高溫氮氣輔助熱采技術研究與試驗

李峻宇

摘要：針對稠油老區已進入“兩高三低”的吞吐開發后期，研究應用了高溫氮氣輔助熱采技術，該技術有效補充了吞吐稠油區塊地層壓力，改善了油井的周期吞吐效果，現場實施取得了顯著的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：高溫氮氣；輔助熱采技術；曙光油田

引言

曙光油田以稠油開發為主，目前稠油開發已經進入“兩高三低”開發后期，為減緩稠油遞減，部分區塊進行了火驅、SAGD等開發方式的轉換，取得了顯著效果，但吞吐稠油仍是曙光油田產量的主體。2015年，以局科研項目為依托，開展了高溫氮氣輔助熱采技術的研究，通過理論研究，初步探索了該項技術的增產機理，通過選取不同油品性質的油井進行試驗，取得了較好的經濟效益。

1 高溫氮氣輔助熱采技術

高溫氮氣輔助熱采技術是將氮氣加熱至300℃以上后，再注入油井，與氮氣助排技術對比，在具備其所有積極增產作用的同時，新增了改善近井地帶稠油流動性，使氮氣能夠更好的占據油層遠端，擴大氮氣波及體積，同時改善氮氣剖面，從而改善蒸汽剖面，提高油層動用程度，降低氮氣對油層冷傷害作用，降低原油粘度，改善原油流動性，有利于提高氮氣助排效果，以此達到降本增效的目的。

1.1 氮氣助排作用機理

1.1.1 增壓助排作用

注入氮氣具有明顯的增壓作用，對于5MPa的高壓油藏，蒸汽和氣體可使油藏壓力提高5%左右；對于1MPa的低壓油藏，蒸汽和氣體可使油藏壓力提高50%～100%；氣體的增壓作用與蒸汽相當；油藏開發后期采用注氮氣方法增壓助排作用明顯。

1.1.2 調整吸汽剖面作用

氮氣進入并暫堵低壓層，提高了該區域注汽啟動壓力，迫使蒸汽進入中低滲透層，注蒸汽壓力有所升高，對比措施前后提高0.7MPa，層間動用有所改善。

通過曙1-026-0368井措施前后吸汽剖面對比可以看出，原本不吸汽的31號層開始吸汽，而原來吸汽較強的30、36、40號層得到抑制，其他吸汽較差的層吸汽量均有所增加，調整吸汽剖面作用明顯。

1.1.3擴大波及體積調整剖面作用

200℃氮氣的熱焓值為2.65×106KJ/104m3；

200℃蒸汽的熱焓值為2.21×106KJ/t。

攜帶熱量與蒸汽相比可以忽略不計，補充熱量作用不列入增產作用。但注入氮氣溫度由35℃升高到300℃以上后，有效降低常溫氮氣對地層的冷傷害，近井地帶原油會隨著溫度的升高而粘度大幅度降低。從而有效改善近井地帶稠油流動性，使氮氣能夠更好的占據油層遠端，擴大氮氣波及體積，同時改善氮氣剖面，從而改善蒸汽剖面，提高油層動用程度。

1.2 施工參數設計

1.2.1注入參數設計

注入參數參考氮氣助排、空氣助排設計參數：氮氣助排設計標準：1：35～1：40；空氣助排設計標準：1：40～1：50。

超稠油兩井次依據氮氣助排設計標準進行設計，由于選取的杜84-65-35、杜84-63-37兩口井汽竄情況較輕，為了保障措施效果方便對比，注入比例設計1：45，注入量10×104Nm3，普通稠油兩井次曙1-28-新362、曙1-028-364兩口井設計標準參照空氣助排設計標準，由于曙1-28-新362井上周期一直低產，地層能量虧空嚴重，設計采用上限1：50，曙1-028-364井由于上周期產量較好，設計標準采用1：40，注入12×104Nm3。

1.2.2施工管柱設計

本次施工改變了氮氣助排注入工藝，由氮氣蒸汽同注改為先注入高溫氮氣后注蒸汽的方式，使氮氣先進入油層，發揮其降粘、擴大波及體積等新增增產作用，提高措施效果。

2 試驗效果分析

2.1 試驗選井

分別選擇超稠油、普通稠油區塊各2井次，選擇區塊相同，油層數據、生產數據相似的油井實施。

在杜84興隆臺超稠油區塊、杜210普通稠油區塊分別選取2口井進行試驗：選取孔隙度、滲透率、含油飽和度相近的油井進行試驗。

2.2 施工工藝設計

高溫氮氣輔助熱采技術通過將氮氣加熱后注入井底，對原有保壓開采技術的增產作用進行了提高和補充，進一步提高了油井周期吞吐效果。

工作原理為：空氣經壓縮，膜前預處理，膜分離獲得低壓氮氣，后經增壓機增壓，獲得所需要的高壓氮氣（35MPa或50MPa）。最后一級增壓后的氮氣溫度為135℃，壓力為（35MPa或50MPa），將此的氮氣用電加熱器加熱至300℃以滿足工況需要。

3 總體實施情況

2015年，現場累計實施4井次，注入高溫氮氣44萬標方，減少注入蒸汽量310.5噸，階段同期對比増油1381.3噸，増油效果顯著。

3.1 注汽壓力上升

超稠油2井次平均注汽壓力由措施前的11.85MPa上升到13.4MPa，上升1.55MPa；普通稠油2井次由措施前的9.85MPa上升到10.15MPa，上升0.3MPa。

3.2 排水期縮短

通過對比排水期發現，1井次排水期大幅度下降，1井次略有上升。

3.3典型井例—曙1-028-364井

2015年10月，該井進入周期末，實施高溫氮氣輔助熱采技術，注高溫氮氣12萬標方，10月27日下泵開井，目前生產290天，產油649.4噸，同期對比増油393.8噸，増油效果顯著。

4 結論及認識

（1）理論分析認為：該項技術具有進一步擴大氮氣波及體積，同時提高調整蒸汽剖面效果，降低稠油粘度的積極作用。

（2）現場應用表明：該項技術實施后，油井周期吞吐效果得到明顯改善，各項生產參數均有所提升，増油效果顯著。

（3）試驗研究表明：該項技術技術可行、安全可控、經濟有效，具有一定的應用前景。

參考文獻

[1]趙紅杰.稠油氮氣輔助熱采優化研究[J].化工管理，2015，（23）：87-87.

[2] 忽春旭 李巖 劉心田 .稠油熱采開發后期技術對策研究[J].價值工程，2013，（32）：37-38.

（作者單位：中油遼河油田分公司曙光采油廠工藝研究所）