HDCS技術(shù)在毛8塊的探索與應(yīng)用

聶建華，唐周懷

（中原油田分公司內(nèi)蒙探區(qū)勘探開(kāi)發(fā)指揮部，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051）

查干凹陷毛8塊位于烏力吉構(gòu)造帶，含油層位銀根組，油藏埋深 700～1 200 m，地層傾角 5～10°，儲(chǔ)層沉積類型為扇三洲平原沉積。預(yù)測(cè)含油面積10.26 km2，預(yù)測(cè)稠油地質(zhì)儲(chǔ)量1 468×104t。平均孔隙度20.6%，平均滲透率 25.7×10-3μm2。地溫梯度為 2.3 ℃/100m，壓力系數(shù)為0.73。地面原油密度0.942 4 g/cm3（20℃），瀝青質(zhì)含量8.21%，蠟含量1.67%，膠質(zhì)含量17.36%。油藏溫度36℃下脫氣原油粘度為5 100 mPa·s，為中深層低溫、低壓、普通稠油油藏。目前毛8塊水平井共10口，正常生產(chǎn)7口。

1 HDCS作用機(jī)理

HDCS技術(shù)包括水平井、油溶性降粘劑、二氧化碳（CO2）和蒸汽四個(gè)元素，是一種采用高效油溶性復(fù)合降粘劑和CO2輔助水平井蒸汽吞吐，利用其協(xié)同降粘、混合傳質(zhì)及增能助排作用，降低注汽壓力、擴(kuò)大波及范圍，實(shí)現(xiàn)中深層、特超稠油油藏有效開(kāi)發(fā)的技術(shù)[1]。

1.1 水平井

研究表明，水平井的蒸汽注入指標(biāo)是直井的3～4倍，蒸汽注入壓力比直井低2～4 MPa。當(dāng)?shù)貙訅毫υ黾訒r(shí)，蒸汽熱值可以增加1.25倍。因此，水平井對(duì)于蒸汽注入壓力有一個(gè)較小的需求，但是能夠有較高的蒸汽注入質(zhì)量和萃取能力。這可以大大地增大蒸汽的掃油面積和泄油面積。同時(shí)，由于水平井較低的生產(chǎn)壓差，可以控制邊底水的入侵，并且在低水位切割時(shí)能夠提高油井的生產(chǎn)時(shí)間。

1.2 CO2

增大蒸汽和CO2的體積能夠起到降壓的作用。在同等壓力條件下，CO2的體積要比蒸汽大的多，在12 MPa的壓力條件下，CO2的體積是蒸汽體積的兩倍。蒸汽注入量增加的這一過(guò)程就相當(dāng)于一個(gè)降壓生產(chǎn)的過(guò)程。在這一降壓過(guò)程中，CO2就像是注入蒸汽的處理劑，可以有效擴(kuò)大注入蒸汽的擴(kuò)散并且增大蒸汽和油溶性降粘劑的掃油區(qū)域。

1.3 高效油溶性降粘劑

油溶性降粘劑通過(guò)將膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的團(tuán)塊結(jié)構(gòu)分解成分散相來(lái)降低其粘度，并且將原油的輕質(zhì)組分合成為連續(xù)相。這可以有效的降低原油的粘度，以此降低井口附近區(qū)域的啟動(dòng)壓力。實(shí)驗(yàn)證明，如果在原始溫度條件下，向超稠油油藏中增加2%的油溶性降粘劑，那么其粘度的下降率將會(huì)達(dá)到95.42%。

2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)方法[2]：通過(guò)PVT釜測(cè)定CO2在不同壓力和溫度下對(duì)毛8塊稠油油藏溶解度及飽和壓力下體積系數(shù)、粘度的影響。本研究中CO2在原油中的溶解度是指單位體積地面脫氣原油在一定的溫度和壓力下溶解CO2的標(biāo)準(zhǔn)體積。測(cè)試前將200 mL油樣和一定比例的CO2混合，在設(shè)定的溫度下改變活塞的位置，影響筒內(nèi)混合物的體積，測(cè)定飽和壓力、體積系數(shù)和粘度。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖1）。

實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)用油樣為吉2-平7井原油，組分分析（見(jiàn)表1）。測(cè)試溫度為60℃、80℃，氣油比在10～110。

表1 吉2-平7井原油性質(zhì)表

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

2.2.1 CO2在毛8塊稠油中的溶解性實(shí)驗(yàn) 分別測(cè)定了CO2在60℃、80℃下的溶解度，結(jié)果（見(jiàn)圖2）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)毛8塊原油來(lái)說(shuō)，在同一溫度下，隨著飽和壓力的增加，CO2的溶解度逐漸增加。在同一飽和壓力下，溫度越高，CO2的溶解度越少。這是由于CO2分子的運(yùn)動(dòng)能力、原油的分子間隙共同作用的結(jié)果，當(dāng)壓力較低時(shí)，原油分子間隙比較大，CO2分子運(yùn)動(dòng)對(duì)溶解度影響較大，溫度越高CO2分子運(yùn)動(dòng)劇烈，越容易蒸發(fā)氣化，不利于在原油中的溶解，使得溶解量減少。

