二氧化碳采油技術(shù)在超稠油熱采上的應(yīng)用

劉錦彪

【摘要】針對油田開發(fā)后期，注水開發(fā)已經(jīng)越來越困難，采出程度也越來越低的情況，研究應(yīng)用二氧化碳三元復(fù)合吞吐采油技術(shù)，利用CO2吞吐技術(shù)與化學(xué)吞吐、化學(xué)解堵、氣舉助排相結(jié)合的復(fù)合性增產(chǎn)措施，解決了超稠油熱采開發(fā)的問題。該工藝技術(shù)有降粘，提高油層能量，增強(qiáng)原油流動性和調(diào)整油層縱向吸汽剖面，提高油層縱向動用程度的作用。

【關(guān)鍵詞】二氧化碳 超稠油熱采 表面活性劑

1 概述

進(jìn)入油田開發(fā)后期，注水開發(fā)已經(jīng)越來越困難，采出程度也越來越低。提高原油采收率成為油田主要的研究課題。二氧化碳三元復(fù)合吞吐采油技術(shù)是針對超稠油熱采開發(fā)的具體情況采取的一種單井增產(chǎn)措施。該項(xiàng)技術(shù)是把CO2吞吐技術(shù)與化學(xué)吞吐、化學(xué)解堵、氣舉助排相結(jié)合的復(fù)合性增產(chǎn)措施。在稠油熱采前，先注入一定量的表面活性劑，再注入一定量的二氧化碳，燜井反應(yīng)后注汽，其工藝技術(shù)有降粘、提高油層能量，增強(qiáng)原油流動性和調(diào)整油層縱向吸汽剖面，提高油層縱向動用程度的作用。

2 采油機(jī)理

2.1 CO2采油機(jī)理研究

2.1.1 CO2溶解氣使原油體積膨脹

大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，原油中充分溶解CO2后可使原油的體積膨脹10%-40%，注入CO2后原油的體積增加，其結(jié)果不僅增加了原油的內(nèi)動能，而且也大大減少了原油流動過程中的毛管阻力和流動阻力，從而提高了原油的流動能力。

2.1.2 CO2溶解氣降低了原油的粘度

當(dāng)原油中的CO2溶解氣飽和后，能夠大大降低原油的粘度。在地層條件下，壓力越高，CO2在原油中的溶解度也就越高，原油的粘度降低越顯著。

2.1.3 CO2溶解氣具有氣驅(qū)及解堵能力

油層中的CO2溶解氣，在井下隨著溫度的升高部分游離汽化，以壓能的形式儲存部分能量。當(dāng)油層壓力降低時，大量的CO2將從原油中游離，將原油驅(qū)入井筒，起到溶解氣驅(qū)的作用，由于氣體具有較高的運(yùn)移速度，從而將油層堵塞物返吐出來。用CO2溶解氣驅(qū)可采出地下油量的18.6%，對油氣采收率的提高具有非常重要的意義。

2.1.4 CO2對油層具有一定的酸化解堵作用

CO2溶解于水后略呈酸性，與地層基質(zhì)相應(yīng)地發(fā)生反應(yīng)，從而酸解一部分雜質(zhì)，尤其在碳酸鹽巖中能將部分巖石溶解，生成易溶于水的碳酸氫鹽，從而提高碳酸鹽巖層的滲透性。由于注入CO2氣的酸化作用導(dǎo)致油層滲透性提高，在一定壓差下，一部分游離氣對油層的堵塞物具有較強(qiáng)的沖刷作用，可有效地疏通因二次污染造成的地層堵塞。2.1.5 CO2可使原油中的輕質(zhì)烴萃取和汽化

輕質(zhì)烴與CO2間具有較好的互溶性，當(dāng)壓力超過一定的值（此值于原油性質(zhì)及溫度有關(guān)）時，CO2能使原油中的輕質(zhì)烴萃取汽化，這種現(xiàn)象對輕質(zhì)原油表現(xiàn)的尤為突出。CO2對原油中的輕質(zhì)烴的萃取和汽化現(xiàn)象是

