吐哈油田魯克沁地區稠油氮氣泡沫驅認識與實踐

張永，裴玉彬，杜華君

（1.山東瑞恒興域石油技術開發有限公司，山東 青島 266000；2.山東達維石油技術有限公司，山東 東營 257200）

魯克沁油田的多數區塊都屬于稠油油藏，埋藏深度為中深層或深層。在多年的開發中，形成了配套的注水開發工藝，主要以注水、分層系和調剖為手段。但是在開發過程中存在2個突出問題：一是普通水驅開發采收率低；二是儲層非均質性強，稠油油藏含水上升速度快，區塊整體開發采收率偏低，只有13%～16%。

氮氣泡沫驅將氣驅和泡沫驅2個增產技術結合起來，既具有氮氣驅油的特點，降低稠油開發的油流度比、改善水驅黏性指進現象，又具有泡沫驅的優勢，實現調驅作用。氮氣泡沫驅具有調剖和驅油的雙重功能，實現“邊調邊驅”的效果。經過國內油田的應用，已經驗證了其是一種具有提高采收率的高效技術，有著很強的推廣價值。針對于魯克沁地區中部油藏的目前情況，在現有注水、分層系和調剖開發方式下，采收率提高的效果不明顯。通過開展氮氣泡沫驅技術的研究及應用，可幫助魯克沁區塊提高深層稠油開發的采收率，對油田穩產上產起到重要的作用。

1 地質油藏情況

魯克沁采油廠的稠油區塊主要有玉北-連木沁構造帶和魯克沁構造帶，面積約900 km2，主要的產油油層為二疊系梧桐溝組和三疊系克拉瑪依組。構造上分為4個區塊，其中中西區塊有2 套含油儲層疊置分布，北東區含油儲層主要在二疊。本次研究的氮氣泡沫驅先導試驗區就位于中區。

研究區域在魯克沁油田玉東203井區，試驗區區域構造圖見圖1。

圖1 吐哈油田魯克沁地區區域構造圖

本區共部署4口注入井和19口采油井，總含油面積為0.54 km2，油層厚度約60 m，地質儲量為4.543×106t，平均孔隙度為23.5%，平均滲透率為0.23 μm2。儲層埋藏深度為2 600～3 200 m，地層溫度約為80℃，地下原油黏度283～584 mPa·s，原油密度0.962 9 g·cm-3，原始氣油體積比12.99，地層水礦化度100 252～174 925 mg·L-1，斷塊構造發育，水體主要位于油層下部與邊部，屬于中孔中滲、厚層、斷塊型邊底水普通稠油砂礫巖深層油藏（圖2）。

圖2 魯克沁中區203井組油層剖面圖

2 注水開發主要問題

魯克沁油田中部區塊開發多年以后，處于高含水開發階段，水驅矛盾嚴重，具體表現為：①油水黏度比大，油層垂向非均質性強，進而導致平面和剖面上矛盾嚴重，水驅波及體積很小，含水上升率增長快；②水驅開發雖然使得三疊系的動用效率得到提升，但是采收率要遠低于預測的數值，采收率為5.22%，綜合含水為68%。

先導試驗區井組203井組2008年3月開始注水開發，自注水開發后，液量上升迅速，但由于含水也增長迅速，產量沒有較大提升，水驅效果日益衰退，提高采收率效果差，水淹情況嚴重，導致井區含水居高不下，見圖3。為了更好地提高魯克沁中區稠油的采收率，對該井組開展氮氣泡沫驅試驗，力求擴大波及體積，提高驅油效率。

圖3 玉東203區前期注水開發特征

3 氮氣泡沫驅效果分析

3.1 稠油油藏氮氣泡沫驅機理

泡沫驅技術是近幾年開始應用的提高采收率的新技術，泡沫作為調剖劑和驅油劑，將泡沫驅和氣驅有機地結合起來，實現了“邊調邊驅”的效果，可以解決油水流度比大、儲層非均質嚴重引起的水驅指進、波及體積小等問題，作為單純水驅技術基礎上發展起來的一種新的技術，具有很好的發展前景，并且是已經被證明的一種提高采收率新技術，優于單純的氮氣驅和泡沫驅。

3.1.1 宏觀驅油機理

泡沫提高縱向波及效率：泡沫流體進入地層后，會優先進入滲流阻力小的儲層，流入高滲流通道，泡沫本身具有較高的視黏度，可以對高導流通道起到封堵作用，迫使后面進入儲層的流體進入導流能力較差的儲層，從而起到調剖的目的，改善層間或層內之間的干擾關系，提高油層的波及體積，解決注水開發出現的剖面突進嚴重的問題。

