深层稠油注天然气开采可行性分析-以吐哈油田LKQ深层稠油油藏为例.pdf

石油天然 气学报 江汉 石油学院学报 2 0 0 8 年 6 月第 3 o 卷第 3 期 J o u r n a l o f Oi l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I J u n ． 2 0 0 8 V o 1 ． 3 0 N o ． 3 深层稠油 注天然气 开 采可行性 分析 以吐哈油 田 LKQ深层稠油油藏为例 姜 涛 长江大学科学技术处， 湖北荆州4 3 4 0 2 3 徐 君 ，杨 明强 中国石油吐哈油田分公司开发处， 新疆鄯善 8 3 8 2 0 2 赵 健 中国石油吐哈油田分公司勘探开发研究院， 新疆哈密8 3 9 0 0 0 [ 摘要]吐 哈油田 L KQ 深层稠油 油藏 。物 性较 差，单井产 量低 。采用 常规 开采经 济效 益低 。为 实现 经济 高效开发。开展 了注天 然气重大 开发试 验 。基 于注 天然气 降粘 室 内试 验研 究结 果。在 现场进 行 了 3口井 天 然气吞吐试验。所选 井经 过压 裂后 注天 然 气，单 井产 量得到 大 幅度 提高 。吞吐 有 效期 达 到 8 6 d以上 ， 含水 率明显下 降。为低产 深层稠 油经济有效开发探 索 了一条有效途径 。 [ 关键 词]深层 ；稠 油油藏 ；注天 然气 ；降粘增产 ；可行性 [ 中图分类号]T E 3 4 5 [ 文献标 识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 【 2 0 0 8 O 3一 O l l 7 一 O 3 深层稠油油藏注天然 气开采技 术在 国内外 尚无先 例。中国石油天然 气股 份有 限公 司将 吐哈油 田 L KQ深层稠油油藏注天然气现场试验列为 2 0 0 6 ～2 0 0 7年重大开发试验项 目。通过加大科技攻关力度 ， 吐哈油田分公司逐渐形成了一套较完善的针对深层稠油的开采技术 。该项技术在 L KQ油 田试验 已取得 初步成功 ，为油田整体开发动用奠定 了基础 ，为我 国和世界上同类型深层稠油开发提供了一个典型成功 范例。下面以吐哈油田 L KQ深层稠油油藏为例 ，研究深层稠油采用注天然气开采的可行性。 1 深层稠油油藏基本特征 L KQ油 田位于 吐哈盆地台南 凹陷北部的 L KQ构造带 ，构造面积为 1 5 0 ． 0 k in ，自东向西分为东 区、 中区、西区 3个基本构造单元 ，含油层 系为三叠系克拉玛依组。西 区深层稠油油藏埋藏深度 为 3 3 0 0 3 8 0 0 m，油层厚度 3 O ～6 0 m，孔隙度 1 5 9 ／ 5 ～2 O 9 ／ 5 ，渗透率 2 0 ～l O O l O _ 。 m。 ，为 中孔 、中低渗储 层 。油藏纵 向上具有两套油水 系统 ，分别为断块型底水块状及边水层状 油藏类型 。原 油中烃含量较低， 仅 占 6 O 9 ／ 5 ，而胶质 、沥青质含量高 ，胶质含量 2 O 9 ／ 5 ～3 O ，沥青质含量 8 ～2 2 ，表现 出典型 的高 粘油特点。地面脱气 5 0 ℃原油粘度 9 6 0 0 3 6 5 0 0 mP a S ，含蜡量 5 ～ 1 l 9 ／ 5 ，凝 固点 2 4 4 2 ℃，原 始 溶 解 气 油 比 1 O～ 1 2 m。 ／ m。 ，地 层 原 油 密 度0 ． 9 5 g ／ c m。 ；地 层 条 件 下 原 油 粘 度 为1 5 4 ～ 1 5 9 mPaS 8 0 ℃ 。 目前注气吞吐可选择的介质主要包括二氧化碳 、天然气、氮气 、烟道气等。