牛心坨油田開發(fā)后期開采工藝研究與應(yīng)用

徐鳳廷

(中國(guó)石油遼河油田分公司曙光采油廠，遼寧盤錦 124109)

1 生產(chǎn)狀況

牛心坨油田位于遼河斷陷西部凹陷西斜坡北端，儲(chǔ)層巖性主要為含鈣砂巖和碳酸鹽巖，該塊原油物性差，屬于高凝稠油，地層原油黏度76.4 mPa·s，地面脫氣原油黏度400～1 600 mPa·s(最高大于3000 mPa·s)，凝固點(diǎn)35～41℃，共有油井143口，日產(chǎn)液1216.3 t、日產(chǎn)油341.3 t、含水74.5%，平均單井日產(chǎn)液8.5 t、日產(chǎn)油2.38 t。

牛心坨油田主要采用閉式熱水循環(huán)和電加熱工藝進(jìn)行開采，熱水循環(huán)舉升工藝受井下管柱結(jié)構(gòu)上的限制，油井的洗井、動(dòng)液面及產(chǎn)液剖面等油井資料的錄取無(wú)法完成，使油田開發(fā)調(diào)整難度加大，同時(shí)92口熱水循環(huán)井共運(yùn)行13臺(tái)熱水循環(huán)加熱爐、10臺(tái)熱水循環(huán)泵，年耗軟化水2.7×104m3、耗電量963.6×104kW·h、耗氣379.6×104m3，51口電加熱井年耗電2680.56×104kW·h，耗能較大。

2 開采工藝的室內(nèi)研究

2.1 含水率與原油物性的關(guān)系

(1)含水率與凝固點(diǎn)的關(guān)系。對(duì)不同區(qū)塊油井不同含水下的凝固點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，油井在純油情況下凝固點(diǎn)均在40 ℃以上，含水在90%時(shí)凝固點(diǎn)下降到15 ℃左右;同時(shí)對(duì)所有油樣在未脫水情況下進(jìn)行測(cè)試，凝固點(diǎn)在30 ℃以下的87口， 30～35℃之間49口，35 ℃以上的7口，平均油井凝固點(diǎn)為32 ℃，相對(duì)于開采初期凝固點(diǎn)下降14 ℃。

(2)含水率與黏度的關(guān)系。經(jīng)證實(shí)，原油含水率超過一定值后，含水原油的視黏度上升，在其含水率的臨界處，含水原油的視黏度最大，但隨著含水率的增加，含水原油的視黏度開始急劇下降，一般將視黏度開始下降的含水率臨界值稱轉(zhuǎn)相點(diǎn)[1-3]。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)牛心坨油田的原油進(jìn)行了轉(zhuǎn)相含水率的測(cè)定。以牛心坨油田含水原油為實(shí)驗(yàn)介質(zhì)，原油含水率分別為30%、40%、50%、60%、70%、75%、80%、90%。配好不同含水原油后，啟動(dòng)螺桿泵，經(jīng)過管路循環(huán)0.5 h，形成穩(wěn)定乳狀液后，利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)錄取流量、壓差和溫度，測(cè)試不同含水率原油流動(dòng)狀態(tài)的視黏度。在剪切速率為20 s-1的條件下，繪制不同含水原油在直徑為φ73 mm的管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)的視黏度與含水率關(guān)系曲線(圖1)。

圖1 牛心坨油田原油黏度與含水率關(guān)系曲線

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，牛心坨原油黏度隨著含水的升高先呈上升趨勢(shì)，含水達(dá)到60%～75%之后呈下降趨勢(shì)，且在不同溫度下，大部分含水率在75%以上的原油視黏度在2 000 mPa·s以下，原油具有較好的流動(dòng)性。通過大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，對(duì)牛心坨油田的原油進(jìn)行了轉(zhuǎn)相含水率的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)牛心坨油田原油的轉(zhuǎn)相點(diǎn)為75%。

