齊40塊蒸汽驅(qū)伴生氣回注油藏效果分析

吳 拓，王 楊，齊先有，王 賀

(中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

齊40塊蒸汽驅(qū)伴生氣回注油藏效果分析

吳 拓，王 楊，齊先有，王 賀

(中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

遼河油田稠油熱采開發(fā)過程中出現(xiàn)了以硫化氫和二氧化碳為特征的酸性氣體，其分布幾乎覆蓋了所有稠油熱采區(qū)塊，對(duì)油田生產(chǎn)環(huán)境構(gòu)成危害。開展了蒸汽驅(qū)伴生氣回注實(shí)驗(yàn)研究。研究表明，在開采過程中把稠油伴生氣體進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，既可以減少污染物排放，又可改善開發(fā)效果，是一項(xiàng)變害為利、安全環(huán)保生態(tài)工程。

稠油熱采;酸性氣體;伴生氣回注;蒸汽驅(qū);環(huán)境污染

引 言

目前石油和天然氣生產(chǎn)過程產(chǎn)生的酸性氣體處理技術(shù)可歸納為2類:一是酸性伴生氣的地面處理方式，主要有干法脫硫和濕法脫硫2種方式;二是把產(chǎn)出的酸性伴生氣再回注地層［1］。回注的地層通常是密閉性很好的水層或廢棄的生產(chǎn)層，把酸性伴生氣永久保存地層內(nèi);也可以是正在開采的地層，用于氣驅(qū)開發(fā)方式提高采收率。本文研究的是利用蒸汽驅(qū)過程中產(chǎn)出酸性伴生氣回注油藏來提高采收率的酸性伴生氣處理方式［2－6］。

1 酸性伴生氣體組成

遼河油田酸性伴生氣集中分布在西部凹陷稠油熱采區(qū)塊，例如高升、歡喜嶺、小洼、冷家等地區(qū)。從成因來看，均為伴隨著油藏?zé)岵蛇^程形成的次生硫化氫氣體［7－9］，由含硫有機(jī)質(zhì)水熱裂解和硫酸鹽熱還原生成［10］，其中蒸汽驅(qū)產(chǎn)生硫化氫的濃度最高(表1)。2010年1月對(duì)齊40塊蒸汽驅(qū)的10個(gè)采油站統(tǒng)計(jì)表明，每天產(chǎn)氣量大約為110×103m3/d，其中硫化氫濃度主要分布范圍在3 000～6 000 mg/L，CO2濃度范圍在70% ～90%。

表1 西部凹陷稠油不同熱采方式酸性伴生氣含量統(tǒng)計(jì)

2 伴生氣回注地層原油高壓物性參數(shù)

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及用品

實(shí)驗(yàn)儀器為高壓物性PVT測(cè)定儀、高溫高壓落球黏度計(jì)、高壓電動(dòng)泵、色譜儀等。實(shí)驗(yàn)原油是齊40－40－59井的原油，20℃的脫氣原油密度為0.984 5 g/cm3，常壓下黏度為 4 010.2 mPa·s，實(shí)驗(yàn)用氣體為CO2和N2，實(shí)驗(yàn)溫度為120℃。

2.2 配制地層原油

將一定量的齊40－40－59井油樣加入到高壓物性PVT測(cè)定儀中，加熱至地層溫度120℃，然后在飽和壓力下(15.7、18.4 MPa)分別在PVT筒中攪拌，加壓至地層壓力，測(cè)得原油的飽和壓力及溶液的氣油比，如果飽和壓力與地層原油實(shí)際飽和壓力不等，則相應(yīng)調(diào)整PVT筒中原油的溶解氣量，直到相等。

2.3 地層原油一次脫氣測(cè)定PVT參數(shù)

將配制好的地層原油進(jìn)行一次脫氣實(shí)驗(yàn)，在高于飽和壓力(22、25 MPa)條件下一次脫氣至地面壓力，測(cè)定原油的PVT參數(shù)(表2)。

表2 原油PVT參數(shù)

2.4 地層原油多級(jí)脫氣后測(cè)定高壓物性及黏度

將單級(jí)脫氣后的原油進(jìn)行多級(jí)脫氣即衰竭壓力實(shí)驗(yàn)，測(cè)得相應(yīng)原油物性參數(shù):各級(jí)衰竭壓力下原油的體積系數(shù)、氣油比、原油密度、原油黏度(圖1)。

圖1 原油物性參數(shù)與壓力關(guān)系

由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨著注氣量的增加，地層原油飽和壓力、體積系數(shù)和溶液氣油比增加，地層原油黏度降低。且注氣量越大，地層原油高壓物性變化越大;在相同條件下，注入CO2使地層原油高壓物性變化幅度大于N2，CO2驅(qū)比N2驅(qū)效果好。

3 伴生氣回注硫化氫溶解度實(shí)驗(yàn)