2.2.2 溶解CO2后原油的體積系數(shù) 不同溫度下CO2溶解度與原油體積系數(shù)關(guān)系曲線（見(jiàn)圖3）。

由圖3可見(jiàn)：實(shí)驗(yàn)溫度為60℃時(shí)，原油體積系數(shù)隨著溶解度的變化從1.03增加到1.3；在80℃情況下，體積系數(shù)從1.04增加到1.32。在同一溫度下，原油溶解CO2后體積系數(shù)與CO2溶解度呈線性增加；在相同的溶解度條件下，溫度升高后原油的體積系數(shù)有所上升，但上升的幅度不大。這是因?yàn)镃O2的溶解度越高，原油中溶解的CO2的量越多，使得原油體積膨脹越多，則體積系數(shù)越大，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為，溶解CO2可以使原油膨脹20%～25%，可以有效增加地層彈性能量，降低剩余油飽和度，從而提高采收率，改善增油效果。

2.2.3 飽和壓力下CO2對(duì)原油的降粘效果 溶解CO2粘度與溶解度數(shù)值及關(guān)系曲線（見(jiàn)圖4）。

在一定溫度下，原油的粘度隨CO2溶解度的增加而逐漸減小，并且減小的幅度逐漸降低。在CO2溶解度一定的條件下，60℃比80℃條件下CO2降粘的比率會(huì)更大。當(dāng)CO2溶解度由0 m3/m3增加到40 m3/m3時(shí)，原油的粘度降低到100 mPa·s以下，可見(jiàn)CO2降粘效果十分顯著。這是因?yàn)槿芙釩O2后原油分子間力發(fā)生了改變，由原來(lái)較大的液-液分子間力變?yōu)橄嗷プ饔幂^小的液-氣分子間力，稠油溶解CO2后，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)大分子層狀結(jié)構(gòu)遭到破壞，使分子間力減小，同時(shí)降低了摩擦阻力。

3 HDCS技術(shù)的礦場(chǎng)應(yīng)用

2010年以來(lái)，在毛8塊共實(shí)施了9口井（10井次）的HDCS稠油熱采試驗(yàn)，累計(jì)注入CO21 510 t，累注油溶性降粘劑240 t，累計(jì)注入蒸汽12 100 t。9口試驗(yàn)井中有7口見(jiàn)到明顯試驗(yàn)效果，累計(jì)生產(chǎn)原油3 626 t，平均油汽比0.3，平均回采水率33%。

3.1 水平段長(zhǎng)度、鉆遇率、地層物性等因素對(duì)試驗(yàn)效果的影響

熱采井基本油藏、鉆井情況及開(kāi)采效果（見(jiàn)圖5）。

從鉆井和地層物性比較來(lái)看，先導(dǎo)試驗(yàn)效果較好的井，往往是水平段較長(zhǎng)且位置好，物性較好，鉆遇率相對(duì)較高的井。

3.2 注汽質(zhì)量對(duì)蒸汽吞吐效果的影響

表2 吉2-平1井不同輪次蒸汽吞吐熱力參數(shù)及效果

毛8塊屬于低壓低滲油藏，注汽特點(diǎn)表現(xiàn)為注汽壓力高，蒸汽平均注入壓力18.97 MPa，蒸汽平均溫度346℃，干度低，井口平均干度57%。隨著注汽周期輪次的增加，注汽質(zhì)量變好，油層加熱效果好，如吉2平-1井，第二周期平均注汽壓力比第一周期下降了0.5MPa，蒸汽干度提高了31.1%，周期產(chǎn)油量也有明顯增加。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）優(yōu)選物性好，含油豐度高的構(gòu)造位置部署水平井，把握水平井沿著油層中下部走向，取得高的鉆遇率，是保證先導(dǎo)試驗(yàn)取得較好效果的關(guān)鍵。

（2）毛8塊目前注汽壓力仍然偏高，考慮如何降低注汽壓力，確保注汽干度和熱焓，應(yīng)是下一步的努力方向。

（3）HDCS技術(shù)目前是最適合毛8塊開(kāi)采方式，但需優(yōu)化注汽參數(shù)，CO2用量、降粘劑用量，以提高蒸汽吞吐周期生產(chǎn)效益。

（4）引進(jìn)超臨界鍋爐，在不超過(guò)油層破裂壓力的條件下，進(jìn)行超高壓注汽試驗(yàn)，提高注汽干度，達(dá)到降低原油粘度，增加原油滲流能力，提高開(kāi)發(fā)效果的目的。

［1］李賓飛，等.超稠油HDCS高效開(kāi)采技術(shù)研究［J］.石油鉆采工藝，2009，32（6）:35-37.

［2］陶磊.超稠油油藏三元復(fù)合吞吐技術(shù)研究［D］.中國(guó)石油大學(xué)（華東）學(xué)位論文，2009.

［3］劉玉江，孫殿雨.超稠油油藏開(kāi)發(fā)新工藝研究［J］.石油化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2000，（2）：25-27.

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［6］劉峰.水平井技術(shù)在超稠油挖潛中的應(yīng)用［J］.特種油氣藏，2005，12（3）：58-59.

［7］萬(wàn)仁溥，等.采油工程手冊(cè)（下冊(cè)）［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2000.