坨33断块火山岩稠油油藏氮气驱技术研究与试验

朱　伟

(中国石油辽河油田分公司，辽宁盘锦 124010)

坨33断块火山岩稠油油藏氮气驱技术研究与试验

朱伟

(中国石油辽河油田分公司，辽宁盘锦 124010)

摘要：坨33断块为一裂缝-孔隙双重介质火山岩油藏，其网状裂缝发育，常规注水开发效果差，油藏濒临废弃。为改善开发效果，在深入开展油藏地质特征及剩余油分布规律研究基础上，借鉴国内外非烃类气驱成功经验，对该油藏非烃类气驱适应性及气驱技术进行了研究，结合数模研究成果，确定“低注高采”的氮气驱模式。现场开展了1个井组的先导试验，取得日增油6.2 t的较好效果，为下步扩大实施规模奠定了基础。

关键词：辽河油田；火山岩稠油；氮气驱;坨33断块

1 油藏概况

坨33断块位于辽宁省辽中县境内，构造上位于辽河盆地西部凹陷牛心坨构造带北部, 为一裂缝-孔隙双重介质火山岩油藏，油藏埋深1 200～1 530m，含油面积1.56km2，石油地质储量242.73×104t，标定采收率14.1%。主要储集岩为中生界流纹岩，储层具有电阻率中等，双侧向幅度差较大、高时差、高中子、低密度的电性特征。油藏有底水，但能量很弱，油水界面1 530m。原油性质属稠油，地层条件下原油密度0.896g/cm3，黏度49.95mPa·s;地面原油密度0.9453g/cm3，黏度(50℃)193.7～1476.3mPa·s，平均328.6mPa·s，胶质+沥青质含量平均为30.02%。原始地层压力13MPa，饱和压力8.2MPa，目前地层压力约7.9MPa。

1.1油藏地质特征

1.1.1 构造特征

坨33断块由其东侧临近的台安断裂不均衡活动形成，被两条北东向断层和四条北西向断层夹持成梯形形状，呈现北西向的断裂半背斜，构造东高西低，高点在坨33-11-9和坨33-13-9井附近，高点埋深1 200m。

1.1.2 储集空间复杂多样

该断块储层为中生界火山岩，区内火山岩岩性混杂，主要有火山角砾岩、凝灰岩、凝灰质角砾岩、英安岩、玄武安山岩、流纹岩等，储层岩性主要为流纹岩。孔隙主要由孔洞和裂缝两部分组成，该区原生孔隙不发育，原生裂缝多贯穿不深；次生储集空间为流纹岩的主要储集空间，以溶蚀孔隙最为发育，主要分布在储层的中上部。基质平均孔隙度9.8%，渗透率7.0×10-3μm2；裂缝宏观宽度0.1～0.3mm，微观宽度平均32.5μm，裂缝密度0.41～0.2mm/cm2，平均孔隙度2.4%，渗透率28.4×10-3μm2。基质含油饱和度为38%，裂缝含油饱和度为98.0%，区块平均含油饱和度为42.37%。

1.1.3 网状裂缝发育

本区裂缝主要有3种：构造裂缝、收缩缝、溶蚀缝，以构造裂缝、溶蚀缝为主，裂缝主要分布在15～40μm区间，平均裂缝宽度为32.5μm,裂缝密度为0.1～0.79mm/cm2。裂缝以网状裂缝为主、水平裂缝为辅，裂缝方向以北东和北西向为主，平面上在主体部位坨33-11-9和坨33-13-9等井附近较发育，纵向上在构造高部位较为发育。

