氮氣二氧化碳輔助吞吐技術研究與應用

于光亮

【摘要】本文主要介紹了氮氣二氧化碳輔助吞吐技術在高升油田的應用情況，該技術的成功實踐對改善其它油田的蒸汽吞吐效果具有積極的影響。

【關鍵詞】氮氣 二氧化碳 蒸汽吞吐

1.區塊概況

高升油區構造上位于遼河斷陷西部凹陷西斜坡北段，投入開發高升、牛心坨兩個油田14個開發單元7套含油層系，動用面積29.25平方公里，動用儲量12552萬噸， 標定采收率23.8%。其中熱采區塊投入開發8個單元，動用儲量8512萬噸，占全廠的68%。

2.存在問題

2.1隨著吞吐輪次增加，地層壓力下降，排水期變長，吞吐效果變差

高升油田屬深層巨厚塊狀稠油油藏，經過三十多年的開發，已進入蒸汽吞吐開采后期，由于油層壓力降低，油層大面積虧空，隨著吞吐輪次的增加，地下存水量仍會增加，導致排水期進一步增長。

2.2油層吸汽不均，主體區域汽竄嚴重，影響油井正常生產

高二三區蓮花油層是在下第三系沙河街組三段早期，在臺安斷裂西側沉積的以近岸水下扇為主的半深～深水湖沉積物，物源來自于東部中央凸起，地層巖相為砂礫巖、礫狀砂巖和含礫砂巖的組合，結構成熟度和成分成熟度均較低，地層沉積差異大，導致滲透率差異大。非均質性強導致油層吸汽不均，根據近幾年吸汽剖面資料統計，吸汽差和不吸汽的地層厚度占總厚度的54.7%，油層動用嚴重不均。

針對上述問題，先后在熱采區塊實施了氮氣二氧化碳輔助蒸汽吞吐技術，取得了較好的吞吐效果。

3.氮氣二氧化碳輔助吞吐技術參數優化

3.1.1作用機理

（1）二氧化碳吞吐機理

①補充地層能量：液態CO2注入地層后，在地層溫度的作用下，使原油體積膨脹10%-40%，提升孔隙壓力，補充地層能量，提高了地層原油的流動能力。

②降低原油粘度：液態CO2在地層溫度下快速氣化，氣化的CO2極易溶于原油，能夠大幅度地降低原油密度及油水界面張力，改善了原油流動性，提高了原油采收率。

③改善儲層滲透率：CO2溶解于水后，生成易溶于水的碳酸氫鹽，酸解地層中的一部分雜質，提高油層的滲透性;另外， CO2返排的過程中，在壓差作用下，部分游離氣會對油層的堵塞物起到沖刷作用，可有效地疏通因二次污染造成的地層堵塞。

（2）氮氣吞吐機理

①增強了原油流動性：先注氮氣后跟進蒸汽，被原油捕集的壓縮氮氣受熱膨脹聚集，使連續的油被小的氮氣段塞分隔為段塞式油，原油的連續性被打破，流動形態發生改變，相互之間的作用力減小，原油流動性增加，有利于采出。

②擴大油層加熱帶：利用氮氣具有滲透性好，膨脹系數大，非凝結性等特點，攜帶熱量進入油層深部，加大蒸汽波及體積。

③提高回采水率：氮氣和蒸氣一起注入到油藏，在回采過程中，由于壓力下降、氣體膨脹，起助排作用，改善多周期的開發效果。

④補充底層能量：氮氣不溶于水，較少溶于油，具有良好的膨脹性。可節省注汽量，彈性能量大，可局部提高地層壓力。

（3）發泡劑

發泡劑能夠在地層內發泡，起到封堵高滲透層的目的，稠油吞吐開發過程中常利用其調整油層縱向吸氣不均的問題，改善儲層動用部位，提升吞吐效果。

3.1.2施工參數優化

（1）液態CO2用量的設計優化

前期通過技術調研液態CO2設計范圍在2-3t/m，通過現場對施工參數進行調整對比發現：直井CO2設計范圍在2-3t/m可提升同周期產能，即使將用量提升至5t/m措施效果變化不大，用量一般在50-100噸之間;水平井由于井段較長，二氧化碳用量在直井基礎上看提高一倍，用量在150-200噸之間。

（2）N2用量的設計優化

從同周期增油來看，隨著注氣量的增加，油井周期增油能力越好。直井：用量從5000m3/m逐步向下摸索，目前已摸索至2000m3/m，但當低于2500m3/m時，措施井增油效果基本沒有或為負值，因此確定最低用量為2500m3/m;水平井：用量從1200m3/m逐步向下摸索，目前已摸索至500m3/m，措施效果仍舊能夠得到保障。

（3）發泡劑用量優化：

按照藥劑性能指標，濃度為0.3%即可，考慮到地層稀釋作用，將藥劑濃度提升至0.5%，一般注汽量在2000-3000噸，藥劑用量一般在10-15噸。非均質性較強的井或汽竄井為提高調剖封竄效果，用量適當增加5-10噸。

從措施前后同周期油井生產能力及注壓力變化來看，藥劑具有一定的調剖封堵能力，油層越厚，增油效果越好。

4.現場實施情況及效果

通過開展高升油田稠油熱采區塊氮氣二氧化碳輔助吞吐技術研究與應用，在2018年有針對性地實施5井次，實施后油井吞吐效果明顯改善，注氣壓力較上輪平均提升1.4MPa，排水期平均減少12d，累積增油3743t。

5.效益分析

5.1社會效益

2018年開展高升油田稠油熱采區塊氮氣二氧化碳輔助吞吐技術研究與應用，能有效解決稠油區塊汽竄嚴重、排水期長、原油粘度高、注汽后出砂嚴重的問題。有助于改善高升油田稠油區塊的原油生產，提高了區塊的動用程度，改善了開發效果，為熱采區塊的高效穩產提供了有力的技術支持。

5.2經濟效益

2018年共5井次，使用資金137.7×104元，累計增油0.3743×104t，創造經濟效益536.9×104元，投入產出比1：3.9，創造了良好的經濟效益。

6.結論

（1）通過對氮氣二氧化碳輔助吞吐技術的優化，進一步提升了技術適應性，改善了油井的吞吐效果。

（2）通過實施氮氣二氧化碳輔助吞吐技術，有效抑制了井間汽竄，大幅降低了吞吐油井的排水期，提高了油井周期產油量。

（3）稠油熱采區塊氮氣二氧化碳輔助吞吐技術的成功應用，為改善區塊開發效果提供了新的技術手段。