河南油田淺薄層稠油熱化學蒸汽吞吐技術

王若浩,趙 進,張清軍,郝立軍,劉 琳,李慶廠

(中國石化河南油田分公司第二采油廠，河南唐河 473400)

1 河南油田淺薄層稠油油藏概況

1.1 油藏地質概況

河南油田稠油油藏具有“淺、薄、稠”的特點。油層埋藏淺(埋深90～1000 m)，絕大多數小于500 m；油層厚度薄，非均質性嚴重，單層厚度1～4 m，層系組合厚度2～15 m，平均滲透率級差3～20；原油黏度高，特超稠油儲量占探明儲量的49.8%。

1.2 油藏開發現狀

截止2013年3月底，熱采累計產油573×104t，采出程度15.1%，累計注汽2 251×104t，累計油汽比0.25。2013年3月，稠油熱采開井1 440口，平均單井吞吐12.5周期，日產液7 384 t，日產油為1 094 t，綜合含水85.2%，采油速度1.05%，階段油汽比0.21。

1.3 影響吞吐采收率的不利因素

(1)蒸汽吞吐降壓開發，周期產量遞減大.進入中后期開發階段以后，油層壓力下降幅度大，目前壓力僅保持原始地層壓力20%左右，導致油井周期遞減加大[1]，周期產量遞減率達25%，油汽比也由原來的0.3～0.4下降至0.2左右，稠油穩產難度加大，經濟效益變差。

(2)層內非均質，蒸汽吞吐后期油層縱向動用程度差異大。由于地層非均質性嚴重，隨著油田進入高周期吞吐開發階段，主力油層動用程度高，差異大[2]。剩余油監測結果顯示，主力層中強水淹厚度占總厚度比例的66.8%；弱水淹、未水淹厚度占總厚度的33.2%。

(3)蒸汽與稠油流度差異大，蒸汽吞吐后期汽竄頻繁。隨著吞吐周期的不斷增加，井間汽竄不斷加劇[2]。汽竄降低了稠油熱采蒸汽熱利用率的同時，減少了蒸汽波及體積，影響了原油采收率的提高。2006年以來，每年汽竄影響原油產量10 000 t左右，增加自然遞減2個百分點。

(4)油水流度差異大，邊水侵入嚴重。隨著油田進入高周期吞吐開發階段，地層壓力保持水平低，造成邊水突進，導致油層水淹[3]。據統計，井樓油田、古城油田熱采區塊，邊水淹儲量434.3×104t(采出程度僅為16.5%)。新莊油田含油面積小，邊水淹儲量361.5×104t(采出程度僅為4.1%)，因水淹上返或關井數118井次。

2 熱化學蒸汽吞吐技術參數優化

2.1 降黏輔助吞吐技術

針對特超稠油開采效果差、采收率低等問題，根據多元表面活性劑協同作用原理，將原油形成O/W型乳狀液，降低油-水-固界面張力[4]，從而改變原油的流動性，改善油井熱采效果。

(1)降黏劑濃度優選。室內評價了在不同降黏劑濃度下的原油黏度及降黏率，結果見表1。從表中可以看出，降黏劑質量分數在0.1%～0.5%的范圍內，降黏率都在97%以上，考慮到地層的吸附作用，選用降黏劑質量分數為0.2%～0.3%。

(2)注入時機優選。圖1評價了含水30%的原油在不同溫度下的乳化效果。在溫度達到45 ℃后，降黏劑的乳化效果更好。在油井吞吐1-2個周期后，地層有一定的儲熱時，可以滿足熱化學降黏輔助吞吐的技術要求。

