复合热载体发生器在低渗油藏的应用

高明星

(陕西延长石油 (集团)有限责任公司研究院，陕西 西安 710065)

延长油田是典型的低渗、特低渗油藏，具有“低渗、低压、低丰度”和裂缝发育的特点。且地层能量不足，开发过程中单井产量低、产量递减快，注水开发波及系数小、驱油效率低等问题突出。近年来，表面活性剂驱、空气泡沫驱、微生物驱等技术在延长油田均开展过现场应用，取得一定的效果，但存在一定的局限性[1-3]。室内实验研究证实复合热载体吞吐技术综合了N2驱、CO2驱、热采甚至泡沫驱等技术特征，能有效利用复合热载体发生器产生的多元热流体，快速补充地层能量，提高低渗油藏采收率，但在低渗油藏的现场应用效果和技术的可行性有待分析、验证和评价。

1 复合热载体发生器系统

复合热载体发生器各系统将提供原油流量、空气流量、水流量、点火、控制、燃烧掺混、温度、压力检测反馈及安全控制和防护。包括供油系统、供气系统、供水系统和热载体输出系统、发生器系统等。各系统将由独立的控制、检测、计量及执行元件实现系统功能。

2 复合热载体发生器的工作原理

复合热载体发生器是利用火箭发动机的高压燃烧喷射机理，将注入的燃料（柴油或天然气）和氧化剂（空气）在燃烧室中燃烧，依靠产生的高温高压烟道气（体积系数二氧化碳15.27%、氮气84.19%、氧气0.54%）将混合掺入的水汽化，产生复合热载体的设备。

高温高压的复合热载体的注入油层后，起到蒸汽驱+泡沫流调剖（N2、CO2与起泡剂）+溶解沥青质降黏（CO2、高效溶剂）+萃取轻质降黏（CO2）+原油体积膨胀（N2、CO2）+非凝析气助排（CO2、N2）等综合增产机理，来提高油层压力、降低原油黏度、增强原油的流动性、扩大注入流体波及体积来增加油井产量。

3 复合热载体发生器的应用

X1井位于延长油田XX油区，开发层位长2油层，储层渗透率10.1×10-3μm2，孔隙度11.3%，油层厚度2.5m，自开采以来，自然递减快。

3.1 注入参数设计

3.1.1 注入温度

根据XX油区流体实验分析，地层原油密度0.834 g/cm3，地层原油黏度1.71mPa·s，属于常规稀油，地层原油不是影响油井产能的主要原因。由数值模拟研究结果也可以看出，在相同的注入量下，提高注入温度，油井增产效果变化不大（图 1）。

图1 不同注入温度开发效果对比

3.1.2 注入量

注入量是多元热流体吞吐效果的重要参数。结合试验井油藏特点，利用数值模拟法模拟了不同注入量下油井的开发效果（图2）。由图2看出，注入量越大，吞吐有效期越长，开发效果越好，但随注入量的增加，增油幅度逐渐减小。考虑试验井油藏特点，建议周期注气量（5～7.5）×104m3，周期注入蒸汽水当量200～300m3。

图2 不同注气量下的开发效果对比

3.1.3 注入速度

在不超过破裂压力的情况下，尽量提高注入速度。根据其它区块复合热载体吞吐的注入压力和注入速度，初步设计本次吞吐的注入速度为2500m3/d，根据注入压力情况及时调整（表1）。

3.1.4 焖井时间

表1 复合热载体的注入速度

根据多元热流体吞吐技术在大庆油田及中海油的应用经验，建议焖井4d，观察油套压变化，并详细记录，了解气体扩散情况，待扩散达到平衡后开井生产（图3）。

图3 焖井4天后压力分布

3.1.5 产液速度

放喷时速度越快越好，日产油量达到峰值前采出速度越快吞吐效果越好，产油稳定后按照原来的采出速度生产。

3.1.6 开发效果预测

通过以上优化设计，对X1井注多元热流体吞吐开发效果进行了预测：周期注气量7.5×104m3，注入蒸汽水当量300m3，注入温度120℃，焖井5天后，开井生产253天，累产油765m3。

3.2 吞吐先导试验及效果分析

X1井复合热载体吞吐试验于2012年9月18日开始，截止2012年10月6日完成现场现场试验，累计注入空气95040m3，水300t，注入温度130℃，周期注气量5×104m3，周期注入蒸汽水当量200～300m3，注入速度2500m3/d，注入压力上限不超过30MPa，焖井时间4d，10月10日放喷，截止到2013年5月底，X1井日产液由试验前0.9m3上升到1.34m3，日产油由试验前0.69m3上升到 0.996m3，目前日产液 1.37m3，日产油0.67m3，试验效果较好。

4 结语

1）高温高压复合热载体发生器通过密闭燃烧生成的复合热载体含高温的氮气、二氧化碳及水蒸气，并携带燃烧热量，该工艺技术的热效率≥95%，通过注热管线全部注入油层，综合提高原油采收率和单井产能，零碳排放、节能环保。

2）现场试验结果表明，复合热载体吞吐技术在低渗透油藏进行是可行的，但应选择地层压力较高的油井，并且为了降低水敏和气锁的影响，进而造成注入压力过高的问题，可以适时加入一定浓度的表面活性剂和防膨剂。

3）由于复合热载体注入地层，可以产生热效应，降低原油地层黏度，因此，该技术在稠油油藏具有广泛的应用的价值。