特低滲透油田復合熱載體吞吐可行性分析

趙明國 ，張明龍 ，楊洪羽

（1.提高油氣采收率教育部重點實驗室 東北石油大學，黑龍江 大慶 163318；2.中油長慶油田分公司，陜西 定邊 718600）

引 言

海拉爾蘇德爾特油田為特低滲透油田，其特點是儲層滲透率低、非均質性強、孔喉半徑小、非均質性及敏感性強、天然然能量不充足等[1-4]。目前各國對特低滲透油田開發的主要方式為注水開發、蒸汽吞吐、注氣開發等。由于儲層滲透率低，注水開發會造成注水壓力大，特低滲透層動用程度差[5]。蒸汽吞吐是一種有效開發低滲透油田的開采方式，高溫熱蒸汽可以降低原油黏度，從而增加原油的流動能力，但由于注入的蒸汽數量和攜帶熱量的限制，導致對地層的加熱半徑有限[6]。注氣開發過程中，氣體可以進入較小的孔隙，擴大波及體積，但由于特低滲透油田的非均質性，導致氣體指進現象發生，見氣后產量遞減較快[7]。在復合熱載體吞吐過程中，復合熱載體中的CO2在原油中的溶解度較高，在一定條件下可與原油形成混相，大幅度降低原油黏度，增加原油的膨脹能，進而降低殘余油飽和度[8]；而水蒸汽可攜帶熱量，對地層和原油具有加熱作用；N2的導熱系數較低，可提高蒸汽的熱利用效率，增加蒸汽的攜熱能力[9]。為了給礦場試驗提供有力的理論依據，因此進行了室內物理實驗研究，探討特低滲透油田進行復合熱載體吞吐的可行性。

1 實驗條件

①實驗用油，取自海拉爾蘇德爾特油田的脫氣原油與煤油配制的模擬油，地層溫度為67 ℃，黏度為 4.32 mPa·s；②實驗用水，選取油田采出水；③復合熱載體物質的量組成為：N2為 75.97%，CO2為 11.34%，水為 12.78%；④混合氣物質的量組成為：N2為 87.01%，CO2為12.99%；⑤實驗巖心，取自海拉爾蘇德爾特油田貝47-檢57井的天然巖心，將其搗碎填至填充管，填充管長度為30 cm，直徑為3.8 cm，最高耐壓為70 MPa，形成上層滲透率為 0.1×10-3μ m2、中層滲透率為 0.5×10-3μ m2、下層滲透率為 0.8×10-3μ m2的非均質巖心填充管，平均孔隙度為18.56%；⑥吞吐參數，注入溫度為300 ℃，注入壓力為27 MPa，注入量為629.1 cm3（標），燜井時間為8.8 min，放噴壓力為7 MPa。

2 實驗設備

實驗設備為恒溫箱（200 ℃）、蒸汽發生器（320 ℃、35 MPa）、壓力傳感器、活塞容器、高壓恒速恒壓泵、回壓閥、油氣分離器、氣體質量流量計、真空泵等。

3 實驗步驟

實驗步驟主要包括：①測定巖心模型滲透率、孔隙度，飽和地層水；②將巖心恒溫至地層溫度后，將模擬油注入飽和水的巖心，直至流出液全部為油，計算巖心中油水飽和度；③將巖心內壓力穩定在7 MPa，關閉巖心進口端，并將出口端回壓設置為7 MPa；④將300 ℃的復合熱載體（或混合氣、水蒸氣）在27 MPa壓力下從巖心出口端注入629.1 cm3（標），關閉閥門，在注入壓力下保持8.8 min，然后用回壓閥控制出口壓力為7 MPa，打開出口閥門，使油氣吐出，直到巖心內壓力降低到7 MPa且沒有流體流出為止，分別計量油、水、氣的體積；⑤按過程④重復上述實驗過程，進行5個周期吞吐實驗。

