注空气开发低渗透稀油油藏的适用性探讨

随着低渗透稀油油藏的储量比例逐年增加,注空气驱油技术越来越被人们所关注,然而空气驱并不适合所有的低渗透油藏。为了增加注空气开发低渗透稀油油藏的成功性,在调研国内外油田高压注空气、空气泡沫驱以及部分稀油注空气点火现场试验的基础上,总结了空气驱开发低渗透油藏的实例经验及油藏参数,对比分析了不同注入方式的空气驱开发低渗透稀油油藏的适用性以及长庆低渗透油田空气驱开发的潜力,提出了一套采用不同空气驱注入方式开发不同参数低渗透稀油油藏的参考方案,为一段时期内开发低渗透稀油油藏提供了借鉴作用和依据。     

超低渗透油藏减氧辅助空气泡沫驱提高采收率技术试验研究

超低渗透油藏受储层非均质性强、裂缝发育等特征影响,补充能量与扩大波及矛盾突出,主向见效快,侧向压力低难见效,难以建立有效的驱替压力系统,水驱采收率低。常规水驱治理、注采调控、堵水调剖及加密调整等改善水驱的效果有限。空气泡沫驱具备气驱和泡沫驱的优点,可边调边驱,在扩大波及体积的同时,可提高驱油效率。20世纪60年代以来,国内外开展了多个空气/空气泡沫驱的现场试验,均取得较好的技术经济效果。2016年在G271长X油藏裂缝发育区开展了减氧辅助空气泡沫驱先导性试验研究,以空气泡沫驱为主要手段,开展超低渗透油藏改变注入介质试验,在实践中摸索出一套G271长X油藏裂缝发育区控水稳油及提高采收率的技术体系,最大限度地提高油田最终采收率,确保油田长期持续稳产,因此开展加密区、密井网(小井距)条件下的超低渗油藏减氧辅助空气泡沫驱试验意义重大。     

减氧空气驱适用范围及氧含量界限

依托长庆、大庆和大港等油田进行的减氧空气驱试验,开展了减氧空气驱机理、爆炸极限、腐蚀防控等实验,明确了减氧空气驱爆炸极限、减氧界限、腐蚀防控条件等技术问题。研究表明:油藏温度大于等于120℃时,氧气与原油反应剧烈,可充分利用氧气的低温氧化作用,直接进行空气驱提高采收率;油藏温度小于120℃时,氧气消耗极少,放热量少,难以产生热效应,适合进行减氧空气驱,充分利用N_2为主的空气非混相驱提高采收率。减氧空气驱适用于低渗透、注水开发"双高"、高温高盐3类油藏,为防止爆炸,确保减氧空气驱技术安全可控,临界氧含量可控制在10%以内;空气减氧后,管柱氧腐蚀有所减缓;无水条件下地面管线和注入井无需考虑氧腐蚀问题,有水时可采用特殊管材、特殊管柱结构或加入缓蚀剂等方法来降低腐蚀速度。空气/减氧空气是低成本的驱替介质,可用于对低渗透等特殊条件油藏实施能量补充及吞吐、驱替等方式开发,是未来20年具有发展潜力的战略性技术。     

注空气全温度域原油氧化反应特征及开发方式

通过模拟实验揭示了从30℃到600℃的注空气全温度域原油氧化反应特征,将原油注空气氧化反应划分为溶解膨胀、低温氧化、中温氧化和高温氧化4个温度区间,总结了不同温度区间的氧化反应机理。根据原油氧化特征结合矿场试验成果,提出稀油油藏注空气开发技术划分为减氧空气驱和空气驱,稠油油藏注空气火驱技术划分为中温火驱和高温火驱。稀油油藏温度低于120℃,应选择减氧空气驱,高于120℃,可直接采用空气驱开发;普通稠油油藏燃烧前缘温度低于400℃可选择注空气中温火驱开发,普通稠油油藏和胶质、沥青质含量较高的特/超稠油油藏,燃烧前缘温度高于450℃可选择注空气高温火驱开发。中国石油天然气股份有限公司近10年的攻关和开发试验证实,空气与其他气体驱油介质相比在技术、经济和气源等方面具有明显优势,不仅适用于低/特低渗透稀油油藏、中高渗透稀油油藏,也适用于稠油油藏,是一种很有潜力的新型驱油介质。图6表1参31     

