【稠油热采增效蒸汽驱技术研究技术总结(验收13)】.doc

稠油注蒸汽开采增效技术研究河南油田分公司石油工程技术研究院2001年11月29日稠油注蒸汽开采增效技术研究报告编写人：谢建军参 加 人：谢建军 罗洪友 黄青松 黄德明 马道祥 冯兴武 尹晓静 郝立军 赵长喜 韩 怀 许玉春 王新亮妙 兴 陈 渊 先 花 程红晓 李爱云 宋春红审 核 人：石步乾稠油注蒸汽开采增效技术研究一、前 言二、国内外稠油注蒸汽热采增效技术的调查与研究三．新型蒸汽增效剂配方研究四、新型蒸汽增效剂的评价试验五．数值模拟研究六．现场应用情况七．取得的结论和认识八．存在问题及下步工作建议一． 前 言蒸汽吞吐是河南稠油油田的主要开发方式，截至2001年6月，平均单井吞吐8.2个周期，最高单井吞吐25个周期，吞吐周期高，效益差，我油田也曾开展过注稠油增产剂等吞吐增效技术研究和应用，但应用效果不太理想，蒸汽吞吐的化学增效技术亟待改进；吞吐转汽驱是稠油开发后期的必然趋势，河南油田热采面临着开发方式的转换，近几年，在五口井上开展蒸汽驱试验，但取得效果较差，平均油气比只有0.13如何提高蒸汽驱油效率，为稠油油田开发方式转换提供技术支撑，也是亟待攻关的课题之一。

二．国内外稠油注蒸汽热采增效技术的调查与研究（一）.蒸汽吞吐的特点及增效技术策略蒸汽吞吐的机理主要是加热近井地带稠油，使之粘度降低蒸汽吞吐基本上是一种增产措施，需要靠天然驱动力生产，通常为溶解气驱、重力泄油和压实作用蒸汽吞吐另一机理是当生产压力下降时，地层束缚水和蒸汽的闪蒸，提供一些额外的气体驱动力与蒸汽驱相比，蒸汽吞吐响应较早，油气比（OSR）较高，井间地层不需要连续，并且一井可多次吞吐，但随着油藏天然能量的消耗（地层压力降低）和吞吐周期的增加，近井地带含油饱和度降低，束缚水饱和度增加，蒸汽热效率降低，周期生产效果逐渐变差，其最终采收率一般不会超过25%近年来，为提高蒸汽吞吐的采收率，国内外油田都比较重视化学添加剂的作用，研究和推广了薄膜扩展剂、驱油助剂、破乳剂的应用技术，新疆、辽河、胜利现场试验均见到了成效胜利乐安油田草20断块19口井应用KW-1高温驱油剂，平均油汽比从0.48提高到0.75，回采水率从38.6%提高到102%据调查，委内瑞拉在80年代开展了在蒸汽中加入高温泡沫剂、天然气及溶剂等新的蒸汽吞吐方法注入泡沫剂能够调整吸汽剖面；注入天然气可降低原油粘度，增加油层的加热体积和油层能量，在回采过程中发挥气驱作用；注入溶剂对于粘度很高的特超稠油能发挥溶解降粘作用。

90年代，这些新方法在油田得到大规模的应用，使蒸汽吞吐油井的动用程度提高，吞吐采收率由15%提高到20%以上，周期产量和油汽比提高1.5倍以上通过对国内外油田蒸汽吞吐增效技术策略的调查和分析，可以得出，提高高周期吞吐效果的途径是：1.提高蒸汽干度，增大注入油层有效热焓量，确保注汽质量是改善吞吐效果的关键；2.放大生产压差，强化回采，是增加吞吐产量的有效手段一般来说，回采水率在40～60%是正常的，越高越好如果在20%以下，则预示着近井地带存水量过高，含水饱和度升高，将减少吞吐周期数和吞吐采收率也导致转汽驱前期排水量多，效果变差二).蒸汽驱的特点及增效技术策略注蒸汽开采一般包括两个阶段，蒸汽吞吐是第一阶段，而蒸汽驱是主要开采阶段其机理主要是：①降低稠油粘度，改善稠油的流动性；②蒸汽蒸馏作用这种蒸馏作用导致蒸汽相不仅由水蒸汽组成，同时也含烃蒸汽，烃蒸汽与蒸汽一起凝结，驱替并稀释前缘原油，从而留下较少但较稠的残余油蒸汽驱采油法是一种非常好的提高采收率法，目前，其产量约占整个稠油提高原油采收率法的3/4，特别适合超稠油和沥青砂油藏开采蒸汽驱的累积油汽比一般在0.15～0.25之间，但采收率可超过60%。

