注氮氣輔助蒸汽驅油技術在九區齊古組稠油油藏應用研究

楊林科 李宏飛 周海紅 秦潤梅（新疆華隆油田科技股份有限公司， 新疆 克拉瑪依 834000）

注氮氣輔助蒸汽驅油技術在九區齊古組稠油油藏應用研究

楊林科 李宏飛 周海紅 秦潤梅（新疆華隆油田科技股份有限公司， 新疆 克拉瑪依 834000）

克拉瑪依油田九區齊古組稠油油藏隨著開采時間的增加，地層壓力逐漸下降，因而油井產能逐漸下降，油汽比也逐漸下降，含水上升，導致汽驅生產效果急劇變差，嚴重影響了蒸汽驅的開發效果。為了更進一步提高開采效果，有必要采取注氮氣驅油技術，有效的補充地層能量，提高彈性驅動能量，增大蒸汽波及面積和驅油效率，提高稠油開采效率。

氮氣；稠油；地層能量；驅油；采收率

克拉瑪依油田齊古組稠油油藏，自二十世紀八十年代末開發到現在，隨著油藏進入中后期開發，采油速度逐年降低，開采效果急劇下降，為挖掘油藏潛力，提高采收率，應用氮氣的壓縮系數大、膨脹性能補充地層能量，增加蒸汽波及體積，提高驅油效率。解決稠油開發過程中遇到的蒸汽波及效率低、驅油效率較低等問題，最終提高油田的采收率。

1 油藏概況

克拉瑪依油田九5區J230井區齊古組油藏于2000年8月以100×140m反九點井網投入大規模開發，投產油井96口。油藏儲層非均質性嚴重，油層薄，原始地層壓力低、溫度低，天然驅動能力弱。該油藏的原始地層壓力為1.8MPa，壓力系數0.91，原始地層溫度為18℃。油藏能量弱，無自噴能力。

2 驅油機理

（1）導熱系數低、減少熱損失 氮氣作為惰性氣體，導熱系數低（0.0228w/m·k）。過油套環形空間連續或段塞式向地層注入氮氣。氮氣的導熱系數較低，在油套環空中起到隔熱作用，降低井筒中的熱損失，提高井底蒸汽干度。（2）補充地層能量 氮氣為非凝析氣體，不溶于水，微溶于油，其壓縮系數是二氧化碳的三倍，具有比其他氣體（二氧化碳、甲烷、煙道氣）更高的膨脹性；由于這些特點，氮氣進入地層后，能及時補充地層能量。（3）增加油藏驅動能量 注入氮氣時，利用氮氣可壓縮性特性，增加地層彈性能量，有助于回采：注入的氮氣能夠在吞吐回采過程中，溶解在油中的氮氣形成泡沫油，改善油的滲流阻力，呈游離狀態的氮氣形成氣驅，增加了驅動能量。

3 注氮氣驅油參數設計

油藏為均質地層最佳；

氮氣輔助蒸汽驅油粘度小于20×104MPa.s；

混氮比在1：0.7～1∶1之間開發效果最好；

注氮氣驅油井網完善，且井組內沒有出現嚴重的汽竄干擾情況。

注入方式選擇氮氣+蒸汽+氮氣的段塞式注入；

氮氣的注入壓力不超過地層破裂壓力，注入速度100～150m3/d；

4 注氮氣輔助蒸汽驅油方案設計與礦場實施

（1）氮氣輔助蒸汽驅油選井條件 注汽井組的原油粘度小于20×104MPa·s，井組油層平均有效厚度大于10m；平均油層系數>0.4，井組油井平均原始含油飽和度＞50%；井組油層隔層條件好，無外圍“水侵”等現象；井組油井正常生產。

（2）氮氣量的確定 根據井組條件（油層有效厚度、目前地層壓力、油層孔隙度、地下存水率等）確定匹配參數：注蒸汽量、注汽干度、氮氣與蒸汽的混溶比。

（3）計算方法 求出在一定的壓力、溫度條件下氮氣的體積系數和蒸汽的比容體積系數為：

蒸汽比容為：

求出注入Q汽水當量時的蒸汽體積為：

氮氣用量體積為：

式中：P為壓力，MPa；T為溫度，℃；Z為氮氣壓縮因子；X為蒸汽干度，%；Q汽為注汽量（水當量），m3；V″為濕蒸汽液相比容，m3/kg；V′為濕蒸汽相比容，m3/kg；V為地層條件下一定干度的蒸汽體積，m3；QN2為氮氣量，m3；λ為蒸汽與氮氣混氮比；B為氮氣體積系數。

5 結語

（1）通過數值模擬研究及礦場試驗，確定：①氮氣輔助蒸汽驅油在九區稠油油藏適應原油粘度小于20000MPa·s的汽驅井組。②注氮氣與蒸汽的摩爾比為1∶0.5～1∶0.7。③注氮氣輔助蒸汽驅油段塞式注入效果最佳。（2）現場實施注氮輔助蒸汽驅油4井組，有效率70%；注氮氣后汽驅井組平均日產油量提高10噸；油汽比提高0.03～0.28，平均提高0.12；井組內油井生產時率由40.3%提高到78.8%。井組累積增產油量5600噸，增油效果、經濟效益顯著。

［1］李允，王嘉淮等.注氮氣改善稠油蒸汽吞吐后期開采效果［J］.西南石油大學學報，2002，（03）.

［2］高永榮，劉尚奇，沈德煌，李小玲，等.超稠油氮氣、溶劑輔助蒸汽吞吐開采技術研究［J］.石油勘探與開發.

［3］陳榮燦，霍進，等.稠油注蒸汽加氮氣吞吐試驗研究［J］.特種油氣藏，1999，6（3）.

楊林科（1987- ），男，助理工程師，2010年畢業于西安石油大學油氣開采專業，現從事油氣田開發方面的科研工作。科研項目：新疆克拉瑪依市科技局科技計劃項目“多元復合熱載體泡沫流體提高采收率技術研究”（sk2014-39）