以上數(shù)據(jù)表明，隨著油田含水的升高，原油物性隨之發(fā)生改變，原油的凝固點(diǎn)和黏度均隨著含水的升高而降低，原油轉(zhuǎn)相點(diǎn)對(duì)應(yīng)含水為75%。

2.2 溫度與原油物性的關(guān)系

(1)井口溫度與產(chǎn)液量關(guān)系。隨著油井產(chǎn)液量、含水率的不同，油井井口溫度不同，根據(jù)熱傳導(dǎo)理論，可建立井筒的熱能平衡方程[3]。計(jì)算的結(jié)果表明：產(chǎn)液量與產(chǎn)出液溫度成正比，即產(chǎn)液量越高，井口溫度越高，見圖2。

圖2 不同產(chǎn)量含水原油到達(dá)井口的自然溫度

(2)溫度與黏度的關(guān)系。對(duì)牛心坨油層油井按含水10%以下、10%～20%、20%～30%…90%以上分9個(gè)含水段對(duì)黏度進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明不同含水率的原油表觀黏度與溫度之間存在指數(shù)關(guān)系,不同含水率原油黏度隨溫度的升高而降低,原油黏度拐點(diǎn)在35 ℃左右，見圖3。

圖3 牛心坨油層原油黏度與溫度關(guān)系曲線

以上數(shù)據(jù)表明，產(chǎn)液量越高，井口溫度越高，產(chǎn)液量在8 t以上、含水75%時(shí)井口溫度達(dá)到35.28 ℃，高于原油黏度拐點(diǎn)和凝固點(diǎn)，即含水75%以上油井可以實(shí)現(xiàn)干抽生產(chǎn)。

2.3 降凝降黏劑的應(yīng)用效果

由于牛心坨原油黏度隨含水到達(dá)60%～75%之后呈下降趨勢(shì)，應(yīng)用新型高凝稠油降凝降黏劑對(duì)含水60%油井進(jìn)行試驗(yàn)，按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.9%、主輔劑比為6∶1時(shí)進(jìn)行加藥，藥劑能達(dá)到較好的降凝降黏效果，見圖4、圖5。在聯(lián)合站進(jìn)行配伍性試驗(yàn)時(shí)，與空白樣對(duì)比，脫水率均在87%以上，說明小劑量的藥劑對(duì)聯(lián)合站脫水基本無(wú)影響。

圖4 坨27-34井加藥前后原油黏溫曲線

圖5 油井加藥前后凝固點(diǎn)變化情況

以上數(shù)據(jù)表明，應(yīng)用降凝降黏劑可以降低原油黏度和凝固點(diǎn)，且含水60%以上油井可以通過化學(xué)降凝降黏的方式實(shí)現(xiàn)干抽生產(chǎn)。

2.4 開采工藝轉(zhuǎn)換技術(shù)思路

牛心坨油田目前進(jìn)入中高含水開發(fā)期后，采出液性質(zhì)發(fā)生了很大變化，具體表現(xiàn)為油井產(chǎn)液溫度較高，采出液流動(dòng)摩阻較小，流動(dòng)性變好。針對(duì)采出液性質(zhì)的變化，可以采取如下技術(shù)思路進(jìn)行牛心坨油田舉升工藝的轉(zhuǎn)換：

(1)日產(chǎn)液在2.5 t以下的油井屬于低效油井，直接轉(zhuǎn)撈油生產(chǎn)。

(2)日產(chǎn)液量在2.5 t以上的油井按含水不同轉(zhuǎn)為其它舉升工藝：含水75%以上的油井直接轉(zhuǎn)干抽生產(chǎn)；含水60%～75%之間油井采用化學(xué)降凝降黏工藝生產(chǎn)；含水60%以下油井采用電加熱工藝生產(chǎn)。