蒸汽驱存在一些问题，如纵向波及效率差、热水带驱油效率低等目前，行之有效的方法是应用有机凝胶或水泥浆体系封堵注汽井的高渗透通道另外，使用表面活性剂在地下形成蒸汽泡沫可降低蒸汽在高渗透通道上的流度，从而改善吸汽剖面；壳牌、雪夫龙等石油公司已开展该技术的现场试验，试验证明，该技术可提高原油采收率，获得较高经济效益总之，提高蒸汽驱效果的途径是：（1） 调整吸汽剖面，扩大纵向动用程度；（2） 加深泵挂，提高泵效，增加产液量及产油量；（3） 提高热水带驱油效率；（4） 对汽驱不见效的井点，进行蒸汽吞吐引效三).河南油田稠油油藏的特点及开发现状1．河南稠油油藏特点1985年以来，河南油田先后在泌阳凹陷西北斜坡带发现了井楼、古城、新庄及表外储量（主要是层系厚度小于5m的特、超稠油）1634万吨这些稠油油藏具有浅、薄、稠、散的特点，资源品位低，基本达不到国内外稠油注蒸汽开采标准具体表现在以下四个方面：第一，油藏埋藏浅，成岩作用差油层埋藏深度90～1100m，绝大部分在200～900m之间，储层胶结疏松第二，油层厚度薄，非均质性严重单层厚度一般在1～4m之间，层系组合厚度一般在3～10m之间，平面和纵向最大渗透率级差达10 以上。

第三，原油粘度高，流动性差油层温度下脱气原油粘度在90～160000mPa•s之间，其中原油粘度超过10000mPa•s的特超稠油储量占60%第四，油层分布散，热采效益相对较低纵向上含油井段长，绝大部分区块只能组合成一套开发层系，开发层系纯总厚度比0.2～0.8，一般只有0.5左右；油砂体面积小，一般在0.1～0.5Km2之间2．河南稠油的特点河南油田稠油酸值高,含有有机酸和非酸性含氧化物，有机酸主要是C9-C29长链脂肪酸，其含量占原油总量的0.9～2.6%;非酸性含氧化物主要是酚、酯类，含量为0.5%～1.5%河南油田井楼、古城等四个稠油区块原油酸值统计结果见下表：表1 原油酸值统计表（单位mgKOH/g油）区 块酸 值 范 围平 均 值样 品 数（个）井 楼0.51～4.222.6131古 城0.21～4.791.7215杨 楼0.41～3.601.464新 庄2.18～3.612.902可以看出:河南稠油酸值为0.2～4.8mgKOH/g其中普通稠油为0.2～0.9mgKOH/g，特、超稠油一般为1.2～4.8 mgKOH/g河南稠油酸值高，与碱水能迅速乳化，乳化性能明显高于国内其它油田的稠油，见表2。

表2 国内主要油田稠油乳化能力比较透过率（%）井 楼古 城杨 楼大 港胜 利辽 河1.5小时0.00.510.4518088.524小时1.80.913.0809793.03．开发现状及面临的形势蒸汽吞吐一直是河南油田稠油开发的主要开发方式1992年，稠油热采产量所占比例最高达81.4%；1994年，热采产量达到峰值，为18.06万吨，占稠油年产量的62.5%；1999年，热采产量锐减至13.12万吨，所占产量比例下降至53.3%截止1999年底，稠油地质储量采出程度达11.5%，可采储量采出程度达62.9%，储采比只有6.3，后备资源缺乏，稠油开发形势十分严峻如何确保“九五”以后稠油产能接替，是摆在我们面前的十分重要和紧迫的课题蒸汽吞吐开发区块地质储量采出程度已达15.5%，采出可采储量的78.5%，七个热采区块中已有六个可采储量采出程度接近或超过80%，储采比仅为3.7；而且，这些热采区块地层压力下降幅度大，已下降到0.5～2.6MPa，压力保持水平仅30～50%，老井综合递减平均达18.3%，部分区块已局部报废也就是说热采区块在现有技术条件下继续吞吐的潜力很小，且经济效益将越来越差，开发方式急待转换。

