井2口，結(jié)果如表2所示。

從表2中各項(xiàng)措施增油數(shù)據(jù)來(lái)看，CO2輔助蒸汽吞吐開(kāi)采效果最好。

表2 多介質(zhì)措施井增油統(tǒng)計(jì)表Table 2 The incremental oil statistical table of multimedium improved well

3.2 CO2輔助蒸汽吞吐措施實(shí)施效果評(píng)價(jià)

表3 CO2輔助蒸汽吞吐措施井增油統(tǒng)計(jì)表Table 3 The incremental oil statistical table of CO2 assisted steam huff and puff

圖4為CH50170井措施前后吸汽剖面對(duì)比。由圖3、4可知，與未措施井單輪次生產(chǎn)特征對(duì)比分析，可以得出該項(xiàng)措施開(kāi)采特征，主要表現(xiàn)為[11-14]：

(1) 延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，提高單井產(chǎn)量。措施井日產(chǎn)油量提高一倍以上，生產(chǎn)期間產(chǎn)油量均保持在較高水平，產(chǎn)量波動(dòng)較小。含水率也同樣降低一倍以上，且含水率均保持在較低水平。

(2) 調(diào)整注汽剖面，改善開(kāi)發(fā)效果。使用CO2調(diào)整注汽剖面降低高滲層的產(chǎn)水量，可以明顯縮短燜開(kāi)排水期，提高單井產(chǎn)油量并能降低原油的遞減速率。

(3) 節(jié)約蒸汽，降本增效。在地層壓力3.4 MPa時(shí)，1 t液態(tài)CO2在地層中可以占據(jù)16 m3的體積，因此平均注CO2量25 t的單井，至少比上一輪少注入蒸汽量達(dá)400 m3。

圖4 CH50170井措施前后吸汽剖面對(duì)比

Fig.4 The contrast profile of well CH50170 before and after steam injection

4 結(jié)論

(1) CO2輔助蒸汽吞吐方法開(kāi)采稠油，具有降低原油黏度、調(diào)整注汽剖面、增加地層流體的膨脹能等作用，有利于提高單井產(chǎn)量。

(2) 當(dāng)?shù)貙又凶⑷隒O2后，在不超過(guò)地層破裂壓力條件下，原油黏度可以降低53%左右，原油體積可以膨脹1.18倍，油水界面張力最大可以降低40%以上。

(3) 平均單井產(chǎn)油量比未措施井高出206 t，平均含水率比未措施井降低15.8%,目前已累計(jì)增油6 792 t。

(4)CO2輔助蒸汽吞吐措施井生產(chǎn)特征表現(xiàn)為延長(zhǎng)生產(chǎn)周期、提高單井產(chǎn)量、調(diào)整注汽剖面、改善開(kāi)發(fā)效果、節(jié)約蒸汽注入量。

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(編輯 王戩麗)

The Research and Application of CO2-Assistant Cyclic Steam Stimulation Technology of Xinjiang Oilfield

Cha Xingchen

(ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,XinjiangOilfieldCompany,PetroChina,KaramayXinjiang834000，China)

Taking the shallow heavy oil reservoir of Shawan group in 510 block at Chepaizi area of Xinjiang oilfield as the object of the research, mechanism of CO2-assistant cyclic steam stimulation was analyzed a by method of PVT physical properties at high pressure. Against the problems of steam overlap, steam channeling and sand producing during development, the technology was applied at this block. Practical application results show that the average oil production increment is 206 tones and the water cut decrement is 23 percentage for treated well. Currently the accumulative oil increment is up to 6 792 tones and get profit of 15.64 million yuan. Therefore the technology of CO2-assistant cyclic steam stimulation can obviously enhance development effect and have great practical guiding significance for similar oil reservoir block.

Heavy-oil reservoir of shallow buried formation; CO2-assistant cyclic steam stimulation; High pressure physical properties; Development effect

1006-396X(2017)03-0039-05

2017-02-12

2017-03-10

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“CO2提高油田動(dòng)用率和采收率技術(shù)”(2008zx05016-0014)。

察興辰(1988-)，男，碩士，助理工程師，從事油田開(kāi)發(fā)方面的研究； E-mail：chaxingchen880712@163.com。

T35

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2017.03.007

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