河南油田浅薄层稠油热化学蒸汽吞吐技术

王若浩,赵 进,张清军,郝立军,刘 琳,李庆厂

(中国石化河南油田分公司第二采油厂，河南唐河 473400)

1 河南油田浅薄层稠油油藏概况

1.1 油藏地质概况

河南油田稠油油藏具有“浅、薄、稠”的特点。油层埋藏浅(埋深90～1000 m)，绝大多数小于500 m；油层厚度薄，非均质性严重，单层厚度1～4 m，层系组合厚度2～15 m，平均渗透率级差3～20；原油黏度高，特超稠油储量占探明储量的49.8%。

1.2 油藏开发现状

截止2013年3月底，热采累计产油573×104t，采出程度15.1%，累计注汽2 251×104t，累计油汽比0.25。2013年3月，稠油热采开井1 440口，平均单井吞吐12.5周期，日产液7 384 t，日产油为1 094 t，综合含水85.2%，采油速度1.05%，阶段油汽比0.21。

1.3 影响吞吐采收率的不利因素

(1)蒸汽吞吐降压开发，周期产量递减大.进入中后期开发阶段以后，油层压力下降幅度大，目前压力仅保持原始地层压力20%左右，导致油井周期递减加大[1]，周期产量递减率达25%，油汽比也由原来的0.3～0.4下降至0.2左右，稠油稳产难度加大，经济效益变差。

(2)层内非均质，蒸汽吞吐后期油层纵向动用程度差异大。由于地层非均质性严重，随着油田进入高周期吞吐开发阶段，主力油层动用程度高，差异大[2]。剩余油监测结果显示，主力层中强水淹厚度占总厚度比例的66.8%；弱水淹、未水淹厚度占总厚度的33.2%。

(3)蒸汽与稠油流度差异大，蒸汽吞吐后期汽窜频繁。随着吞吐周期的不断增加，井间汽窜不断加剧[2]。汽窜降低了稠油热采蒸汽热利用率的同时，减少了蒸汽波及体积，影响了原油采收率的提高。2006年以来，每年汽窜影响原油产量10 000 t左右，增加自然递减2个百分点。

(4)油水流度差异大，边水侵入严重。随着油田进入高周期吞吐开发阶段，地层压力保持水平低，造成边水突进，导致油层水淹[3]。据统计，井楼油田、古城油田热采区块，边水淹储量434.3×104t(采出程度仅为16.5%)。新庄油田含油面积小，边水淹储量361.5×104t(采出程度仅为4.1%)，因水淹上返或关井数118井次。

2 热化学蒸汽吞吐技术参数优化

2.1 降黏辅助吞吐技术

针对特超稠油开采效果差、采收率低等问题，根据多元表面活性剂协同作用原理，将原油形成O/W型乳状液，降低油-水-固界面张力[4]，从而改变原油的流动性，改善油井热采效果。

(1)降黏剂浓度优选。室内评价了在不同降黏剂浓度下的原油黏度及降黏率，结果见表1。从表中可以看出，降黏剂质量分数在0.1%～0.5%的范围内，降黏率都在97%以上，考虑到地层的吸附作用，选用降黏剂质量分数为0.2%～0.3%。

(2)注入时机优选。图1评价了含水30%的原油在不同温度下的乳化效果。在温度达到45 ℃后，降黏剂的乳化效果更好。在油井吞吐1-2个周期后，地层有一定的储热时，可以满足热化学降黏辅助吞吐的技术要求。

表1 不同降黏剂浓度下的原油黏度

图1 原油在不同温度下的乳化效果

2.2 氮气泡沫调剖技术

针对稠油热采过程中出现的汽窜、非均质严重等问题，研制出适合浅薄层稠油热采氮气泡沫调剖技术的高温泡沫驱油体系，优化了调剖参数，实现了规模应用。

(1)使用浓度优选。对高温泡沫驱油体系使用浓度进行了优选。图2可见，发泡体系的质量分数为0.5%时已达到较好的封堵性能。

图2 不同发泡剂浓度下的阻力因子变化曲线

(2)汽液比优选。评价了不同汽液比条件下的阻力因子。从图3中可以看出，汽液比较低时，阻力因子随着气液比升高而升高，在汽液比(1～3)之间时，泡沫体系阻力因子保持在较高数值，进一步增加汽液比，泡沫剂封堵能力急剧下降，因此，优选汽液比为1～3。

(3)注入段塞优选。当汽液比为2、发泡剂质量分数为0.5%时，设计出不同大小注入段塞，开展了数值模拟研究。由模拟结果可以看出(表2)，随着氮气泡沫注入量的增加，累积增油量逐渐上升，但是当注入量超过0.1 PV时，增油幅度明显减小。所以选择段塞量为0.1 PV。

图3 汽液比对泡沫体系封堵性能的影响

表2 不同段塞大小模拟结果统计

2.3 氮气泡沫抑制边水技术

以河南油田普通稠油(油样A)和超稠油(油样B)为实验对象，通过物模试验，评价了氮气泡沫抑制边水技术的影响因素。

(1)原油黏度影响。评价了不同原油性质的见边水时间和氮气泡沫驱替效果(图4、图5)。从图中可见，在同一边水能量条件下，与普通稠油相比，超稠油在低周期时边水水侵速度较慢，但见边水后，含水上升速度较快。应用氮气泡沫抑制边水技术后原油采收率明显提高，其中普通稠油驱替效果优于超稠油，差值为15%。

图4 不同原油性质周期综合含水变化情况

(2)边水能量影响。采用单岩心管，在综合含水95%时注入氮气泡沫，驱替结果见图6和图7 。从图中可见，不论边水能量强弱，注入氮气泡沫后均能大幅度降低周期综合含水、提高原油采收率。

(3)含水阶段。以普通稠油为实验对象，在边水能量为6 MPa时，评价了不同含水阶段使用氮气泡沫前后含水变化和驱替效果(图8、图9)。图中可见，高含水阶段实施氮气泡沫抑制边水的控水效果好。

图5 不同原油性质抑制边水驱替效果

图6 不同边水能量下的周期综合含水

图7 不同边水能量下的累积采出程度

图8 边水6MPa下措施周期综合含水

图9 边水6MPa下措施周期的累积采出程度

3 应用效果与认识

(1)通过三年来的技术研究与应用，河南油田完善了热化学配方体系，优化了方案设计，形成了以降黏辅助吞吐技术、氮气泡沫调剖技术、氮气泡沫抑制边水技术为主体的浅薄层稠油热采后期热化学蒸汽吞吐配套技术。

(2)热化学吞吐技术在河南油田得到规模应用(表3)，动用蒸汽吞吐低油汽比储量532.81×104t，累计增油11.51×104t，提高采收率2.2个百分点，有效减缓了老井递减，稳定了热采产量。应用表明，热化学吞吐技术对浅薄层稠油热采后期改善开发效果及提高采收率具有重要的意义。

表3 近三年热化学蒸汽吞吐配套技术应用效果

[1] 陈凤君，黄春兰，张彪，等.改善稠油热采高周期吞吐开发效果技术对策[J]．石油天然气学报，2009，31(3)：277-278.

[2] 陈于刚，扈中, 苗振宝, 等.稠油热采井高温调剖技术在河南油田的应用[J].河南石油，2003，(S1)：80-83.

[3] 王书林，党兴军．氮气泡沫抑制稠油油藏边水技术现场应用研究[J]．化学工程与装备，2010，(10)：60-61.

[4] 刘国然 .稠油乳化降黏技术[J].特种油气藏，1995，2(1):57-61.