(3)應(yīng)用進(jìn)站加熱、地面摻水等輔助工藝措施實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換后正常集輸。①增加井口立式爐、井口加裝電熱帶。為保證原油進(jìn)站溫度，開采工藝轉(zhuǎn)換時(shí)，在高產(chǎn)液油井井口至加熱爐管線纏上電熱帶，提高了原油進(jìn)站溫度，解決部分油井需要頻繁掃線的問題。對(duì)掃線后回壓偏高的油井，在井口安裝立式加熱爐，提高原油進(jìn)站溫度。②進(jìn)行流程整改，增加走油井和摻水流程:對(duì)于低產(chǎn)油井旁有高產(chǎn)油井的，進(jìn)行流程整改使兩口或多口油井合走進(jìn)站，提高原油整體溫度;周圍沒有高產(chǎn)井的低產(chǎn)油井，在原循環(huán)水流程上安裝進(jìn)站管線摻水流程，用溜水的方式增強(qiáng)原油流動(dòng)性，提高原油溫度，降低井口回壓，同時(shí)根據(jù)單井情況控制摻水量，避免浪費(fèi)。

2.5 開采工藝轉(zhuǎn)換實(shí)施方案

對(duì)牛心坨油田143口油井進(jìn)行了含水率與產(chǎn)液分類，根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果將區(qū)塊油井進(jìn)行整體開采工藝的轉(zhuǎn)換(表1)：將日產(chǎn)液低于2.5 t的23口油井，改為撈油生產(chǎn)。將日產(chǎn)液高于2.5 t的油井按不同含水分類，含水高于75%的48口油井直接轉(zhuǎn)為干抽生產(chǎn)；將含水在60%～75%的33口油井采用化學(xué)降凝降黏生產(chǎn),將含水低于60%的39口油井轉(zhuǎn)為電加熱生產(chǎn)。

表1 牛心坨油田開采工藝轉(zhuǎn)換實(shí)施方案

3 實(shí)施效果

(1)通過減少循環(huán)水漏失對(duì)地層的影響，有效控制了產(chǎn)量遞減，從區(qū)塊采油曲線上來(lái)看(圖6)，開采工藝轉(zhuǎn)換后區(qū)塊產(chǎn)能保持平穩(wěn)，轉(zhuǎn)換試驗(yàn)獲得成功。

圖6 牛心坨油田開采工藝轉(zhuǎn)換前后采油曲線

(2)牛心坨開采轉(zhuǎn)換工藝的應(yīng)用，減少了能源消耗，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)省了作業(yè)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)管理難度和員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，可年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益兩千余萬(wàn)元，另外，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝流程，停用大量循環(huán)水爐、泵，大大降低了安全隱患，也為其它高凝稠油油田后期開發(fā)開采工藝轉(zhuǎn)換提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)論

(1)通過對(duì)油田含水變化后的原油物性和流動(dòng)性分析，明確了牛心坨油田開采工藝轉(zhuǎn)換的可行性，為工藝轉(zhuǎn)換提供了理論支持。

(2)通過應(yīng)用化學(xué)降凝降黏、井口提溫、地面摻水等配套工藝，實(shí)現(xiàn)了牛心坨油田整體開采工藝的轉(zhuǎn)換，節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本。

(3)牛心坨油田開采工藝轉(zhuǎn)換技術(shù)研究與應(yīng)用，解決了牛心坨油田目前開采工藝中存在的問題，為其它高凝稠油油田開發(fā)后期開采工藝轉(zhuǎn)換提供了新的思路和技術(shù)手段。

[1] 耿宏章，秦積舜，周開學(xué)，等.含水率對(duì)原油黏度影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].油氣地面工程，2003,(2)：58-60.

[2] 周俊杰，吳杰生，郭莉萍，等.大港油田稠油、超稠油油藏冷采工藝技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),2004,(2)：69-71.

[3] 李漢勇，宮敬，雷俊勇，等.壓力對(duì)含水原油析蠟過程的影響[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2010,(7)：50-52.