伴生氣回注蒸汽驅(qū)油藏后，硫化氫的溶解度如何，能否被油藏礦物部分吸附或全部吸附，是該研究的重要內(nèi)容。齊40塊蒸汽驅(qū)目前油藏壓為2.5 MPa，蒸汽帶溫度210℃左右，井間低溫帶為80℃左右。為此，模擬齊40塊蒸汽驅(qū)油藏條件，注入一定量的硫化氫氣體，分別在常溫常壓下4 h、80℃常壓下 4 h、100℃ 常壓下、150℃1.5 MPa 下、210℃2.5 MPa下和210℃5 MPa下測(cè)定反應(yīng)釜排出氣體中硫化氫的濃度(表3)。

表3 模擬蒸汽驅(qū)油藏條件下硫化氫溶解度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著溫度增高，硫化氫分子擺脫水分子的作用逃逸到氣體中，導(dǎo)致硫化氫濃度迅速增高;地層水中的鐵離子、儲(chǔ)層礦物等對(duì)硫化氫有一定的吸附作用，但對(duì)硫化氫濃度影響不大;模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試結(jié)果吻合，即溫度場(chǎng)高的地方其硫化氫濃度高，溫度場(chǎng)低的地方其硫化氫濃度低。

4 伴生氣回注巖石酸敏性評(píng)價(jià)

通過齊40塊巖石酸敏性實(shí)驗(yàn)對(duì)伴生氣體回注引起儲(chǔ)層滲透率的改變進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。伴生氣體主要成分為CO2，其注入儲(chǔ)層后，溶解于地層水中使地層水呈弱酸性，導(dǎo)致礦物部分溶解，使孔隙度增加，滲透率上升。溶液中的離子化合生成新的礦物，超出溶解度后生成沉淀，沉淀堵塞了孔隙或喉道，使孔隙度、滲透率下降。另外，在壓差作用下，孔隙喉道中微粒的運(yùn)移也將使?jié)B透率進(jìn)一步下降。總之，儲(chǔ)層物性的改變?nèi)Q于這些因素的綜合影響。

表4 巖石酸敏性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

5 伴生氣回注油藏模擬

模擬稠油油藏蒸汽驅(qū)條件，用二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)，觀察伴生氣中二氧化碳組分的驅(qū)油效果。實(shí)驗(yàn)分3組進(jìn)行，分別是純蒸汽驅(qū)、蒸汽+CO2(氣汽比1∶2)復(fù)合驅(qū)和蒸汽+CO2(氣汽比1∶1)復(fù)合驅(qū)。

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同氣汽比的蒸汽+CO2復(fù)合驅(qū)比單純蒸汽驅(qū)的驅(qū)油效率好，預(yù)示著酸性伴生氣回注油藏會(huì)產(chǎn)生一定的提高采收率的效果。

6 結(jié)論

(1)遼河油田稠油蒸汽驅(qū)二氧化碳含量普遍較高，由于二氧化碳的特殊性質(zhì)可用于改善原油物性參數(shù)，是理想的用于氣驅(qū)開發(fā)的氣體，充分利用這些伴生氣體可尋求油田開發(fā)新的模式。

(2)通過N2、CO2與齊40塊地層原油PVT測(cè)量分析，注入CO2對(duì)于原油中溶解氣量增加，原油黏度降低，地層原油體積膨脹等高壓物性變化幅度大于N2，更有利于降低殘余油飽和度，提高原油采收率。

(3)蒸汽驅(qū)內(nèi)硫化氫的溶解度很小，儲(chǔ)層礦物等對(duì)硫化氫的吸附有限，回注油藏的硫化氫濃度不會(huì)降低。

(4)酸性伴生氣回注有2種方式，用于氣驅(qū)開發(fā)和地層埋存。酸性伴生氣用于氣驅(qū)開發(fā)是酸性伴生氣治理的一種過渡模式，酸性伴生氣封存地層是解決酸性伴生氣治理的最終模式，2種方式要統(tǒng)籌考慮。

(5)遼河油田以稠油生產(chǎn)為主，必然會(huì)產(chǎn)生大量的酸性伴生氣體，如果實(shí)現(xiàn)伴生氣體回注油藏，達(dá)到變害為利的效果，其意義重大。

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Analysis of associated gas reinjection effect in Block Qi40 steam flooding process

WU Tuo，WANG Yang，QI Xian– you，WANG He
(Liaohe Oilfield Company，PetroChina，Panjin，Liaoning124010，China)

Sour gases such as hydrogen sulfide and carbon dioxide are produced in heavy oil thermal recovery process in Liaohe oilfield and this problem is prevalent in almost all the thermal recovery blocks，posing risks to oilfield production and environment．Experimental study has been conducted for associated gas reinjection in steam flooding．The results indicate that recycling of the associated gas during heavy oil recovery process can reduce pollutants emission，improve development effect，and is an eco － friendly project．

heavy oil thermal recovery;sour gas;associated gas reinjection;steam flooding;environmental pollution

TE357.46

A

1006－6535(2012)01－0104－03

20110329;改回日期20110903

中油遼河油田公司重大科技項(xiàng)目“蒸汽驅(qū)伴生氣處理技術(shù)研究”(中油遼字2010－127)

吳拓(1965－)，男，高級(jí)工程師，1989年畢業(yè)于西南石油學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事石油地質(zhì)試驗(yàn)研究工作。

編輯 周丹妮