HDNS技術改進性探討

楊再廣

（中國石化新疆新春石油開發公司，山東東營 257000）

HDNS技術改進性探討

楊再廣

（中國石化新疆新春石油開發公司，山東東營 257000）

HDNS技術和HDCS技術主要針對稠油油藏進行開發的兩種熱力采油技術，根據兩種技術組成成分上的差異，不同技術適用于不同類型的稠油油藏，比如HDNS主要針對埋藏程度淺的稠油油藏，相反HDCS則主要針對埋藏程度較深的稠油油藏。主要以HDNS為主要研究對象，以HDCS為主要的輔助探討對象，提出一種新型的技術思路，該技術目前處于探討階段，希望對以后的稠油油藏開采提供借鑒。

HDNS；HDCS；稠油油藏；熱力采油；淺層超稠油

春風油田位于準噶爾盆地西緣車排子地區東北部，油田具有淺、薄、稠、高孔、高滲等特點[1]，在開發過程中主要存在幾大難題：一是油稠，流動性極差，在油藏條件下原油黏度高達90 000mPa·s；二是儲層薄，油層厚度2~4m，開采難度大，產量低；三是油層溫度低，該油藏平均油層溫度僅23℃[2]。

現階段春風油田主要采取HDNS技術對油藏稠油進行開采，開采效果良好，取得了良好的經濟效益，通過閱讀大量的技術文獻，筆者認為對于淺薄稠油藏，HDNS技術和HDCS技術可進行整合，獲得一種新型的開采技術。

1 蒸汽吞吐作用原理

蒸汽吞吐主要原理是蒸汽為儲熱介質，通過井口注入地層，對稠油進行加熱，地層稠油，蒸汽吞吐的采油原理主要包括[3]：

1）原油對溫度極為敏感，油層中原油被蒸汽加熱后黏度極具降低，具備良好的流動性。

2）根據熱脹冷縮原理，巖石骨架及地層原油受熱膨脹，在油層彈性能量作用下，增加地層原油外排能力。

3）蒸汽沖刷解堵作用。注入的蒸汽具有一定注入壓力，對儲層進行沖刷，解除近井地帶的細微顆粒污染。

4）注入蒸汽具備高溫高壓特性，地層稠油在高溫高壓情況下或發生不同程度的裂解，使得原油輕餾分增加，更易被采出地面。

5）儲層巖石在高溫高壓情況下發生潤濕性轉變，使巖石由強親油變為弱親油，改變巖石的相對滲透率。

2 HDNS、HDCS技術原理

HDNS是一種采取油溶性降黏劑降黏，氮氣保溫輔助蒸汽吞吐的一種采油方式，對埋藏淺，稠油超稠油開采具有較好的使用價值，HDCS是一種采取油溶性降黏劑降黏，二氧化碳輔助降黏及提高傳質距離等另一種輔助蒸汽吞吐開采方式，適用于中深層及深層稠油開采。

2.1 HDNS技術原理

（1）水平井吞吐作用機理

水平井與地層接觸面積大，增大井筒與原油的接觸面積，單井控制儲量高，注入蒸汽比斜直井能更有效的加熱地層原油，提高蒸汽利用率，增加波及系數，因此水平井比斜直井具備更高的產能條件，可更好的對油藏進行開發。

（2）降黏劑機理

降黏機理主要是通過向稠油中加入降黏劑，降低近井地帶稠油黏度，增加原油流動性的一種方式，主要目的是解決地面注蒸汽壓力高的問題。

（3）氮氣機理

氮氣屬于惰性氣體，氮氣化學性質穩定，無助燃性，無腐蝕性、安全可靠，同時氮氣壓縮系數較大，約是二氧化碳的2~ 3倍，如圖1所示。

圖1 二氧化碳、氮氣不同溫度壓力下的壓縮系數

從圖1可以看出，氮氣的壓縮系數較高，因此向地層中注入氮氣可以很大程度上增大地層驅動壓力，增加地層能量。在高壓下注入地層，氮氣在油井開井生產時可提供良好的助排作用，延長吞吐周期，提高經濟效益[4]。

（4）蒸汽作用機理

稠油的熱敏性很強，隨溫度升高，稠油流動性得到極大改善。水蒸氣具備良好的傳導能力，可以將熱能傳遞到地層深部，對深部原油進行加熱，提高地層能量，將地層稠油高效采出[5]。