提高油層波及體積：泡沫的運移過程是在多孔介質中不斷的起泡—消泡—起泡的過程，特別是當應用氣液交替的注入方式時，在泡沫破滅或泡沫較少的情況下，氣體的滲透能力遠大于液體注入的滲流能力，迫使氣體進入低滲透通道，可以將水驅波及不到的低滲透儲層，尤其是在不同沉積環境下搭接連通的儲層，把難開發、未動用的剩余油驅替出來，從而提高儲層的波及體積。

降低油水流度比：稠油在常規水驅開發的過程中，由于油水黏度比差異較大，使得油水產生過大的流度比，注水開發容易形成黏性指進的現象，出現水驅效果不均衡、波及體積小的情況。目前魯克沁油田中部區塊含水率在73%，油水流度比為200～300，原油采出程度低于5%。增加驅替液的黏度可以改善流度比，較高視黏度的泡沫在巖心中流動時的泡沫流動的有效黏度遠高于原油黏度，有利于控制油水流度，改善水驅矛盾突出的問題，進一步提高驅油效率。

3.1.2 微觀驅油機理

乳化攜帶機理：由于表面活性劑的加入，油滴可以溶解到膠束中，產生乳化現象，形成水包油型乳化液，在壓差的作用下，乳化液攜帶溶解的油滴沿壓降方向運移（圖4）。在水驅程度較高的孔隙中，可明顯見到這種乳化和攜帶油珠滲流的現象。

圖4 泡沫對稠油乳化和攜帶作用

剝離油膜作用：孔隙表面潤濕性的非均質性和原油中的重組分的作用，導致了有部分油滴或油段殘留在孔隙壁上。如圖5所示，在表面活性劑的降低油水界面張力和改變原油的流變性的作用下，大量的油滴和油段被剝離成呈分散的細粉狀或絲狀，隨水流動，被驅出孔隙。

圖5 泡沫對稠油剝離油膜作用

降低界面張力：起泡劑多為表面活性劑，能降低油水界面張力，使束縛油變成可流動油。當泡沫體系被注入儲層后，該泡沫體系先進入高滲透層段，由于該層段內已經過強水沖洗，含水飽和度達到很高，含油飽和度比較低，該層段內容易生成穩定的泡沫流體，大幅度地降低了流體的流度，增大了流動阻力，從而調整了整個油層的注入剖面。同時，后續驅替液在泡沫與孔壁間的縫隙中流動，剝落巖壁上的油膜，驅出小孔隙中的剩余油，提高了該層段的驅油效率。

3.2 玉東203井組氮氣泡沫驅效果分析

玉東203井組于2015年4月開始注氣，采用“氣液交替”注入的方式，開注后兩個月開始見效，液量維持平穩下降，含水下降顯著且穩定，產量提高顯著，截至2018年7月25 日，累計注泡沫液40 403 m3，累計注氮氣584.73萬m3，周圍受效井共計6口，累增油達3.1萬t，平均有效期916 天。

3.3 玉東203井組單井效果分析

玉東2-121井為玉東203區典型見效井特征（圖7），前期表現為“高含水、高液量、低油量”，受氮氣泡沫驅影響，含水降幅大且波動大（90%→30%），油量提升大且較為波動（2.14→12.89 t），液量呈平穩下降趨勢（24.6→13.67 m3），受鄰井玉東3-3 注水影響含水呈波動模式，該井位于主應力/裂縫方向，見效時間較砂體展布方向快，見效期54 d，有效期長達1 164 d，累增油8 208.17 t。

圖6 玉東203區203井組注入與生產曲線

玉東3-121井也為玉東203區典型引效見效井特征（圖7），前期表現為“高含水、高液量、低油量”，開注后并未有明顯效果，而采取吞吐作業后，引效后呈現出該區明顯見效特征“降液降水提油”，因此對長期不見效井可及時采取引效措施：封堵水、補改層與吞吐，這對于以后長期不見效井有指導借鑒意義。

圖7 玉東203區203井組典型單井見效特征生產曲線

表1 玉東203井組單井見效數據表

4 結束語

魯克沁油田中部區塊經多年開發后己進入中高含水開發階段，水驅矛盾日益突出，水驅波及體積小，含水上升快，動用儲量有限，采收率低。為改變魯克沁稠油水驅開發含水上升快、采收率低的問題，開展了氮氣泡沫驅提高采收率技術的研究和試驗，目前已覆蓋13個井組38口油井，見效井31口，見效率71%，見效井初期增油128.2 t·d-1，目前增油82.7 t·d-1，含水由78%下降至40%，直接累增油8.6萬t，氮氣泡沫驅提高采收率技術在稠油開發中實現突破，創新效果明顯。

魯克沁油田氮氣泡沫驅試驗區，增油降水效果顯著，預測提高采收率7.1%，證明了氮氣泡沫驅技術適合魯克沁油田深層稠油的開發，提高了油田開發的采出程度，是現階段改善稠油水驅開發效果的重要研究方向，對長期不見效井可及時采取引效措施（封堵水、補改層與吞吐），對深層稠油的有效開發具有重要指導意義。