为了搞好吞吐转汽驱，河南油田进行了5口井的蒸汽驱先导试验，但稠油热采开发进入吞吐后期，吞吐生产排水期长、周期产油量低，经济效益差，蒸汽驱开发受油藏条件、堵窜工艺、地面工艺多方面影响，蒸汽驱开发进展艰难，风险大针对目前稠油开发所面临的严峻形势，如何提高蒸汽吞吐后期开发效果，搞好开发方式的转换，延长稠油热采开发单元的稳产期并提高采收率，已成为稠油开发的当务之急四)．河南稠油热采效果差的因素分析及新型蒸汽增效剂的研制思路通过对河南稠油热采现状的系统调查，对低效热采吞吐井和蒸汽驱井组的油藏特点和生产动态进行跟踪分析，我们认为稠油热采中后期热采效果差的主要因素是以下四点：1．地下存水率高 油井经过多周期注蒸汽后，注入蒸汽的凝结水积存于近井地带越来越多，周期数越多，地下存水率越高据统计，低效井回采水率在16～60%地下存水量大，导致蒸汽热效降低，油井排水期长，高含水期长，使吞吐效果逐次变差，产量下降幅度大蒸汽驱井组也由于地下存水多，造成注汽、采水的恶性循环2． 油层纵向动用差异大由于受油藏非均质性影响，各单层吸汽不均，蒸汽波及体积低，油层纵向动用程度差据井楼零区L03井吸汽剖面和L010井产液剖面测试资料，纵向上占60%以上的油层吸汽不好。

而对于井楼一区的厚油层，据LG103和LG104两口观察井的动态监测资料，蒸汽仅波及油层厚度的15.4%，中下部三分之二的厚度仍是冷油带，几乎没有动用因此，扩大蒸汽波及体积，是改善热采效果的一条重要途径3.蒸汽热水带的驱油效率低由于地下存水量大，导致蒸汽热效降低，油井排水期长；蒸汽驱采用的是间歇汽驱方式，故目前的热采过程实际是一个热水洗油的过程但原油粘度大，油水流度比大，造成蒸汽前沿的冷凝液（热水带）只能洗掉易流动的油，驱油效率低需要借助表面活性剂来降低油水界面张力和流度比,提高热水带的驱油效率4．采出程度高2001年统计数据表明，我油田蒸汽吞吐的累计采出程度已达19.5%，而平均标定采收率只有18.5%，稠油热采开发进入后期，地层压力和近井地带含油饱和度较低，常规热采和增效工艺适应性变差，急待改进根据以上的调研分析，我们认为稠油热采中后期的蒸汽增效，不管是蒸汽吞吐还是蒸汽驱，最佳的途径是提高采注比，强化回采；提高驱油效率；扩大蒸汽波及体积研制新型蒸汽增效剂,必须适应高周期蒸汽吞吐和蒸汽驱开采方式及油藏的特点，要求蒸汽增效剂不但能够降粘、助排，而且能够提高驱动能量、扩大蒸汽波及体积我们准备研制新型蒸汽增效剂SEPA（Steam Efficiency Promotion Agent），分为两个配方：一是SEPA-Ⅰ型蒸汽增效剂，主剂是表面活性剂，具有乳化降粘、解堵功效；二是SEPA-Ⅱ型蒸汽增效剂，主剂是高温下能分解产气的物质，气体的膨胀能够产生附加驱动能量，强化回采；气体和泡沫剂能够生成泡沫，对大孔道或汽窜通道具有一定的封堵作用，即扩大了蒸汽的波及体积。

三．新型蒸汽增效剂配方研究1. 能够分解产生气体的化学剂的优选首先确定气体的种类用于增产措施的气体一般为氮气、甲烷、二氧化碳等非凝集性气体，主要通过它们与原油在地层混相形成混相驱替方式，提高采收率研究报告指出，在相同条件下，氮气的两相区比二氧化碳、甲烷都大，因此它的混相压力高氮气驱只适应于相对密度小于0.850的轻油二氧化碳比甲烷有更低的混相压力，有更小的两相区而且由于二氧化碳在水中的溶解度比甲烷在水中的溶解度更高，更容易通过水相扩散至油相，达到混相的目的因此，我。