4 實驗結果分析

4.1 吞吐效果對比

4.1.1 采收率

由表1和圖2可知，在同樣吞吐條件下，混合氣、蒸汽、復合熱載體3種介質中，各周期復合熱載體的周期采收率及累計采收率最高，其次為混合氣，水蒸汽的采收率最低。每周期復合熱載體的采收率比混合氣平均高0.37%，比蒸汽吞吐采收率平均高1.92%。

表1 三種介質各周期采收率對比

圖2 3種介質各周期累計采收率對比

4.1.2 含水率

由表2可知，在相同條件下，蒸汽和復合熱載體吞吐過程中（混合氣吞吐不產水），蒸汽吞吐的含水率為61.18%～82.12%，而復合熱載體吞吐的含水率為5.38%～39.13%。各周期復合熱載體吞吐的含水率平均比蒸汽低54.13%。

表2 水蒸汽與復合熱載體含水率對比

4.1.3 氣油比

由表3可知，在相同條件下，混合氣和復合熱載體吞吐過程中（蒸汽吞吐不產氣），混合氣吞吐的氣油比為 240.56～1 007.86 m3/m3，而復合熱載體吞吐的氣油比為 187.80～697.21 m3/m3。各周期復合熱載體吞吐的氣油比平均比混合氣吞吐低166.74 m3/m3。

表3 混合氣與復合熱載體氣油比對比

通過以上混合氣、蒸汽和復合熱載體3種介質在同樣條件下的吞吐效果比較，復合熱載體吞吐的采收率最高，含水率低于蒸汽吞吐，生產氣油比低于混合氣吞吐。混合氣吞吐機理主要是利用高溫降黏，以及氣體溶解降低油的黏度和原油體積膨脹；蒸汽吞吐是利用高溫降黏[10]。而復合熱載體吞吐除降低原油黏度和原油體積膨脹外，所含水蒸汽在地層中容易形成分散的水滴，這些水滴在喉道處形成水鎖，起到調剖、擴大波及體積的作用，因此其吞吐效果比較好。但水鎖增加流體流動的附加阻力，降低復合熱載體的注入能力，因此進行復合熱載體吞吐時必須考慮注入能力[11-13]。

4.2 注入能力對比

表4 三種介質注入能力對比

由表4可知，在同樣吞吐條件下，復合熱載體的注入能力（指單位時間單位注入壓力下的注入量）低于混合氣和蒸汽。各周期復合熱載體的注入能力比混合氣低16.36～39.98個百分點，平均低30.46個百分點，而且吞吐周期越多，降低幅度越大；各周期復合熱載體的注入能力比蒸汽吞吐低8.10～21.69個百分點，平均低15.2個百分點。可見，與混合氣吞吐相比，復合熱載體的注入能力明顯降低。這主要是復合熱載體在地層中形成水鎖，此外，特低滲透油田地層具有水敏性，在高溫下水敏程度加強，造成了復合熱載體的注入能力降低[14]。與蒸汽吞吐相比，復合熱載體的注入能力降低幅度較小，如果適當增加注入壓力或減少注入量，在特低滲透油藏進行復合熱載體吞吐是可行的。

通過上面分析，在特低滲透油藏進行復合熱載體吞吐具有非常好的采油效果，但注入能力較低。因此在實際進行復合熱載體吞吐時，應加入適量耐高溫防膨劑或表面活性劑，降低水敏和水鎖的影響，增加復合熱載體注入能力。

5 結 論

（1）在同樣吞吐條件下，每周期復合熱載體吞吐的采收率比混合氣吞吐平均高0.37%，比蒸汽吞吐采收率平均高1.92%；復合熱載體吞吐的含水率平均比蒸汽吞吐低54.13%；復合熱載體吞吐的氣油比平均比混合氣吞吐低166.74 m3/m3。

（2）由于水鎖及水敏影響，復合熱載體吞吐的注入能力比混合氣吞吐平均低30.46個百分點，吞吐周期越多，降低幅度越大；比蒸汽吞吐平均低15.2個百分點。

（3）在特低滲透油藏進行復合熱載體吞吐是可行的。但在實際進行復合熱載體吞吐時，應加入適量耐高溫防膨劑或表面活性劑，降低水敏和水鎖的影響，提高復合熱載體注入能力。

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