復合熱載體發生器在低滲油藏的應用

高明星

(陜西延長石油 (集團)有限責任公司研究院，陜西 西安 710065)

延長油田是典型的低滲、特低滲油藏，具有“低滲、低壓、低豐度”和裂縫發育的特點。且地層能量不足，開發過程中單井產量低、產量遞減快，注水開發波及系數小、驅油效率低等問題突出。近年來，表面活性劑驅、空氣泡沫驅、微生物驅等技術在延長油田均開展過現場應用，取得一定的效果，但存在一定的局限性[1-3]。室內實驗研究證實復合熱載體吞吐技術綜合了N2驅、CO2驅、熱采甚至泡沫驅等技術特征，能有效利用復合熱載體發生器產生的多元熱流體，快速補充地層能量，提高低滲油藏采收率，但在低滲油藏的現場應用效果和技術的可行性有待分析、驗證和評價。

1 復合熱載體發生器系統

復合熱載體發生器各系統將提供原油流量、空氣流量、水流量、點火、控制、燃燒摻混、溫度、壓力檢測反饋及安全控制和防護。包括供油系統、供氣系統、供水系統和熱載體輸出系統、發生器系統等。各系統將由獨立的控制、檢測、計量及執行元件實現系統功能。

2 復合熱載體發生器的工作原理

復合熱載體發生器是利用火箭發動機的高壓燃燒噴射機理，將注入的燃料（柴油或天然氣）和氧化劑（空氣）在燃燒室中燃燒，依靠產生的高溫高壓煙道氣（體積系數二氧化碳15.27%、氮氣84.19%、氧氣0.54%）將混合摻入的水汽化，產生復合熱載體的設備。

高溫高壓的復合熱載體的注入油層后，起到蒸汽驅+泡沫流調剖（N2、CO2與起泡劑）+溶解瀝青質降黏（CO2、高效溶劑）+萃取輕質降黏（CO2）+原油體積膨脹（N2、CO2）+非凝析氣助排（CO2、N2）等綜合增產機理，來提高油層壓力、降低原油黏度、增強原油的流動性、擴大注入流體波及體積來增加油井產量。

3 復合熱載體發生器的應用

X1井位于延長油田XX油區，開發層位長2油層，儲層滲透率10.1×10-3μm2，孔隙度11.3%，油層厚度2.5m，自開采以來，自然遞減快。

3.1 注入參數設計

3.1.1 注入溫度

根據XX油區流體實驗分析，地層原油密度0.834 g/cm3，地層原油黏度1.71mPa·s，屬于常規稀油，地層原油不是影響油井產能的主要原因。由數值模擬研究結果也可以看出，在相同的注入量下，提高注入溫度，油井增產效果變化不大（圖 1）。

圖1 不同注入溫度開發效果對比

3.1.2 注入量

注入量是多元熱流體吞吐效果的重要參數。結合試驗井油藏特點，利用數值模擬法模擬了不同注入量下油井的開發效果（圖2）。由圖2看出，注入量越大，吞吐有效期越長，開發效果越好，但隨注入量的增加，增油幅度逐漸減小。考慮試驗井油藏特點，建議周期注氣量（5～7.5）×104m3，周期注入蒸汽水當量200～300m3。

圖2 不同注氣量下的開發效果對比

3.1.3 注入速度

在不超過破裂壓力的情況下，盡量提高注入速度。根據其它區塊復合熱載體吞吐的注入壓力和注入速度，初步設計本次吞吐的注入速度為2500m3/d，根據注入壓力情況及時調整（表1）。

3.1.4 燜井時間

表1 復合熱載體的注入速度

根據多元熱流體吞吐技術在大慶油田及中海油的應用經驗，建議燜井4d，觀察油套壓變化，并詳細記錄，了解氣體擴散情況，待擴散達到平衡后開井生產（圖3）。

圖3 燜井4天后壓力分布

3.1.5 產液速度

放噴時速度越快越好，日產油量達到峰值前采出速度越快吞吐效果越好，產油穩定后按照原來的采出速度生產。

3.1.6 開發效果預測

通過以上優化設計，對X1井注多元熱流體吞吐開發效果進行了預測：周期注氣量7.5×104m3，注入蒸汽水當量300m3，注入溫度120℃，燜井5天后，開井生產253天，累產油765m3。

3.2 吞吐先導試驗及效果分析

X1井復合熱載體吞吐試驗于2012年9月18日開始，截止2012年10月6日完成現場現場試驗，累計注入空氣95040m3，水300t，注入溫度130℃，周期注氣量5×104m3，周期注入蒸汽水當量200～300m3，注入速度2500m3/d，注入壓力上限不超過30MPa，燜井時間4d，10月10日放噴，截止到2013年5月底，X1井日產液由試驗前0.9m3上升到1.34m3，日產油由試驗前0.69m3上升到 0.996m3，目前日產液 1.37m3，日產油0.67m3，試驗效果較好。

4 結語

1）高溫高壓復合熱載體發生器通過密閉燃燒生成的復合熱載體含高溫的氮氣、二氧化碳及水蒸氣，并攜帶燃燒熱量，該工藝技術的熱效率≥95%，通過注熱管線全部注入油層，綜合提高原油采收率和單井產能，零碳排放、節能環保。

2）現場試驗結果表明，復合熱載體吞吐技術在低滲透油藏進行是可行的，但應選擇地層壓力較高的油井，并且為了降低水敏和氣鎖的影響，進而造成注入壓力過高的問題，可以適時加入一定濃度的表面活性劑和防膨劑。

3）由于復合熱載體注入地層，可以產生熱效應，降低原油地層黏度，因此，該技術在稠油油藏具有廣泛的應用的價值。