1.2开发简况

坨33断块于2002年发现，2005年按照165m正方形井网实施整体大规模产能建设，截至2006年累计投产新井28口。油井依靠压裂投产，2006年产量规模达到顶峰，最高日产油225t，年产油7×104t。由于天然能量不足，油井产量递减快，2007年初按照反九点注采井网规划实施注采井组7个，采用中下部注水上部采油开发方式。受地层累积亏空大且裂缝发育的影响，油井含水快速上升，水淹水窜严重，2007年底全面停注。近年来逐步恢复个别井组底部温和注水，控制注水量，仍难以缓解区块产量递减和含水上升趋势，油藏濒临废弃。

非烃类气驱前，区块有油井22口，开井19口，日产液91t，日产油仅6t，综合含水93%，采油速度0.14%，累计产油24.8×104t，采出程度10.2%，可采储量采出程度72.5%；有注水井5口，开井3口，正常日注水60m3，累计注水19.1×104m3，累计注采比0.4，累计地下亏空30.5×104m3。

2氮气驱可行性研究

2.1氮气驱增油机理

氮气为无色无味气体，与油和水存在密度差异，由于重力分异[1]，注入氮气会沿裂缝或高渗通道上浮至构造高部位形成次生气顶，增加油藏弹性能量，驱替顶部剩余油向下移动，随重力作用运移至油井采出。同时，氮气不溶于水，较少溶于油，具有较好的膨胀性，能保持并提升地层压力。

注气后，油气间界面张力远小于油水间界面张力(约4倍)，而油气密度差又大于油水密度差(约6.7倍)，从而减小了毛细管力作用[2]，氮气更易进入注入水难以波及的顶部微裂缝、低渗层等微孔隙，能够置换出较多的剩余油。

2.2油藏地质适应性分析

坨33断块储层厚度大，经28口完钻井统计，单井平均流纹岩厚度217.0m，单井平均解释油层厚度118.1m。早期按照165m反九点注采井网开发，目前井网完善、井况良好；注水过程中油井受效明显，证明油层连通状况好；注水受效方向与裂缝主要走向一致，符合国内其它裂缝性油藏气驱规律。虽然火山岩稠油油藏无相关氮气驱借鉴文献，但具有双重介质的碳酸盐岩油藏在国内已有成功先例[3]，因此，确认坨33断块火山岩油藏氮气驱技术可行。

2.3剩余油潜力研究

2.3.1 物质平衡法

容积法原理推导出的剩余油饱和度计算公式：

Soc=Soi(N-Np)/No(Bor/Boi)

式中：N为原始石油地质储量，104t；Np为累积采油量，104t；Soi为原始含油饱和度，%；Soc为剩余油饱和度，%；Boi为原始地层原油体积系数；Bor为目前地层原油体积系数。

将坨33断块开发数据代入上述公式，可以计算得到剩余油饱和度为30.5%。

2.3.2 动态综合分析法

根据油藏平面纵向裂缝发育状况，已完钻井电阻率测井及C/O比测井[4-5]结果，结合油水井生产动态、历年测试吸水剖面资料，对剩余油分布状况进行综合研究后，得出如下结论：平面上主体部位北东、北西向油井水淹程度较高，水淹呈条带状，其他方向区域水淹相对较弱，剩余油相对富集；纵向上油藏低部位1 400～1 500m井段水淹严重，1 400m以上剩余油富集。

3气驱技术研究与方案设计

3.1注采方式研究

利用数值模拟软件Eclipse构建网格模型，研究对比不同构造位置氮气驱效果。模拟结果表明，在相同注氮气量情况下，“低注高采”气驱方式采油效果最佳，油藏采收率最高。

坨33断块油藏网状裂缝发育，裂缝倾角50°～70°，剩余油研究结果表明上部剩余油富集，因此采用低部位注气、高部位采油方式，有利于氮气向上运移挤压，驱替零散剩余油。同时，该方式下氮气运移路径延长，一定程度上可以延缓气窜时间。