注入CO2增油的主要機(jī)理之一。

2.1.6 注入CO2改善了原油和水的流度比

由于大量注入的CO2在原油和水中的溶解，地層水的碳酸化，使原油的流度增加，而水的流度降低，從而使原油和水的流度接近，使水的驅(qū)油能力提高，同時也進(jìn)一步擴(kuò)大了水驅(qū)的波及面積，大大提高了采油效率。

2.2 表面活性劑改善油井吞吐效果機(jī)理

（1）注汽后，藥劑在蒸汽的作用下將孔隙中的原油及沉積在巖石表面的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)及其它重質(zhì)成份迅速剝離下來，通過蒸汽的高溫作用將其分散溶解，最后采出地面。

（2）在蒸汽的熱能與表面活性劑雙親分子的“協(xié)同”作用下，大大降低了油水界面張力，便于形成粘度較低的水包油乳狀液，減少滲流過程中原油的流動阻力。

（3）表面活性劑吸附于巖石表面后，改變了油藏巖石的潤濕性能，便于原油流出。

（4）表面活性劑中的無機(jī)成分可對巖石膠結(jié)物具有一定收縮作用，增大儲層巖石的滲流孔道，降低滲流阻力，從而延長油井生產(chǎn)周期，提高油井產(chǎn)液能力。

3 現(xiàn)場施工工藝

3.1 選井條件

（1）油井井況良好，套管完好，油井不出砂；

（2）油層含油飽和度大于50%；

（3）油層滲透率大于 200×10-3，孔隙度大于18%；

（4）油井圈閉性好，注入過程不會發(fā)生氣竄；

（5）射開厚度18-35米，油層相對集中，最大單層厚度大于5米；

（6）吞吐處于2-13輪；

（7）地層無邊、底水突破。

3.2 地面注入設(shè)備流程

注入設(shè)備主要由液態(tài)CO2儲罐車、Ⅰ級離心加壓泵、氣液分離裝置、Ⅱ級柱塞增壓泵等組成。設(shè)備最高注氣壓力25MPa，注入速度6.5t/h。

3.3 施工管柱

采用熱采注汽管柱完成施工。

4 現(xiàn)場應(yīng)用情況4.1 措施效果統(tǒng)計(jì)

完成試驗(yàn)231井次，試驗(yàn)井平均8周期；對比目前周期結(jié)束111井次結(jié)果表明：油汽比由0.34提高到0.39；回采水率由53.3%；提高到69.9%。

各區(qū)塊實(shí)施效果的差異：主要與油藏自身?xiàng)l件及CO2 吞吐工藝的實(shí)施時機(jī)有關(guān)。4.2 措施效果分析

（1）從儲層物性看，巨厚塊狀的館陶油層效果比薄厚互層的興隆臺油層好，在平均9周期生產(chǎn)條件下，平均單井周期產(chǎn)油增加342噸，油汽比提高了0.15，回采水率提高了0.17，措施效果顯著，可見油層發(fā)育越好措施效果越好。

（2）從原油物性看，這五個區(qū)塊比較相似，除了館陶油層粘度比較高外，其他區(qū)塊性質(zhì)很接近，從措施效果看，粘度的影響較小。

（3）與生產(chǎn)周期的關(guān)系，從各區(qū)塊實(shí)施效果看，低周期井效果比高周期井效果好。平均7周期的杜84XL區(qū)塊的有效率62.9%遠(yuǎn)低于平均5周期杜127454塊的80.9%和杜813XL塊的85.7%，這都說明低周期措施效果好。

（4）從注汽壓力看，周期結(jié)束111井次中，壓力上升或持平的69井次，占總井?dāng)?shù)的61.7%，所以二氧化碳三元復(fù)合吞吐采油技術(shù)起到了一定的縱向調(diào)剖作用。

（5）從回采水率看，二氧化碳三元復(fù)合吞吐采油技術(shù)能夠大幅度提高油井回采水。

5 認(rèn)識和結(jié)論

通過理論研究和現(xiàn)場應(yīng)用證明，二氧化碳三元復(fù)合吞吐技術(shù)是一項(xiàng)可行的稠油開采新技術(shù)。該技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

（1）能夠降低原油粘度，改善地層原油流動性能。

（2）能夠提高油井的供液能力。

（3）能提高蒸汽吞吐回采水率，有利于提高蒸汽吞吐效果。

（4）能夠調(diào)整油層縱向吸汽剖面，提高油層縱向動用程度。

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