国内油 田注气吞吐矿场 实施的注气介质大多采用二氧化碳[ 1 培 ] ，由于吐哈油 田没有稳定的二氧化碳气源 ，注气介质考虑选择天 然气 。根据 目前 国内其他油田二氧化碳吞吐的成功经验 ，结合 L KQ油 田矿场试验的实 际情况 ，确定了 L KQ稠油进行天然气吞吐试验 的选井标准 ①油藏封闭性好 ，且位于构造较高部位 ；②储层厚度大于 2 0 m；③固井质量 良好 ，无 窜层 ，上 下隔层 应具 有很好 的封 隔性 ；④ 剩余 油饱 和度 4 O 9 ／ 5 ，含水 5 O 9 ， 6 ；⑤井况条件好 、无机械故障。 2 稠油注天然气降粘室内试验评价 稠油注天然气提高采收率技术是将天然气在高压下注入地层 ，与地层 原油溶解后 ，降低原油粘度， 提高其在地层 中的流动性 ，并利用压缩气体体积膨胀的驱动能量将原油驱至井底并开采出来 。一方面天 [ 收稿日期]2 0 0 7 1 2 一 O 9 [ 作者简介]姜涛 1 9 7 3 一 ，男， 1 9 9 7 年大学毕业，工程师，现主要从事油田开发及科技项目管理工作。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 1 8 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 8 年 6月 然 气溶 于原油 ，降低界 面 张力 ，减小 驱 替阻力 ；另 一方 面 提高原 油膨胀 率 ，补充 油层 压力 。为 了论 证稠 油注 天然 气降粘技术的可行性，利用 L 4 8井地 面原油进行了稠油 注天然气溶解与降粘室内评价试验。 2 ． 1 不 同溶解气 比例混 配 的 P V T试验 L 4 8 井 地 面稠 油 加入 干气 ， 配 制 得 到饱 和 压 力 P b一 2 3 ． O O MP a 和 P b 一 1 5 ． 0 0 MP a 两 种 性质 的稠 油 ，在 地层 温 度下经过 2 4 h的搅拌平衡后，分别测定 2 种稠油单次脱气 气油 比和地下粘度值 ，结果见表 1 。 从 L 4 8井稠油注干气流体物性变化趋势 图 1 上可 以看 到 ，随着 天然气 溶解 体积 的增 加 ，被 混溶 稠油 的粘度 呈下降趋势 。在溶解饱 和压 力达 到地层压力 的理 想情况 下，被混溶稠油的粘度是未混溶稠油粘度 的 2 ． 9 ，降幅 达 9 7 ． 1 ％，效 果非 常 著 。 2 ． 2 静态 混溶试 验 L 4 8井地面稠油加入大量 的红连联合站干气 ， 在地层温度下经过 1 3 6 h的无外力搅拌静态混溶后 ， 记 录 了稠 油和天 然气 的体 积 随时 问的变 化情 况 ，并 将油气接触后的地层稠油按不同的距离分 3段进行 了地 层条 件下 的粘度 测定 。试 验 目的是 测定 天然 气 的溶解量和溶解速率与溶解时问的关系、稠油的粘 度沿油气接触面的变化规律 ，从而为现场注气吞吐 方案效果评估提供依据 。 图 2 、图 3为 L 4 8井地面稠油静态混溶试验 结果图。从 图 2上可 以看到，随着 混溶时 问的增 加，单位接触面积溶解气量基本呈增大的趋势，在 溶解初期 O ～7 ． 3 h 天然气与稠油迅速溶解，溶 解 速 率 快 速 增 大 ； 经 过 初 步 的 溶 解 ， 在 7 ． 3 ～ l 8 ． 4 h时间段内，油气过渡带达到暂时的平衡 ，单 表 l不 同 饱 和 压 力 下 配 制 稠 油 粘 度 试 验 结 果 要 据 图 1 L 4 8配置稠油气油 比与 粘度关 系曲线 I - 一溶解时问与溶解速率 4 I 溶 解 时 问 与 溶 解 气 量 ／ ／ ／ ／ I ／ ．