2.2 HDCS技術原理

在采用HDCS技術向地層中注入二氧化碳時，其注入方式與HDNS注氮氣相類似，其主要作用機理有如下幾點：

（1）同注入蒸汽類似，由于注入二氧化氮存在一定注入壓力，可以對地層空隙進行有效沖刷，降低地層污染。

（2）二氧化碳與稠油具有良好的混溶性，當二氧化碳溶入稠油后，稠油體積膨脹，原油流動性得到改善，更易被驅動介質驅出地層

（3）增大波及體積，二氧化碳可很好的充滿地層孔隙，進而擴大波及面積，提高原油產量。

（4）二氧化碳在注入過程中，會不斷溶解在周邊原油中，同時產生的氣泡可以將周邊原油及降黏劑充分攪動，使原油達到充分降黏的作用。

（5）放噴生產時，當地層壓力高于泡點壓力時，流體的壓縮性較小，放噴時間的延長，井底壓力不斷降低，對于超稠油，當井底壓力力低于泡點壓力時，溶解在原油中的氣體會以微氣泡的形式存在而不易脫出，即形成泡沫油，更加有利于超稠油的吞吐開采。

（6）隨著生產時間的延長，地層壓力不斷降低，最后二氧化碳從原油中析出，提出的二氧化碳提供驅動能量，將地層原油驅入井底，起到氣驅作用。

3 HCNS技術探討

由于二氧化碳與稠油具有較好的混溶性，因此針對春風油田的淺、薄、稠等特點，可在HDNS技術中使二氧化碳取代降黏劑，與降黏劑相比，其主要優點有：

1）彌補降黏劑傳質弱的特點，可以實現深部降黏；

2）充分發揮二氧化碳與稠油的混溶性，增大原油體積，增加液體的內動能；

3）混合傳質作用：①當 CO2從油藏溫度加熱到300℃ 時，溶解度下降，析出的 CO2攜帶萃取出的輕組分快速向地層內部擴散，提高了降黏范圍；流體因析出CO2，產生重力分異形成對流，提高了蒸汽熱傳遞效率。

因此可將HDNS和HDCS技術整合成HCNS，其中C代替了HDNS中降黏劑，現對復合劑的施工步驟進行分析，以獲得最佳的采油效果

1）氮氣是熱的不良導體，主要是為油層起到保溫作用，同時氮在原油中溶解性較差，因此對原油降黏基本上不起作用，因此氮氣主要在蒸汽注入之前注入即可。

2）二氧化碳與原油具有較好的混溶效果，可以起到降黏增效的作用，同時二氧化碳較氮氣重，先注入二氧化碳或先注入氮氣，二氧化碳都會位于油層底部，與原油進行充分接觸，因此為提高二氧化碳與原油的接觸時間，同時增大二氧化氮的影響區域，可采取先注入二氧化碳的方式對油藏進行開發，充分發揮二氧化碳的特性。

3）最后為蒸汽注入，蒸汽注入使油藏溫度升高，導致原油中二氧化碳的不斷析出，使二氧化碳氣體向油藏深部進行運移，二氧化碳具有吸熱作用，可對深部原油進行加熱，提高波及體積。

HCNS技術的主要作用機理圖如圖2所示

圖2 HCNS 技術作用機理示意圖

4 結論

1）HCNS中二氧化碳彌補了降黏劑傳質弱的特點，實現了深部降黏，提高了稠油開采效果，并且可延長單井周期生產時間，對油田開發具有積極作用。

2）由于HCNS技術未加入降黏劑，在進行地面施工時，可能使地面設備承受較高的泵入壓力，甚至達到地層破裂壓力才可使氣體順利注入，因此要求儲層破裂壓力不能太高，油井射孔區段距離水層較遠。

[1] 席偉軍，喬明全，張枝煥，等.包裹體技術在春風油田稠油油源對比中的應用[J].石油天然氣學報，2013，35（4）：27-30.

[2] 王學忠.春風油田淺層超稠油開發效果評價[J].當代石油石化，2014，（4）：12-18.

[3] 曾玉強，劉蜀知，王琴，等.稠油蒸汽吞吐開采技術研究概述[J].特種油氣藏，2007，13（6）：5-9.

[4] 杜殿發，郭青，王青，等.特稠油油藏注氮氣可行性分析[J].石油鉆采工藝，2008，30（6）：75-79.

[5] 張鐸遠.新疆排601區塊 HDNS 技術研究[J].中國石油大學勝利學院學報，2014，（4）：15-17.

Discussion on the improvement of HDNS Technology

Yang Zai-guang

HDNS technology and HDCS technology of two thermal recovery technology is mainly for heavy oil reservoir developed.According to differences between the technology components is for different types of heavy oil reservoirs，such as HDNS mainly for shallow burial level oil reservoir，contrary HDCS mainly for heavy oil reservoir buried deeper level.This paper is mainly HDNS as the main object and the HDCS is mainly auxiliary discussed object to proposes a new technology ideas.The technology is in Discussion.

HDNS；HDCS；heavy oil reservoir；thermal oil production；shallow super heavy oil

TE345

A

1003–6490（2017）05–0079–02

2017–04–12

楊再廣（1986—），男，山東德州人，助理工程師，主要從事油氣田開發工作。