驱油用减氧空气制取技术优选

减氧空气驱被视为低渗透、高含水、高温高盐等特殊条件油藏未来20年具有发展潜力的战略性驱油技术。该技术核心是从空气中分离部分氧气得到减氧空气。根据油田开发用减氧空气气量大、纯度要求不高的特点,分析了常用深冷分离、变压吸附和膜分离三种空分工艺的适应性,并对比膜分离和变压吸附制取减氧空气两种工艺的经济性,认为油田开发领域所用减氧空气采用膜分离技术较为合适。     

特低渗透油藏水平井减氧空气泡沫驱油藏方案优化设计

为了提高特低渗透油藏水平井的开发效果，针对志丹油田河川区长6油藏水平井地层能量得不到有效补充，地层能量亏空严重，单井产量递减快等问题，探索利用减氧空气泡沫驱技术高效补充致密砂岩油藏地层能量，开展了减氧空气泡沫驱油藏方案的优化研究。利用数值模拟优化研究得到如下注入参数：根据当前井网形式，确定转注1口水平井作为减氧空气泡沫驱试验井，注入方式采用气液交替泡沫驱；2)初期泡沫液配注量60m³/d，初期减氧空气配注量4500nm³/d;3)段塞组成：0.003PV前置段塞×起泡剂浓度0.7%,0.197PV主体段塞×起泡剂浓度0.35%，泡沫驱总段塞：0.1PV;4)气液交替注入周期为15d;5)初期设计气/液比为3∶1(地下体积比)。该研究成果在试验井组应用，预测能取得较好的经济效益，为深化减氧空气泡沫驱应用研究，提高致密砂岩油藏的采收率奠定了技术基础。     

稠油油藏多轮次减氧空气吞吐后复合注气增油机理

为了提高稠油油藏注气吞吐生产效果,针对水驱后多轮次减氧空气吞吐接续注入不同气体或不同气体复合的吞吐增油机理认识不清这一实际问题,开展了一维和三维物理模型实验及正对井和反五点井网的数值模拟,采用不同轮次采油量和原油组分对比分析、渗流过程研究等手段,分析了减氧空气、二氧化碳、天然气等不同气体在稠油油藏吞吐过程中的驱油和洗油机理。结果表明：减氧空气吞吐以堵水为主,多轮次后水线容易突破而较快失效;前置二氧化碳段塞后续注入减氧空气的复合吞吐,发挥了堵水和驱替剩余油的协同作用;先注入减氧空气后注入天然气的复合吞吐,溶解了近井区域重质原油组分,起到了增能、降黏和疏通孔隙的多重作用。10轮次的实验和数值模拟综合研究,明确了3种气体及其复合吞吐的增油机理,得到现场实际井的验证,可供类似稠油油藏气体吞吐提高采收率参考。     

特低渗油田泡沫辅助减氧空气驱矿场试验效果及认识

W区块长6油藏为典型的"三低"油藏,进入中含水开发阶段后,平面、剖面矛盾加剧,水驱油效率降低,常规水驱调整效果有限,稳产形势日益严峻。泡沫辅助减氧空气驱具有"遇油消泡、遇水稳定"的性能,能起到封堵调驱作用。因此在注入参数优化设计的基础上,通过十年的矿场试验,结果表明泡沫辅助减氧空气驱在特低渗透油田具有良好的适应性,取得较好的阶段效果,并形成新的认识,对同类油藏开展泡沫辅助减氧空气驱具有借鉴意义。     

空气泡沫驱采油技术在特低渗透油藏的应用

长庆油田大部分已开发的三叠系延长组油藏属于特低渗透、超低渗透油藏,平均水驱标定采收率21.0%,远低于国内中高渗透水驱油藏标定采收率,如何利用三次采油技术继续提高油田采收率,对于特低渗透油藏的开发具有重要的现实意义。本文立足于空气泡沫驱采油技术在特低渗透油藏适应性和驱油规律的研究,优选了五里湾长6油藏部分井组进行了先导性矿场应用,矿场应用表明了空气泡沫驱采油技术能够有效起到"封堵调剖",改善井组注入剖面,均衡平面渗流场,有效动用剩余油的作用,预计可提高试验井组最终采收率4.2%,应用效果显著。     

超低渗透油藏空气泡沫驱油效率研究

针对超低渗透非均质油藏开发过程中单井产量低、含水上升快、水驱动用程度低的特点,提出进行空气泡沫驱油,对空气泡沫驱油的影响因素进行研究。采用室内实验方法研究了储层非均质性、气液比、泡沫注入体积、泡沫注入段塞组合以及注入时机对空气泡沫驱油效率的影响。结果表明,对于非均质储层,空气泡沫驱可以有效地动用低渗透储层中的剩余油,最优的注入气液比为1∶1,最优的注入体积为0.2PV,最优的段塞大小是0.05PV,最优的注入时机为含水率达80%以上时进行泡沫注入。研究结论对于非均质超低渗透油藏进行空气泡沫驱油具有借鉴和指导价值。     