j 一 一 r ， I ／ ／ 。一 | I ， 一 l 厂 ＼ T ● 户 图 2 L 4 8井稠油静态 混溶试验 溶解气量、 溶解速率与 时间关系 曲线 位接触面积溶解气量基本没有增加 ，而溶解速率快速减 小；在 1 8 ． 4 ～1 3 6 ． 2 h时间段 内，单位接触面积 溶解气量逐步增大 ，说明天然气继续与稠油混溶 ，混溶带继续扩大 ，此时溶解速率基本呈稳定状态。从 试验结果看，混配时间越长 ，溶解 的天然气量越大 ，意味着将形成更大的低粘度混溶区带 ，更有效地降 低地 层稠 油粘度 ，提 高其 开采 程度 。 从图 3 上可以看到，I 4 8井地面稠油注天然气 ⋯ 混配后 ，形成了一个混相带 。该混相带 自油气接触 ⋯ 面开始，大致到 2 4 c m处结束 因为此距离处的稠油 ； 粘度与未注气的地层稠油粘度大致接近， 可以认为 盍 ⋯ 天然气与稠油形成的混相带没有波及至此 。在这个 礴 U u 范围的混相带 内，在 自油气接触面开始至油气接触 2 0 0 0 面 1 3 c m左右，被混溶的地层稠油粘度增加的幅度较 1 0 0 0 小，从 1 3 c m至 2 4 c m处 ，被混溶的地层稠油粘度迅0 速增大 ，直至与地层稠油粘度基本一致 。 从 以上 试 验 看 ，天 然 气 能 溶 于 L KQ 稠 油 中。 天然气溶于稠油后 ，稠油粘度大幅度下降，下降率 可达 9 5 以J - ，因此 L KQ 稠 油注 天然 气 开采 在机 _ 』 l I’ 8 6 x 2 5 5 4 6／ ／ 1 3 1 ．9 3 4 ． 12 1 1 6 x 3 3 9 9 3 7 x Z 5 4 1 ，， l l |{ 粘￡ 篷 ◆粘￡ l 梯度 图 3 L 4 8井稠油静 态混溶试验 原油粘度、 粘度梯度与距离关 系曲线 鲁 口 山 E 瘴 魁 穗 _ Ⅲ 。 ／ 褂 譬瓣寝 旧菩蝤牮舛 加 侣侣他竹 ∞∞ ∞ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 N 量 。 ／ 喇 齄瓣裟 旧丞蟮 斟 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 0卷 第 3 期 姜涛等 深层稠油注 天然气开采可行性分析 理上 是 可行 的 。 3 稠油注天然气开采现场试验评价 3 ． 1试 验基本 情 况 在 室 内试验 评 价基 础 上 ，选择 YX1 、Y1 0 1 、Y1 0 2井 进行 天 然气 吞 吐现 场试 验 。为 了提高 单 井吞 吐 试验效果 ，3口试验井在试验前都进行 了压裂改造 ，提高地层渗透能力 ，扩大注入气 与地层 的接触面 积 ，以提 高吞 吐效果 。 试 验 选用 液化 天 然 气 L NG 作 为 注 气 气 源 ，正 常注 气 压 力 3 2 MP a ，对 应 于 井 底 压 力 4 0 ． 7 MP a 。 设计单 井 注气 量 2 0 1 0 m。 ，焖 井 1 5 d后 开 井 ，单 井 开 井 初 期 产 量 1 0 ～ 1 2 m ／ d ，生 产 周 期 9 0 d 。于 2 0 0 5年 1 2月 8日开始注气 ，正常注气压力 3 2 MP a ，1 2月 1 8日由于注气压力过高 3 2 ． 9 MP a ，对应于 井底 压力 4 0 ． 7 MP a ，设备 无 法 正常 运行 停 止 注气 ，3口井 累计 注气 4 6 ． 4 6 1 0 m。 ，单井 平 均注 气 1 5 ． 5 1 0 r n 。 。比方案 没计 单井 注 气量 少 了 4 ． 5 1 0 r n 。 。 