齐40块蒸汽驱伴生气回注油藏效果分析

吴 拓，王 杨，齐先有，王 贺

(中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010)

齐40块蒸汽驱伴生气回注油藏效果分析

吴 拓，王 杨，齐先有，王 贺

(中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010)

辽河油田稠油热采开发过程中出现了以硫化氢和二氧化碳为特征的酸性气体，其分布几乎覆盖了所有稠油热采区块，对油田生产环境构成危害。开展了蒸汽驱伴生气回注实验研究。研究表明，在开采过程中把稠油伴生气体进行循环流动，既可以减少污染物排放，又可改善开发效果，是一项变害为利、安全环保生态工程。

稠油热采;酸性气体;伴生气回注;蒸汽驱;环境污染

引 言

目前石油和天然气生产过程产生的酸性气体处理技术可归纳为2类:一是酸性伴生气的地面处理方式，主要有干法脱硫和湿法脱硫2种方式;二是把产出的酸性伴生气再回注地层［1］。回注的地层通常是密闭性很好的水层或废弃的生产层，把酸性伴生气永久保存地层内;也可以是正在开采的地层，用于气驱开发方式提高采收率。本文研究的是利用蒸汽驱过程中产出酸性伴生气回注油藏来提高采收率的酸性伴生气处理方式［2－6］。

1 酸性伴生气体组成

辽河油田酸性伴生气集中分布在西部凹陷稠油热采区块，例如高升、欢喜岭、小洼、冷家等地区。从成因来看，均为伴随着油藏热采过程形成的次生硫化氢气体［7－9］，由含硫有机质水热裂解和硫酸盐热还原生成［10］，其中蒸汽驱产生硫化氢的浓度最高(表1)。2010年1月对齐40块蒸汽驱的10个采油站统计表明，每天产气量大约为110×103m3/d，其中硫化氢浓度主要分布范围在3 000～6 000 mg/L，CO2浓度范围在70% ～90%。

表1 西部凹陷稠油不同热采方式酸性伴生气含量统计

2 伴生气回注地层原油高压物性参数

2.1 实验仪器及用品

实验仪器为高压物性PVT测定仪、高温高压落球黏度计、高压电动泵、色谱仪等。实验原油是齐40－40－59井的原油，20℃的脱气原油密度为0.984 5 g/cm3，常压下黏度为 4 010.2 mPa·s，实验用气体为CO2和N2，实验温度为120℃。

2.2 配制地层原油

将一定量的齐40－40－59井油样加入到高压物性PVT测定仪中，加热至地层温度120℃，然后在饱和压力下(15.7、18.4 MPa)分别在PVT筒中搅拌，加压至地层压力，测得原油的饱和压力及溶液的气油比，如果饱和压力与地层原油实际饱和压力不等，则相应调整PVT筒中原油的溶解气量，直到相等。

2.3 地层原油一次脱气测定PVT参数

将配制好的地层原油进行一次脱气实验，在高于饱和压力(22、25 MPa)条件下一次脱气至地面压力，测定原油的PVT参数(表2)。

表2 原油PVT参数

2.4 地层原油多级脱气后测定高压物性及黏度

将单级脱气后的原油进行多级脱气即衰竭压力实验，测得相应原油物性参数:各级衰竭压力下原油的体积系数、气油比、原油密度、原油黏度(图1)。

图1 原油物性参数与压力关系

由以上实验结果可知，随着注气量的增加，地层原油饱和压力、体积系数和溶液气油比增加，地层原油黏度降低。且注气量越大，地层原油高压物性变化越大;在相同条件下，注入CO2使地层原油高压物性变化幅度大于N2，CO2驱比N2驱效果好。

3 伴生气回注硫化氢溶解度实验

伴生气回注蒸汽驱油藏后，硫化氢的溶解度如何，能否被油藏矿物部分吸附或全部吸附，是该研究的重要内容。齐40块蒸汽驱目前油藏压为2.5 MPa，蒸汽带温度210℃左右，井间低温带为80℃左右。为此，模拟齐40块蒸汽驱油藏条件，注入一定量的硫化氢气体，分别在常温常压下4 h、80℃常压下 4 h、100℃ 常压下、150℃1.5 MPa 下、210℃2.5 MPa下和210℃5 MPa下测定反应釜排出气体中硫化氢的浓度(表3)。

表3 模拟蒸汽驱油藏条件下硫化氢溶解度实验结果

实验结果表明，随着温度增高，硫化氢分子摆脱水分子的作用逃逸到气体中，导致硫化氢浓度迅速增高;地层水中的铁离子、储层矿物等对硫化氢有一定的吸附作用，但对硫化氢浓度影响不大;模拟实验结果和现场实际测试结果吻合，即温度场高的地方其硫化氢浓度高，温度场低的地方其硫化氢浓度低。

