稠油氮气辅助热采优化研究

赵红杰（中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010）

注蒸汽吞吐开采是超稠油开采的主要方式，公司所管辖的曙一区已经生产多年，随着生产时间和生产轮次的增加，注蒸汽过程中井筒热损失较大、地层压力低、横向或纵向动用不均、周期递减大、采收率低等矛盾不断突出，影响着公司的产量。而氮气辅助热采措施在多年的应用中能够解决这些问题，但是为了更好的发挥该项措施的优势，改论文围绕着界定氮气辅助热采的实施范围、施工参数和施工工艺等展开研究与试验，并取得一系列成果。

1 技术原理

由氮气的性质可知，注氮气有四方面的作用，一、降低井筒热损失。井筒热损失即在蒸汽注入过程中，蒸汽在井筒中沿径向经隔热管、油套环空、套管、水泥环和地层流向井筒周围地带的热流量。注入氮气后，由于氮气导热系数较小，能够明显降低井筒总传热系数，提高热效率；二、调整吸汽剖面。在注蒸汽过程中注入氮气，当氮气进入井底后，它夹杂油井“口袋”处蒸汽进入油层深部，对油井远处油层加热处理，调整油井吸汽剖面，从而增加蒸汽的波及面积，提高蒸汽的有效利用率。另外，注蒸汽过程中，加入氮气和耐高温化学泡沫剂，由于贾敏效应，能够起到调剖作用；三、补充地层能量。氮气为非凝结性气体，在注蒸汽同时注入氮气，增加了蒸汽波及面，扩大油层的加热带，同时，油氮气的界面张力比油水之间的界面张力降低了近70%，有利于提高驱油效率；四、强化助排效果。氮气在高压条件下注入油层能够存储能量，当蒸汽凝结为水时，氮气仍是气体状态，转抽后，地层能量逐渐降低，氮气体积迅速膨胀，产生较大的附加力，加速驱动地层中的原油和冷凝水起到强化助排的作用，也能延长周期生产时间，提高回采水效率。

2 技术总结

2.1 技术界定

首先，适用油层密封性较好的油井，氮气辅助热采的主要作用机理是补充地层能量提高驱油助排的机理，如果氮气在注入过程中泄露，那么补充地层能量的作用就大大减弱了。选井上首先选取没有汽窜历史的油井；其次选择和实施井有汽窜的井同注同采。前两条不能满足时就选取同层位周边没有周期中后期生产油井。

对于直井，要求要有一定的油层厚度，经统计油层厚度越大，氮气辅助热采的作用效果就越明显，对于水平井，水平井越长密封性相对越好，经统计，也满足这个规律。

水平井和直井相比，水平井的密封性要好于直井，实施氮气辅助热采后的效果也明显好于直井。

其次，轮次越高效果越明显，常规注汽生产时间越长，地层能量越低，油层动用不均等矛盾越突出，这时，应用氮气辅助热采效果就明显。

再者，亏空越大效果越好，因为油井生产时间长，亏空越大，油层能量低的矛盾越突出，注氮气能够补充地层能量改善效果；另外，亏空大时，地层更容易存储氮气，转抽时反弹能量，助排效果明显。

3 技术优化

一、施工工艺优化，之前主要采用的是先后注入和药剂段塞注入的工艺，先后注入是指表活剂、氮气和蒸汽先后分别全部注入，这种注入方式简单易操作，但不能够充分发挥氮气辅助热采隔热、调剖的作用；药剂段塞注入是指把氮气和药剂分段注入，然后注入全部蒸汽，这种方式虽然把药剂和氮气充分混合，但还是不能充分发挥氮气隔热、调剖的作用。为此，之后主要采用氮气和蒸汽混注的方式，这样既能发挥大气隔热的作用，也能在注蒸汽过程中，起到调剖作用；二、施工参数优化，氮气辅助热采主要是在蒸汽和氮气的共同作用，二者的配比情况直接影响着氮气辅助热采作用的发挥。经总结优选蒸汽与氮气物质量比在35——50之间时效果最好。

4 优化成果

优化后，累计实施27井次，可对比22井次，有效21井次，有效率95%，累计增油2.3万吨，平均单井增油1075吨，和优化之前对比，有效率提高24%，平均增油提高637t，投入产出比从1:4.8提高到1:7.4。效果明显。

5 结语

氮气辅助热采在稠油吞吐中的效果明显，优化研究成果进一步提高了氮气辅助热采效果，创新研究为以后的生产也指明了方向，对提高超稠油采收率有一定的指导意义。

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