缝洞型油藏注氮气吞吐影响因素研究

赵冰冰，张承洲，游津津，胡振华，张公社 （长江大学石油工程学院，湖北武汉430100）

马清杰 ，杨利萍 （中石化西北油田分公司工程技术研究院，新疆 乌鲁木齐830011）

缝洞型碳酸盐岩油藏以大型溶洞、溶蚀孔洞及裂缝为主要储集空间，分布受沉积、构造、古地貌以及多期岩溶作用控制，非均质性极强，其主要特点包括储集体空间分布不连续、有效储集空间尺度差异大、内部结构与缝洞接触关系复杂、不同的储集单元存在不同的油水分布关系［1］。由于地层水矿化度高及油藏温度高，使得已成功用于砂岩油藏的聚合物驱、三元复合驱、微生物法、热力采油等提高采收率技术，均不能直接用于缝洞型碳酸盐岩油藏。注氮气不仅可以有效提高采收率，在某些情况下，可以弥补注水开发的不足［2－3］。为此，笔者对缝洞型油藏注氮气吞吐影响因素进行了研究，以便为该类型油藏的开发提供参考。

1 试验部分

1.1 试验材料及设备

1）试验材料。①原油。从缝洞型油藏油井井口取回脱气油样品，根据现场油样的黏度（油样取自S67井），按地层条件下的原油黏度，用脱气原油和伴生气复配地层油，密度为0.8965mg／L，黏度13.0mPa·s（80℃）。试验时，在恒定温度下，将复配油注入到长岩心中建立束缚水饱和度。②地层水。根据油田地层水含量，配置试验用地层水。饱和水和注入水矿化度200000mg／L。③试验岩心。根据油藏岩心岩石的渗透率和孔隙度，采用均匀的石英砂，按照一定的配比（120目∶60目＝2∶1）进行填砂。④长岩心填砂管。工作压力80MPa，内径25.4mm，长度300mm，容积为152ml；填砂后，孔隙体积（PV）在57～61ml。此外，针对油田的地质状况，采用石英砂岩与灰岩适量组合的方式，孔隙度为40%。

2）试验设备。主要有HSB－1双缸恒压恒速泵、高温高压填砂管、中间容器（耐80MPa高压）、精密压力传感器、数值压力表（0～100MPa）、回压阀、转向阀、增压泵、围压泵、储气罐、气液流量装置等。

1.2 试验方法

试验中设定以下条件：①地层温度80℃，目前地层压力62MPa，最小混相压力18MPa，初始试验压力40MPa，结束压力20MPa；②原油溶解气油比70.58m3／t。具体试验方法如下。

1）将长岩心填砂管中填充一定量均匀的石英砂后压实，抽空饱和地层水后计量多孔介质的孔隙体积，测定原始渗透率。

2）长岩心填砂模型束缚水饱和度的建立。将配制好的模拟油以0.2ml／min的速度从填砂模型的一端注入，进行油驱水，从另一端记录被驱出的水量，直到不再出水时提高注油速度，并再次进行油驱水，记录被驱出的水量，直至岩心出口端再不出水，最终计算被驱出的总水量即为岩心中的含油量。

3）将长岩心填砂管直立并模拟原始地层压力下进行衰竭开采，利用回压调节装置调节长岩心填砂管出口端压力，建立一定生产压差后，在长岩心填砂管出口端计量采出的油量，当压力下降到设定压力20MPa时，停止生产，计算阶段采收率。衰竭开采后进行注水吞吐开采，注水吞吐开采后将氮气以一定注入压力注入填砂管，注入一定量后关闭井口开关，焖井一段时间后开井生产，记录采出的油、气、水量。在研究焖井时间对注气效果影响的试验中，必须保证每组试验时长岩心填砂管中多孔介质孔隙度、饱和油量、束缚水饱和度等工艺参数一致，同时保持注气压力、注气量一致。

2 结果及分析

2.1 注气量对注氮气吞吐的影响

采用长岩心填砂管驱替装置进行试验。注气替油2轮时，根据设定的注入压力，将气体以恒速注入填砂管，注入量分别为0.1、0.2、0.3和0.4PV，焖井时间均为10h，然后开井生产，当压力下降到设定压力20MPa时，停止生产并测出气驱采收率。试验结果如表1所示。从表1中可以看出，注气采收率随注气量增大而升高，当注气量达到一定量后，提高注气量对提高采收率效果影响变小。这是因为注入气量越大，地层内压力越高，气体溶解量更多，生产时压力降大，所以采出程度高；当注气量达到一定量后，气体溶解量达到最大，再提高注气量对提高采收率效果的影响甚微；同时，地层压力会随着注气量的增加而增高，过高的地层压力会超过底层的破裂压力，从而影响注气效果［4］。由此可知，适当的注气量对提高采收率会有很好的效果，在保证经济效益的同时，还能提高生产安全程度。

表1 注氮气吞吐模拟试验数据表

2.2 焖井时间对注氮气吞吐的影响

采用长岩心填砂管驱替装置进行试验。注气替油2轮时，根据设定的注入压力，将气体以恒速注入填砂管，注入量分别为0.2PV，焖井时间均为依次为2、3、4、5、10h，然后开井生产，当压力下降到设定压力20MPa时，停止生产。试验结果如表2所示。从表2可以看出，在相同注入相同倍数孔隙体积的条件下，随焖井时间的增加，当焖井时间为2h时采收率为1.87%，焖井时间4h后表明注气采收率随注气量增大而升高，但焖井时间4h后采收率增长缓慢。这是因为焖井时间达到一定长度时，注入气体和原油已能够充分反应，若继续增加焖井时间，气体无法很好地扩散到单元体的原油中来增加原油弹性膨胀能，也不能完全形成油气的重力分异，进而不能采出油藏顶部的剩余油［5］。

表2 注氮气吞吐模拟试验数据表

3 结论与建议

1）注气量对注氮气吞吐开发效果的影响显著。周期注入量越多，油藏和地层流体的压力补充就越大，原油中氮气的溶入量增加后产生的抽提作用就越大，从而获得较高的采收率。

2）焖井时间也是直接影响注氮气吞吐生产过程的重要因素，适当提高焖井时间有利于提高采收率。

3）在制定开发方案时，应根据缝洞型油藏的实际情况设计合理的注气量和焖井时间，在此基础上确定注气压力、注气轮次等工艺参数，确保注氮气吞吐施工取得成效。

［1］ 康志江，李江龙，张冬丽，等 .塔河缝洞型碳酸盐岩油藏渗流特征 ［J］.石油与天然气地质，2005，26（5）：634－640.

［2］ 刘中春 .塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏提高采收率技术途径 ［J］.油气地质与采收率，2012，19（6）：66－68.

［3］ 刘成 .氮气技术在油气生产中的应用 ［J］.断块油气田，2001，8（4）：61－64.

［4］ 徐克彬，徐念平 .雁翎油田注氮气提高采收率工艺技术 ［J］.石油钻采工艺，1998，20（3）：69－75.

［5］ 李金宜，姜汉桥，李俊键 .缝洞型碳酸盐岩油藏注氮气可行性研究 ［J］.内蒙古石油化工，2008（23）：84－87.