4 伴生气回注岩石酸敏性评价

通过齐40块岩石酸敏性实验对伴生气体回注引起储层渗透率的改变进行研究，实验结果见表4。伴生气体主要成分为CO2，其注入储层后，溶解于地层水中使地层水呈弱酸性，导致矿物部分溶解，使孔隙度增加，渗透率上升。溶液中的离子化合生成新的矿物，超出溶解度后生成沉淀，沉淀堵塞了孔隙或喉道，使孔隙度、渗透率下降。另外，在压差作用下，孔隙喉道中微粒的运移也将使渗透率进一步下降。总之，储层物性的改变取决于这些因素的综合影响。

表4 岩石酸敏性评价数据

5 伴生气回注油藏模拟

模拟稠油油藏蒸汽驱条件，用二氧化碳气体进行驱替实验，通过实验，观察伴生气中二氧化碳组分的驱油效果。实验分3组进行，分别是纯蒸汽驱、蒸汽+CO2(气汽比1∶2)复合驱和蒸汽+CO2(气汽比1∶1)复合驱。

室内实验结果表明，不同气汽比的蒸汽+CO2复合驱比单纯蒸汽驱的驱油效率好，预示着酸性伴生气回注油藏会产生一定的提高采收率的效果。

6 结论

(1)辽河油田稠油蒸汽驱二氧化碳含量普遍较高，由于二氧化碳的特殊性质可用于改善原油物性参数，是理想的用于气驱开发的气体，充分利用这些伴生气体可寻求油田开发新的模式。

(2)通过N2、CO2与齐40块地层原油PVT测量分析，注入CO2对于原油中溶解气量增加，原油黏度降低，地层原油体积膨胀等高压物性变化幅度大于N2，更有利于降低残余油饱和度，提高原油采收率。

(3)蒸汽驱内硫化氢的溶解度很小，储层矿物等对硫化氢的吸附有限，回注油藏的硫化氢浓度不会降低。

(4)酸性伴生气回注有2种方式，用于气驱开发和地层埋存。酸性伴生气用于气驱开发是酸性伴生气治理的一种过渡模式，酸性伴生气封存地层是解决酸性伴生气治理的最终模式，2种方式要统筹考虑。

(5)辽河油田以稠油生产为主，必然会产生大量的酸性伴生气体，如果实现伴生气体回注油藏，达到变害为利的效果，其意义重大。

［1］John J，等.酸性伴生气回注——酸性伴生气处理的另一途径［J］.天然气工业，2009，29(5):49－52.

［2］Clark P D，Davis P M，Dowling N I.酸性气体回注、硫磺的储存及硫能源［J］.硫酸工业，2004，46(6):13－18.

［3］辛守良，罗涛.华北BN油藏注二氧化碳混相驱室内实验评价［J］.河南石油，2004，18(4):30－32.

［4］袁广均，王进安.二氧化碳驱室内实验研究［J］.内蒙古石油化工，2005，15(8):94 －96.

［5］李向良，李振泉，等.二氧化碳混相驱长岩心物理模拟［J］.石油勘探与开发，2004，31(5):102 －104.

［6］于炳森，庄子青.二氧化碳混相驱工程的可行性经济分析模型［J］.石油勘探与开发，1990，17(6):95－98.

［7］戴金星.中国含硫化氢的天然气分布特征、分类及其成因探讨［J］.沉积学报，1985，3(4):109－120.

［8］朱光有，等.四川盆地硫化氢的硫同位素组成及其成因探讨［J］.地球化学，2006，35(3):432－442.

［9］樊广锋，戴金星，戚厚发.中国天然气地质学(卷一)［M］.北京:石油工业出版社，1992:31－33.

［10］吴拓，杨俊印，等.稠油注蒸汽开发区块硫化氢成因研究［J］.特种油气藏，2008，15(3):80－83.

Analysis of associated gas reinjection effect in Block Qi40 steam flooding process

WU Tuo，WANG Yang，QI Xian– you，WANG He
(Liaohe Oilfield Company，PetroChina，Panjin，Liaoning124010，China)

Sour gases such as hydrogen sulfide and carbon dioxide are produced in heavy oil thermal recovery process in Liaohe oilfield and this problem is prevalent in almost all the thermal recovery blocks，posing risks to oilfield production and environment．Experimental study has been conducted for associated gas reinjection in steam flooding．The results indicate that recycling of the associated gas during heavy oil recovery process can reduce pollutants emission，improve development effect，and is an eco － friendly project．

heavy oil thermal recovery;sour gas;associated gas reinjection;steam flooding;environmental pollution

TE357.46

A

1006－6535(2012)01－0104－03

20110329;改回日期20110903

中油辽河油田公司重大科技项目“蒸汽驱伴生气处理技术研究”(中油辽字2010－127)

吴拓(1965－)，男，高级工程师，1989年毕业于西南石油学院应用化学专业，现从事石油地质试验研究工作。

编辑 周丹妮