杜80興隆臺(tái)油藏注空氣強(qiáng)化采油研究與應(yīng)用

李峻宇

摘要：針對(duì)杜80興隆臺(tái)超稠油油藏已進(jìn)入吞吐開發(fā)中后期，受諸多因素影響，井間汽竄矛盾日益突出，地層虧空嚴(yán)重，嚴(yán)重制約著油藏開采，開展了稠油注空氣催化氧化采油技術(shù)研究及試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明：該技術(shù)可明顯提高措施井井注汽壓力，增加周期產(chǎn)量增加，增強(qiáng)供液能力。

關(guān)鍵詞：注空氣；強(qiáng)化采油；研究與應(yīng)用

1 杜80興隆臺(tái)油藏開發(fā)矛盾分析

1.1井間注汽干擾嚴(yán)重

截至 2011年注汽141井次，注汽干擾51井次，影響產(chǎn)量3776t。

1.2區(qū)塊產(chǎn)量遞減加大

高周期井多，難穩(wěn)產(chǎn)。平均吞吐周期為14.2周期，老井平均為21.5周期。

1.3壓力損失嚴(yán)重

油藏自2000年開發(fā)以來，地層壓力隨開采年份的增加急劇下降。

1.4儲(chǔ)層非均質(zhì)的影響，油層縱向動(dòng)用不均衡

油藏非均質(zhì)性不均衡，主要是油層多，滲透率大小不一，油層井段長(zhǎng)、單層薄、層間非均質(zhì)性嚴(yán)重引起的。

1.5套壞多

2010年底套壞總井?dāng)?shù)32口，其中帶病生產(chǎn)29口井，占開井?dāng)?shù)的37%，選配注、調(diào)剖等工藝措施不能實(shí)施，影響油井生產(chǎn)效果。

2注空氣強(qiáng)化采油

2.1作用機(jī)理

（1）空氣的注入加速了稠油的氧化，吸氧反應(yīng)，氧氣逐漸被消耗，產(chǎn)生極少量的CO2，形成CO2和N2混合物（主要為N2），即就地產(chǎn)生煙道氣，形成氮?dú)怛?qū)油作用機(jī)理；

（2）在100～270℃范圍內(nèi)，在催化劑和氧化劑（空氣）作用下，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)中的芳烴稠環(huán)被氧化打開，高凝點(diǎn)的石蠟系化合物氧化為極性的含氧化合物（如醛、酮、醇和羧酸），含氧化合物可進(jìn)一步裂解；在催化氧化反應(yīng)條件下，重油大分子被氧化形成的過氧化物可以形成自由基，并引發(fā)重油大分子裂解鏈反應(yīng)，從而在油層的溫度壓力條件下完成重油的輕質(zhì)化；

（3）稠油部分裂解生成小分子烴類，平均分子量變小，提高了稠油質(zhì)量，導(dǎo)致原油的蒸汽壓增加，即增加了油層壓力和能量；

（4）稠油氧化為極性的含氧化合物（如醛、酮、醇和羧酸），與助劑就地生成表面活性劑，與稠油、水一起形成表面活性劑驅(qū)油；

（5）同時(shí)低溫氧化反應(yīng)生成瀝青質(zhì)也起到封堵調(diào)剖作用；

（6）添加的催化氧化催化劑的油層在蒸汽吞吐條件下，不但加快了低溫氧化的速度，提高了低溫氧化效果，同時(shí)會(huì)使部分原油發(fā)生裂解反應(yīng)，生成小分子烴類，溶于原油中，降低原油粘度。

2.2現(xiàn)場(chǎng)施工工藝

（1）空氣的注入量：每100t蒸汽對(duì)應(yīng)6000～6500Nm3空氣，單井平均波及半徑15-18米。

（2）催化劑的注入量：控制在10000Nm3 空氣對(duì)應(yīng)0.2～0.3t。

（3）蒸汽量按正常注入強(qiáng)度設(shè)計(jì)。

2.3安全監(jiān)測(cè)

產(chǎn)出氣氧含量是是重要的安全控制點(diǎn)，科學(xué)合理制定氧含量制定氧含量檢測(cè)制度，是保障試驗(yàn)順利進(jìn)行的關(guān)鍵。

（1）確定監(jiān)測(cè)范圍：汽竄井和措施井300米內(nèi)的井；

（2）監(jiān)測(cè)時(shí)間確定：依據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，反應(yīng)達(dá)到120小時(shí)，氧含量降低到6.47%，在安全范圍內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)延長(zhǎng)到到 30天。