红河油田长8油藏减氧空气驱注气参数综合优化

为探索并研究减氧空气驱提高裂缝–致密油藏采收率的可行性,以增油量、换油率、吨油成本为评价指标,应用双重介质多组分数值模型,综合室内实验、油藏工程等方法和现场实施工艺条件,开展了减氧空气驱注气参数的优化研究。结果表明:注入氧含量为5.00%的减氧空气,产出气氧含量最高为3.95%,安全可控且减缓腐蚀速率,可以达到最佳的经济效益;优化空气/泡沫段塞比为5︰1,可较好地起到延缓气窜及扩大波及体积的作用;优化单井日注气量为1.5×104 Nm3,注气压力为20～25 MPa,总注入气量控制为4 000×104 Nm3。该研究成果在试验井组应用,预测能取得较好的经济效益,为深化减氧空气驱应用研究,提高裂缝型–致密油藏的采收率奠定了技术基础。     

低渗透油田注空气提高采收率技术

注空气驱油是低渗透油田进一步挖掘剩余储量的经济而有效的方法,该文较系统地介绍了国外注空气开发低渗透轻质油油藏提高采收率技术的室内驱油机理研究,注空气配套工艺技术及其防腐防爆具体措施和项目实例研究,为我国低渗透油田实施注空气开发提供了应用技术与展望。     

轻质油藏注空气驱现场应用研究

国内外都开展过轻质油藏注空气采油现场试验,但应用条件差别较大。分析了美国及中国轻质油藏注空气驱应用现状。其中,美国以高压注空气进行二次采油为主,油藏温度高、埋深大、油质轻,利于低温氧化及混相;我国以空气/泡沫调驱或空气-水交替注入为主,主要用于低渗透轻质油藏稳油控水,虽然油藏温度及埋深普遍较低,产出气中氧含量均低于5%,确保了注空气采油过程中的安全。受油藏条件及气源影响,未来我国空气/泡沫驱将发挥重要作用。     

减氧空气增产技术在华北油田J30区块的应用

介绍减氧空气驱油技术原理,油藏选择及施工工艺。在J30区块通过应用该技术,向油井内注入减氧空气体系,优化施工技术参数,提高区块采收率。     

减氧空气辅助重力驱全直径岩心物理模拟——以青海油田尕斯库勒E13油藏为例

与常规的注气方式相比,注气辅助重力驱具有抑制气窜,扩大波及体积的优势。通过静态低温氧化实验,研究减氧空气辅助重力驱在青海油田尕斯库勒E_3~1油藏的适应性;利用天然全直径岩心开展减氧空气辅助重力驱实验,分析了氧气体积分数、注气速度和倾角对减氧空气辅助重力驱的影响规律。结果表明,低氧气体积分数(5%)减氧空气在尕斯库勒E_3~1油藏具有较为明显的低温氧化作用,耗氧速率可以达到2.19 mol/(h·mL)。对于减氧空气辅助重力驱而言,尕斯库勒E_3~1油藏条件下,增大注入气氧气体积分数,最终采收率提高,岩心实验采收率增幅为1.2%～6.9%。从采收率与安全角度考虑,尕斯库勒E_3~1油藏可以选择氧气体积分数略低于10%的减氧空气作为驱替介质。注气速度大于1.0 mL/min时易发生黏性指进;而小于0.1 mL/min时易导致毛细管滞留,采收率较低;当注气速度为0.3 mL/min时,为油气稳定驱,采收率较高。减氧空气辅助重力驱过程对重力作用较为敏感,对于倾角较小的油藏,减氧空气辅助重力驱具有一定的可行性。影响尕斯库勒E_3~1油藏减氧空气辅助重力驱的因素敏感性排序依次为注气速度、倾角和氧气体积分数。     