为试 验不 同焖 井 时间 对 吞 吐 效 果 的影 响 ，YX 1 、Y1 0 1井 焖 井 1 8 d后 开 井 ，Y1 0 2井 焖 井 3 8 d后 开 井。从油井的生产动态来看 ，天然气吞吐收到了 良好的效果 。吞吐前 YX1 、Y1 0 1 、Y1 0 2井平均 日产油 7 ． 6 t ，吞吐后初期平均 日产油 2 8 ． 2 t ， 日增油 2 0 ． 6 t ，单井平均 日增油 6 ． 9 t ，吞吐后连续生产 时间超过 8 6 d ，吞 吐试 验取 得 了成功 。 3 ． 2 试 验结 果分 析 1 原油粘度大幅 降低 YX1井 吞 吐前地 面原 油粘 度 1 0 2 0 0 mP aS ，吞 吐后 降为 2 4 9 3 mP aS ； Y1 0 1井吞吐后粘度为 6 3 0 2 mP a S ，原油粘度明显降低 。生产初期伴随大量 的天然气从井底一 同采出， 原油粘度较低 ，可以不采取井筒降粘措施 ，原油即可以举升到地面 ，但时间较短 ；随油气 比降低 ，原油 粘度增大 ，仍然需要采用泵上掺稀降粘举升 ，从地面参数看 ，在与吞吐前同等掺稀油量的情况相 比，抽 油机工作电流明显降低 ，说 明吞吐生产地层原油粘度低于吞吐前粘度 。 2 单井产量明显提 高 单井增产倍数在 2倍 以上，单井平均产量达到 8 t以上，稳产时间在 8 6 d以 上 ，达 到 了经济 界 限产 量 。 3 单井含水率下降明显 由于试验 区是底水油藏 ，3口试验井常规开采初 期都不 同程度见底水 ， YX 1和 Y1 0 1井含水相对较低 ，小于 4 O ％；Y1 0 2井含水较高，达到 6 O 9 ／ 6 。而采用注气吞吐后 ，YX 1和 YI O 1井生产初期不含水 ，初期产量较高 ，达到 9 ～1 l t ／ d以上，增产幅度达 到 5倍 以上 ；Y1 0 2井生产 初期含水，产量达到 8 t ／ d ，增产幅度也基本达到 2 倍 ；在吞吐后期 ，随含水上升 ，3口井 的产液量和产 油量都呈下降趋势 ，当含水率稳定后保持一定 的相对稳产期。含水对天然气吞吐效果具有一定影响，含 水越高影响越大 。从而可 以看到天然气吞吐采油对地层具有补充能量的作用 ，可 以抑制油井底水 的上 升 ，提高生产效果 。 4 结论和建议 1 室内试验和现场试验证明 ，通过注天然气开采深层稠油能有效降低稠油在地层条件 下的粘度 ， 增强地层稠油的流动性能 ，提高原油采收率。 2 通过天然气吞吐采油技术使稠油单井产量提高了 3 ～5倍 ，达到了经济界限产量，为 L KQ深层 油 田整体开发动用奠定 了技术基础。 3 初期含水油井的增产效果相对较差 ，需要进一步研究含水对天然气吞吐采油技术的影响和不同 含水状况下天然气吞吐采油技术 的效果 。 4 L K Q油 田西区地层能量较弱 ，对稠油生产连续性和稳产有较大影响 ，需要进一步研究注水补充 能量情况下天然气吞吐采油技术的增产效果 。 [ 参考文献] [ 1 3李士伦 ，郭平 ，戴磊 等 ．发展注气 提高采 收率技术 [ ， ] ．西南石 油学 院学报 ，2 0 0 0 ，2 2 3 4 1 4 6 ． [ 2 ]杨胜来 ，李新民，郎兆新 等 ．稠油注 C O2的方 式及其驱油效果的室 内试验 [ J ]．石油 大学 学报 自然科学版 ，2 0 0 1 ，2 5 2 t 6 2 ～ 6 6 ． [ 3 ]吴永彬，李松林．m s 底水稠油油藏蒸汽吞吐可行性研究 [ J ]． 钻采工艺，2 0 0 7 ，3 O 3 7 6 7 9 ． [ 编辑] 萧 雨 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m