表1 不同降黏劑濃度下的原油黏度

圖1 原油在不同溫度下的乳化效果

2.2 氮氣泡沫調剖技術

針對稠油熱采過程中出現的汽竄、非均質嚴重等問題，研制出適合淺薄層稠油熱采氮氣泡沫調剖技術的高溫泡沫驅油體系，優化了調剖參數，實現了規模應用。

(1)使用濃度優選。對高溫泡沫驅油體系使用濃度進行了優選。圖2可見，發泡體系的質量分數為0.5%時已達到較好的封堵性能。

圖2 不同發泡劑濃度下的阻力因子變化曲線

(2)汽液比優選。評價了不同汽液比條件下的阻力因子。從圖3中可以看出，汽液比較低時，阻力因子隨著氣液比升高而升高，在汽液比(1～3)之間時，泡沫體系阻力因子保持在較高數值，進一步增加汽液比，泡沫劑封堵能力急劇下降，因此，優選汽液比為1～3。

(3)注入段塞優選。當汽液比為2、發泡劑質量分數為0.5%時，設計出不同大小注入段塞，開展了數值模擬研究。由模擬結果可以看出(表2)，隨著氮氣泡沫注入量的增加，累積增油量逐漸上升，但是當注入量超過0.1 PV時，增油幅度明顯減小。所以選擇段塞量為0.1 PV。

圖3 汽液比對泡沫體系封堵性能的影響

表2 不同段塞大小模擬結果統計

2.3 氮氣泡沫抑制邊水技術

以河南油田普通稠油(油樣A)和超稠油(油樣B)為實驗對象，通過物模試驗，評價了氮氣泡沫抑制邊水技術的影響因素。

(1)原油黏度影響。評價了不同原油性質的見邊水時間和氮氣泡沫驅替效果(圖4、圖5)。從圖中可見，在同一邊水能量條件下，與普通稠油相比，超稠油在低周期時邊水水侵速度較慢，但見邊水后，含水上升速度較快。應用氮氣泡沫抑制邊水技術后原油采收率明顯提高，其中普通稠油驅替效果優于超稠油，差值為15%。

圖4 不同原油性質周期綜合含水變化情況

(2)邊水能量影響。采用單巖心管，在綜合含水95%時注入氮氣泡沫，驅替結果見圖6和圖7 。從圖中可見，不論邊水能量強弱，注入氮氣泡沫后均能大幅度降低周期綜合含水、提高原油采收率。

(3)含水階段。以普通稠油為實驗對象，在邊水能量為6 MPa時，評價了不同含水階段使用氮氣泡沫前后含水變化和驅替效果(圖8、圖9)。圖中可見，高含水階段實施氮氣泡沫抑制邊水的控水效果好。

圖5 不同原油性質抑制邊水驅替效果

圖6 不同邊水能量下的周期綜合含水

圖7 不同邊水能量下的累積采出程度

圖8 邊水6MPa下措施周期綜合含水

圖9 邊水6MPa下措施周期的累積采出程度

3 應用效果與認識

(1)通過三年來的技術研究與應用，河南油田完善了熱化學配方體系，優化了方案設計，形成了以降黏輔助吞吐技術、氮氣泡沫調剖技術、氮氣泡沫抑制邊水技術為主體的淺薄層稠油熱采后期熱化學蒸汽吞吐配套技術。

(2)熱化學吞吐技術在河南油田得到規模應用(表3)，動用蒸汽吞吐低油汽比儲量532.81×104t，累計增油11.51×104t，提高采收率2.2個百分點，有效減緩了老井遞減，穩定了熱采產量。應用表明，熱化學吞吐技術對淺薄層稠油熱采后期改善開發效果及提高采收率具有重要的意義。

表3 近三年熱化學蒸汽吞吐配套技術應用效果

[1] 陳鳳君，黃春蘭，張彪，等.改善稠油熱采高周期吞吐開發效果技術對策[J]．石油天然氣學報，2009，31(3)：277-278.

[2] 陳于剛，扈中, 苗振寶, 等.稠油熱采井高溫調剖技術在河南油田的應用[J].河南石油，2003，(S1)：80-83.

[3] 王書林，黨興軍．氮氣泡沫抑制稠油油藏邊水技術現場應用研究[J]．化學工程與裝備，2010，(10)：60-61.

[4] 劉國然 .稠油乳化降黏技術[J].特種油氣藏，1995，2(1):57-61.