油藏注空气提高采收率技术应用分析

为有效提高重油油藏及深层低渗透轻质油藏原油采收率,通过文献调研,研究并分析了国外注空气采油应用现状及技术效果。结果表明,采用火烧油层或THAI技术可使重油油藏采收率分别达到50%及80%,COSH技术尚处于室内研究阶段,理论上效果最好。对于重质油藏火驱项目,气油比是最重要的参数,一般介于1 246 m3/m3~4 094 m3/m3,对于深层低渗透轻质油藏高压注空气项目,烟道气驱及热效应对空气驱提高采收率的贡献分别占69%与26.7%。我国重油油藏及西部低渗透轻质油藏可借鉴国外类似地区空气驱项目的成功经验,筛选适宜的火驱技术,进一步完善并推广我国注空气采油技术。     

注空气提高低渗透油藏采收率实验及低温氧化反应特征

空气驱是一种有效提高低渗透油藏采收率的方法。针对目前空气驱油生产特征不明确的问题,采用长岩心驱替实验,研究不同注入压力下的空气驱油效果和低温氧化反应特征。研究发现,空气驱油存在明显的“气窜拐点”。气窜发生前,采出程度随注气量的增加迅速增加,一旦发生气窜,采出程度的增加明显放缓。注气压力越高,“气窜拐点”出现越早,提高采收率效果越差。原油组分分析结果表明：在油藏温度下,随着注气量增加,产出原油中的轻质组分减少,重质组分增加,驱替过程中发生了低温氧化反应;注入压力越高,低温氧化反应越充分,采收率越高;对高含水油藏进行空气驱,低温氧化反应十分微弱,无法形成烟道气驱;水驱达到经济极限后转空气驱,采收率可提高近10百分点。研究成果为低渗透油藏开发后期注空气提高采收率提供了理论依据。     

低渗透油藏空气驱原油氧化机理实验

为深入探究低渗透油藏空气驱开发过程中原油的氧化特征及其影响因素,评价其驱油效果,以新疆油田低渗透油藏为研究对象,开展原油组分分析、原油氧化特征、空气驱及空气泡沫驱等实验,系统研究了不同条件下原油氧化特征及规律。实验结果表明:相同条件下,油砂比纯油样静态氧化反应速率大,反应充分,且反应速率与反应压力、温度、作用时间呈正相关;油藏温度下,原油经历氧化反应后轻重比减小,主峰碳增加;反应温度对空气驱原油动态氧化特征有较大影响,温度越高耗氧量越大,反应越充分;空气驱具有较好驱油效果,但易发生气窜;泡沫驱可有效封堵气窜通道,扩大空气波及体积,改善空气驱效果。研究成果对空气驱理论研究及应用具有借鉴意义。     

GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF OIL RESERVOIRS FLOODED BY WATER AND POLYMER

油藏地球化学研究是水驱综合挖潜、聚驱精细调整开采剩余油的基础,采集萨尔图油田北一断西区聚合物驱前后2口小井距对比检查井的葡一组油砂样品51件,通过岩心分析获得油藏剩余油黏度、流度、含油饱和度、驱油效率等实验数据.实验研究结果表明,水驱后和聚合物驱后油藏剩余油黏度、流度、含油饱和度、驱油效率分布都呈现一定的非均质性特征,聚合物驱后较水驱后油藏剩余油变稠,剩余油开采潜力明显降低,驱油效率显著提高,驱油效率和含油饱和度的非均质性减弱;聚合物驱技术能够提高各种物性油藏的驱油效率,水驱技术能够提高高中低渗透油层的驱油效率,但在特高渗透油层则“无效循环”且随渗透率增大呈下降趋势;提高水驱油藏驱油效率的方法是降低剩余油黏度或提高水驱溶液的黏度即加入黏稠化学剂;提高聚合物驱油藏驱油效率的方法是降低剩余油黏度、提高聚合物驱溶液黏度或改善油层物性.     

低渗透油藏空气泡沫复合驱油室内实验研究

针对低渗透油藏注水开发过程中存在着油井含水上升快,污水处理难度大,产量下降快,油藏采出程度低,生产成本高等问题,对低渗透油藏空气泡沫复合驱提高采收率技术的可行性进行了探讨。通过室内实验对泡沫剂的发泡性、稳泡性、泡沫与原油界面张力性能和稳泡剂的稳泡性能进行评价,优选出最佳泡沫配方;通过驱油实验分别从注入量、气液比、注入压力等方面对低渗透油藏空气泡沫复合驱油工艺参数进行研究。实验结果表明,当气液比在1：1～3：1范围变化时,采收率随气液比增加而升高,随着注入泡沫液量的增加而增大,当注入量增加到0．4PV时增加不明显;同时当气液比为3：1时,采收率随着注入压力增加而增大,直至趋于平稳。因此,空气泡沫复合驱是一种很有前景的提高低渗透油藏采收率方法。