（3）監(jiān)測(cè)井作業(yè)、測(cè)試、改流程前，連續(xù)4小時(shí)無氧氣，方可作業(yè)；

（4）措施井放噴時(shí)氧含量超過3%時(shí)繼續(xù)燜井，下泵生產(chǎn)后，繼續(xù)監(jiān)測(cè)30天。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中含氧量安全極限暫定為5%。相關(guān)監(jiān)測(cè)達(dá)到5%，關(guān)井，套管注氮?dú)猓瑫r(shí)對(duì)采油站儲(chǔ)液罐、相關(guān)集輸系統(tǒng)進(jìn)行氧含量監(jiān)測(cè)。

3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果分析

3.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

截止目前，在杜80興隆臺(tái)累計(jì)試驗(yàn)24井次。目前下泵生產(chǎn)21井次，周期結(jié)束7井次。其中2012年實(shí)施 16 井次，正常生產(chǎn)13井次，階段增油 1342噸，階段平均單井次增油 103.2噸。2008-2011年施工井，周期結(jié)束8井次，可對(duì)比3井次，周期對(duì)比增油 2469噸。

從效果可以看出通過注空氣和氮?dú)夂?，回采水率明顯降低，初步分析，在超稠油區(qū)塊實(shí)施增能技術(shù)后，可能存在油水重新分布或滲流狀態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致回采水率降低。措施效果主要體現(xiàn)在以下三個(gè)特點(diǎn)：

（1）注汽壓力明顯提高，周期產(chǎn)水及回采水率提升。注汽壓力明顯上升，措施前11.0MPa，措施后13.6MPa，回采水率升高，措施前平均含水99.9%，措施后平均118.7%.

（2）高峰期產(chǎn)量增高、時(shí)間延長(zhǎng)，生產(chǎn)過程中表現(xiàn)出高峰期產(chǎn)量增高、時(shí)間延長(zhǎng)的特點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)已經(jīng)措施16井次，與上周期同期對(duì)比，高峰期產(chǎn)量明顯升高，高峰期明顯延長(zhǎng)，高峰期產(chǎn)量與上周期比提高2.6噸，高峰期平均延長(zhǎng)16天。

（3）提高了油井的供液能力。統(tǒng)計(jì)16井次的措施前后同期液面測(cè)試資料，與上周期同期對(duì)比，油井產(chǎn)液量基本持平，泵的沉沒率明顯提高。說明通過注空氣后，空氣的膨脹能補(bǔ)充了地層能量，提高了油井的供液能力。

3.2 典型井例分析

杜80-22-68井位于杜80興隆臺(tái)區(qū)塊，2004年4月底投產(chǎn)，生產(chǎn)井段為865.4～932.4 m，油層厚度為20.1m/6層。

典型井分析結(jié)果：

（1）注汽壓力明顯提高，周期產(chǎn)水及回采水率提升。注汽壓力由措施前的10.3MPa上升到14.4MPa?；夭伤视?10%上升到200%。

（2）措施周期產(chǎn)量增加，杜80-26-68上周期日產(chǎn)油量大于10噸的高峰期為29天，平均日產(chǎn)11.7噸。本周期日產(chǎn)油量大于10噸的高峰期為77天，平均日產(chǎn)13.3噸。

（3）措施井供液能力增強(qiáng)，杜80-26-68井，統(tǒng)計(jì)該井生產(chǎn)時(shí)的液面資料，在下泵后生產(chǎn)天數(shù)相同情況下，注空氣措施后油井動(dòng)液面對(duì)比前一周期同期升高，供液能力增強(qiáng)。

4結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）杜80區(qū)塊應(yīng)用注空氣強(qiáng)化采油技術(shù)改善周期吞吐效果具有實(shí)效性。

（2）通過合理監(jiān)測(cè)及細(xì)化生產(chǎn)管理，現(xiàn)場(chǎng)操作具有安全性。

（3）與同類工藝相比，具有材料來源廣、投入產(chǎn)出比高等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

（4）該工藝適合于井間汽竄不嚴(yán)重、油層溫度高（100℃）、油層動(dòng)用不均衡、地層有傾角、地層壓力低、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量相對(duì)較高的井。

參考文獻(xiàn)

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[2]華帥，劉易非，高戰(zhàn)勝，李達(dá).油藏注空氣技術(shù)面臨的問題及對(duì)策[J].油氣田地面工程，2010（11）.

（作者單位：中油遼河油田分公司曙光采油廠工藝研究所）