氮氣吞吐技術試驗與應用

喬志學（中國石油大港油田分公司第三采油廠）

世界稠油資源極為豐富，稠油分布廣、儲量大、開采潛力大。但由于原油黏度高，油層滲流阻力大，使得原油從井底向井口流動的過程中，降壓脫氣和散熱降溫使得原油黏度進一步增大，影響原油的正常生產運行，開采難度巨大[1-3]。目前稠油熱采技術成本高，檢泵周期短，維護難度大，制約了稠油油藏的開發。隨著冷采技術的不斷應用，氮氣降黏吞吐技術開始嶄露頭角[4-5]；為此，在大港南部油田開展現場試驗，研究氮氣降黏吞吐效果，為稠油油藏開發提供了新的技術手段。

1 技術原理

1.1 氮氣吞吐降黏技術

氮氣降黏吞吐技術是利用氮氣把降黏劑霧化帶至地層深部，通過降黏劑在多孔介質中與原油相溶，原油發生觸變從而有效降低黏度，增強原油流動性；同時利用氮氣增加地層能量使原油更有效地實現返排，從而提高產量。氮氣降黏吞吐機理及設備如圖1和圖2所示。

圖2 氮氣降黏吞吐設備

1.2 低壓霧化油層處理技術

低壓霧化油層處理技術即在低于地層破裂壓力條件下，利用高壓氣體（N2），通過霧化裝置把霧化劑溶液分散成微小液滴，伴隨氣體進入地層深部微孔隙和微裂隙或者原油中，達到溶蝕改造微孔隙、微裂縫或改變巖石潤濕性，改善滲流通道或降低原油黏度的目的。具體霧化現場試驗如圖3所示。

圖1 氮氣降黏吞吐機理

圖3 霧化過程現場試驗

2 技術優勢及適用范圍

2.1 技術優勢

選擇氮氣注入具有以下優勢：溶解度小，容易在地層形成次生氣頂；氮氣為非腐蝕性的惰性氣體；受礦化度影響很小，能解決注水困難或水敏性油藏的很多問題；氣源廣，可以就地取材，不需要有管道輸送，現有的制氮、分離、注入技術和設備能夠完全滿足需要；有利于增加地層能量且成本低，氮氣壓縮系數比氣頂氣、煙道氣和CO2的都大，可以防止大氣污染。不同氣體在120℃、55MPa下的溶解能力、壓縮因子及體積換算見表1。

表1 不同氣體在120℃、55MPa下的溶解能力、壓縮因子及體積換算

2.2 適用范圍

氮氣降黏吞吐技術適用范圍主要包括以下幾方面：

1）儲量要求：儲量落實，具備一定的物質基礎，剩余油富集[6-8]。

2）油藏條件要求：有效厚度5m以上[9-10]，無明顯的邊底水突破。

3）含水要求：小于95%。

4）原油黏度要求：儲層條件下保證有流動性。

5）地層能量要求：冷采有一定的地層能量。

6）油井類型：水平井、直斜井均可，井況完好，套漏井必須封堵試壓合格，有套損的不選。

7）適用于邊底水普通稠油，淺薄層特稠油、多輪次吞吐后低效稠油，及套損無法注汽井、近井地帶堵塞稠油井等。

圖4 32MPa不同注氣量周期累產油及對比

圖5 31MPa不同注氣量周期累產油及對比

2.3 施工情況

通過大港南部王官屯油田先導試驗井施工情況可以得出：

1）注氣壓力小于32MPa，周期采油量隨注氣量增加而增大，但大于40×104m3后增油幅度減小。32MPa不同注氣量周期累產油及對比見圖4。

2）注氣壓力31MPa，周期采油量隨注氣量增加而增大，但大于50×104m3后增油幅度減小。

通過現場試驗確定注氣壓力31MPa，注氣量40×104m3，嚴格控制注氣壓力及注氣量，保證注氣效果。31MPa不同注氣量周期累產油及對比見圖5。

3 效益分析

在大港南部王官屯油田2口油井上開展了氮氣吞吐試驗，效果顯著，初期日增油7.56t。截至目前，累計增油1472t，累計創效1240余萬元；同時氮氣吞吐前2口井采用電加熱器生產，日節電480kWh，年累計節電效益為15.4萬元。現場試驗效果統計見表2。

氮氣降黏吞吐技術實現了稠油冷采，不需要應用電加熱器及倒地下伴熱水生產，降低了管理難度及生產護理成本及員工的工作強度，產生了一定的社會效益。

表2 現場試驗效果統計

4 結束語

稠油油藏氮氣綜合增產技術能夠有效提高地層能量，提高原油流度，提高開發效果，目前，累計增油1472t，累計創效1240余萬元；日節電480kWh，節電子效益15.4萬元，在降低生產成本及員工的勞動強度的同時，也對同類油藏開發具有一定的借鑒與指導作用。