3.2注采井网优化设计

根据数模研究的注气方式结果，并针对前期注水水窜后控制注采比导致地层亏空严重、地层压力水平较低问题，立足目前注采井网，采用底部注气与温和注水相结合的开发方式。为保证主体部位油层发育区域气驱整体覆盖，结合前期注水开发水驱见效状况，总体规划设计断层附近坨33-11-9、坨33-9-5、坨33-18-8和坨33-16-12转氮气驱，且后期可以形成线性驱井网，坨33-14-12、坨33-18-12、坨33-20-10继续保持目前注水方式注水(见图1)。同时开展了数值模拟研究，数模计算结果表明底部注气与注水相结合井网的采收率高于单一注气井网。

图1　坨33断块气驱开发井网规划图

3.3气液比设计

借鉴相关文献研究[6]，利用长岩心模型驱替试验装置，模拟坨33断块油藏储层物性，开展了不同气液比条件下氮气驱提高采收率室内实验。取基质孔隙度9.8%，渗透率7.0×10-3μm2;裂缝孔隙度2.4%，渗透率28.4×10-3μm2;试验用油取自坨33断块，模拟地下原油密度0.896g/cm3，黏度49.95mPa·s，在温度为56 ℃、注入压力为13～18MPa、气液比分别为0.8∶1、1∶1、2∶1和3∶1条件下水驱后氮气驱室内实验。结果表明气液比为2∶1时，最终采收率最高，达15.3%。

3.4注入井口及管柱设计

为保证现场气驱实施安全，根据目前区块部分注水井注入压力16MPa，设计满足高压注入的井口和工艺管柱。工艺管柱配置Y521-152封隔器，工作压差35MPa，以实现对油套环空有效封隔。注气井口设计为KQ65-35型采油井口装置，工作压力可以达到35MPa。

4现场试验

2015年2月，优选主体部位坨33-11-9井组开展注氮气驱先导试验。截至2015年10月底，累计注氮气253×104m3，折算地下体积为3.5×104m3，累计注水5513m3，平均注气压力14.8MPa。

一线油井7口，见效井6口，见效比例85.7%，见效时间30～45天，北东、北西向油井先见效，与原注水见效先后顺序基本一致。与气驱前对比，井组日增液11m3，日增油6.2t，最高日增油10.1t，累计增油1037t，累计投入197.3万元，阶段创效61.9万元。同时，一线压力观察井监测结果表明，地层压力回升0.1MPa。

5结论与建议

(1)油藏地质适应性分析与数值模拟分析表明，具有双重介质特征的坨33断块火山岩油藏在水驱开发后期，调整为“低注高采”的氮气驱方式技术。

(2)现场试验结果表明，用氮气驱开发坨33断块取得了良好的开发效果。

(3)氮气驱油井受效状况与构造位置、裂缝发育程度、注采高差、亏空、隔夹层发育有关。

参考文献

[1]李士伦，张正卿.注气提高石油采收率技术[M].四川成都：四川科学技术出版社，2001：52-65.

[2]周玉衡，喻高明.氮气驱机理及应用[J].内蒙古石油化工，2007，6(6)；101-102.

[3]文玉莲，杜志敏，郭肖.裂缝性油藏注气提高采收率技术进展[J].西南石油学报，2005，27(6)；49-52.

[4]吴锡令，汪中浩，赵亮.生产测井多井解释研究[J].石油勘探与开发，2002，29(1)：96-99.

[5]陈四平，李木元，仲艳华.剩余油饱和度测井技术进展[J].测井技术，2004，28(1)：7-10.

[6]徐飞，刘华，宋元新,等.低渗透裂缝性油藏水气交注非混相驱提高采收率研究[J].石油化工应用，2012，36(5)：86-86.

编辑：李金华

文章编号：1673-8217(2016)02-0133-03

收稿日期：2015-11-16

作者简介：朱伟，工程师，1982年生，2006年毕业于西南石油大学石油工程专业，2013年取得东北石油大学工程硕士学位(地质工程专业)，现从事油藏开发管理工作。

中图分类号：TE345

文献标识码：A