新疆準(zhǔn)噶爾盆地莫北油藏CO2吞吐注入工藝研究

李國慶 崔喜江 謝磊 代星

摘 要：新疆準(zhǔn)噶爾盆地莫北地區(qū)三工河組油藏開發(fā)過程中存在水驅(qū)采出程度低[1]，油井供液不足的問題。2018年以來開展CO2吞吐試驗(yàn)取得較好的效果，存在規(guī)?；茝V應(yīng)用的可能性，針對莫北地區(qū)油藏普遍埋深大，原始地層壓力高的特點(diǎn)，制定合理高效的CO2吞吐注入工藝，避免可能造成的井控風(fēng)險(xiǎn)和管柱腐蝕結(jié)垢問題。

關(guān)鍵詞：莫北油藏;特低滲油藏;CO2吞吐工藝

0 引言

近年來，油田注CO2吞吐提高采收率技術(shù)正日益受到重視。國內(nèi)外室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用表明CO2吞吐技術(shù)適應(yīng)于多種油藏類型，在連通性差的低滲透油藏及面積有限的小斷塊油藏適應(yīng)性更好。理論研究表明，CO2能進(jìn)入大于細(xì)微孔喉，大幅提高洗油效率。

CO2主要作用機(jī)理有：①降粘作用;②膨脹作用;③酸化解堵作用;④改善界面張力作用[2]。

新疆準(zhǔn)噶爾盆地莫北三工河組油藏，埋深大，小斷塊多，油層厚度適中，適宜于開展CO2應(yīng)用措施[3]，礦場實(shí)踐也取得較好效果。針對CO2吞吐注入工藝方面的研究相對較少，參考東部地區(qū)油田的礦場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，多集中在選井條件和注入?yún)?shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[4-6]，對于注入配套工藝方面的探討較少。

1 油藏概況

莫北油藏構(gòu)造上位于準(zhǔn)噶爾盆地腹部莫北凸起上，東西兩側(cè)分別為準(zhǔn)噶爾盆地兩大生油凹陷東道海子北凹陷和盆1井西凹陷，具有兩面臨凹的特點(diǎn)，構(gòu)造位置非常有利。油藏目的層三工河組頂面構(gòu)造形態(tài)為向東北抬升的單斜，發(fā)育多條陡直的正斷裂，傾角60°～80°，主斷裂走向以北東--南西向?yàn)橹?，受主斷裂和小斷裂的切割形成多個(gè)斷塊圈閉。實(shí)施CO2吞吐目標(biāo)區(qū)塊油層中部埋深一般在4200m以上，平均有效厚度11m，有效孔隙度11%，有效滲透率5.2mD，原始地層壓力41.4MPa，原始地層溫度103.8℃。飽和壓力39.7MPa，屬于斷塊控制的正常溫度壓力系統(tǒng)的特低滲飽和油氣藏。地面原油密度0.86g/cm3，地面原油粘度12MPa.s。目前絕大多數(shù)都采用機(jī)抽生產(chǎn)，泵掛深度一般在1600m-2200m范圍，井口多采用普通機(jī)抽井口或偏心井口。CO2吞吐措施井均選擇油井，地下虧空較大，壓力保持程度低于70%，礦場吞吐實(shí)踐表明CO2注入壓力在15MPa以內(nèi)。

2 注入工藝研究

2.1 井口轉(zhuǎn)置選型

井口壓力級別參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T22513-2013《石油天然氣工業(yè) 鉆井和采油設(shè)備 井口裝置和采油樹》關(guān)于井口壓力等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)，目前共有13.8MPa（2000Psi）、20.78MPa（3000Psi）、34.5MPa（5000Psi）、69.0MPa（10000Psi）、103.5MPa（15000Psi）、138MPa（20000Psi）六個(gè)等級。根據(jù)井口允許的最大工作壓力，選擇安全系數(shù)通常為1.3～1.5倍，因此注氣井口應(yīng)選擇耐壓35MPa型號，即選擇耐壓34.5MPa級別，即5000Psi采氣井口。

考慮到現(xiàn)場注氣最低溫度為-20℃，標(biāo)準(zhǔn)SY/T5127-2002中溫度級別P級規(guī)定溫度范圍為-29度-82度，溫度等級滿足注氣溫度要求。不論是連續(xù)注入CO2或水氣交替，不可避免地會見水而對井口產(chǎn)生腐蝕。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T22513-2013《石油天然氣工業(yè) 鉆井和采油設(shè)備 井口裝置和采油樹》中的井口材料選擇依據(jù)，井口材料應(yīng)當(dāng)選擇EE級。

2.2 井口選型及裝置設(shè)計(jì)

綜合前面壓力級別、溫度等級、材料等級條件，建議選擇KQ65/35井口作為注入井口，其性能參數(shù)見表1。

2.3 注入井油管選擇

油田CO2吞吐采取純液態(tài)CO2注入，鋼材在沒有水的情況下腐蝕速率很低[7]，且單井吞吐注CO2量較低，結(jié)合國內(nèi)外其他油田的經(jīng)驗(yàn)，綜合平衡安全、經(jīng)濟(jì)等因素，油管材料可選擇N80常規(guī)材質(zhì)油管。

2.4 井下工具組合

若采用帶封注CO2管柱，注氣封隔器需滿足以下技術(shù)要求：①膠筒具備一定的防腐能力和抗氣爆性，能較長時(shí)間在CO2環(huán)境中保持穩(wěn)定物化性質(zhì);②具有較好的氣密封性和穩(wěn)定性，在保證密封的同時(shí)還需防止管柱因溫度和壓力變化而蠕動。目前新疆地區(qū)氣密性管柱配套工藝還難以實(shí)現(xiàn)，考慮到試驗(yàn)井注入量少、虧空大、預(yù)測注入壓力低，采用光油管接喇叭口，Y211封隔器保護(hù)套管的施工管柱進(jìn)行吞吐注入。

2.5 CO2注入施工步驟

注入CO2撬裝設(shè)備地面流程連接使用專用高壓管線、閥門、彎頭、活接頭及其他配件，由井口、注入泵、屏蔽泵至CO2液罐依次連接，管線長度要求井口至注入泵不宜大于20m，注入泵至屏蔽泵不宜大于5m（見圖1）。試注階段采用2t/h排量慢速注入CO2，待油管及油管一下井筒中充滿CO2后，再逐級提高注入排量，井口壓力平穩(wěn)后按照方案設(shè)計(jì)排量注入。

3 認(rèn)識

莫北油藏CO2吞吐采用KQ65/35井口，光油管接喇叭口，Y211封隔器保護(hù)套管的注入工藝，在礦場實(shí)踐中保障了施工安全，無井控風(fēng)險(xiǎn)，未發(fā)現(xiàn)明顯管柱腐蝕情況，實(shí)踐證明可作為CO2吞吐標(biāo)準(zhǔn)化的注入工藝在本區(qū)推廣。后期考慮簡化井筒準(zhǔn)備流程，節(jié)約修井作業(yè)費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

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