齊40蒸汽驅(qū)伴生氣回注油藏效果分析

1、齊40蒸汽驅(qū)伴生氣回注油藏效果分析摘要：遼河油田稠油開發(fā)方式多種多樣，如蒸汽驅(qū)、sagd、火驅(qū)等，取得了較好的采收效果。但其開發(fā)過程的伴生氣體出現(xiàn)了以硫化氫和二氧化碳為特征的酸性氣體，其分布幾乎覆蓋了所有稠油熱采區(qū)塊，對油田生產(chǎn)構(gòu)成危害。如何合理治理這些酸性氣體、達到降害增效的效果十分重要。試驗研究表明，把稠油開采過程的伴生氣體收集后再回注到油藏中進行循環(huán)流動，既可以減少污染物排放，又可改善開發(fā)效果，是一項變害為利、安全環(huán)保生態(tài)工程。關(guān)鍵詞：蒸汽驅(qū)；sagd；酸性氣體；驅(qū)替試驗前 言遼河油田是中國最大的稠油生產(chǎn)基地，開發(fā)技術(shù)走在世界前列，開發(fā)方式多種多樣，如蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、sagd、火燒油層

2、等，取得了較好的開發(fā)效果。但是伴隨著稠油熱采過程，其伴生氣體出現(xiàn)了較高濃度的以硫化氫和二氧化碳為特征的酸性氣體，其分布幾乎覆蓋了所有稠油熱采區(qū)塊，特別是蒸汽驅(qū)區(qū)塊，h2s和co2濃度很高，嚴重威脅到油田的安全生產(chǎn)和油區(qū)的生態(tài)環(huán)境。目前，遼河油田硫化氫的地面處理方法包括簡單的堿液吸收以及固體吸附劑的干法脫硫，這些處理方法，多是硫化氫的單純處理，而且蒸汽驅(qū)氣體中co2濃度大多超過59%，脫硫處理后的氣體不具可燃性，排放到空氣中又會造成co2環(huán)境污染，每年的治理費用相當龐大。而從世界范圍來看，針對石油和天然氣生產(chǎn)過程產(chǎn)生的酸性氣體處理技術(shù)可歸納為兩類：一是酸氣的地面處理方式，主要有干法脫硫和濕法脫硫

3、兩種方式；二是把產(chǎn)出的酸氣再回注地層1。針對上述情況，本項研究以齊40蒸汽驅(qū)為目標區(qū)，提出了伴生氣體回注油藏提高原油采收率方案，主要是把稠油開采過程的伴生氣體收集后再回注到油藏中進行循環(huán)利用，既可以減少有害氣體排放，還可以提高原油采收率。因此它是一項變害為利、安全環(huán)保生態(tài)工程。1 齊40酸性伴生氣體的組成及油藏特征通過對硫化氫氣體的跟蹤檢測，發(fā)現(xiàn)遼河油田含硫化氫氣體集中分布在西部凹陷稠油熱采區(qū)塊，例如高升、歡喜嶺、小洼、冷家等地區(qū)。從成因來看，都是伴隨著油藏熱采過程形成的，屬次生硫化氫氣體234，由含硫有機質(zhì)水熱裂解和硫酸鹽熱還原生成5，其中蒸汽驅(qū)產(chǎn)生硫化氫的濃度最高（表1）。2010年1月對

4、齊40蒸汽驅(qū)的10個站統(tǒng)計表明,齊40蒸汽驅(qū)一天產(chǎn)氣量大約為110103m3，其中h2s濃度主要分布范圍在30006000ppm，co2濃度范圍在70%90%。表1 西部凹陷稠油熱采不同方式硫化氫含量統(tǒng)計表開采方式地 區(qū)井 號h2s，ppmco2，%硫醇+硫醚，ppm蒸汽驅(qū)洼38塊洼365313123079.23106.11齊40塊10-0293271581.2391.23蒸汽吞吐齊40塊2-2310710.9910.5sagd 杜84塊平43503279.5333,71火驅(qū)杜66塊464021813.6812.9齊40塊于1987年進行蒸汽吞吐開發(fā)，1998年轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)后，前后經(jīng)歷了三個階段：

5、熱連通階段、蒸汽驅(qū)階段、蒸汽突破階段。這期間，油層溫度不斷上升，轉(zhuǎn)驅(qū)5個月后油層溫度為132。在蒸汽驅(qū)替階段，油層溫度最高可達220，蒸汽突破階段油層的溫度普遍升高，并在一定區(qū)域內(nèi)形成較穩(wěn)定的溫度分布?，F(xiàn)在生產(chǎn)井井底溫度一般在100210，油層壓力1.0mpa3.0mpa。20的原油密度為0.9826g/cm3，50地面脫氣原油粘度4923mpas，凝固點2，含蠟量5.60，膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量47.62。原油飽和烴含量為29.26；芳烴含量為34.70；非烴含量為18.93；瀝青質(zhì)含量為17.10。2 酸氣回注地層室內(nèi)試驗酸氣回注是一種氣體處理工藝過程，即將所處理的酸性氣體壓縮到足夠高的壓力后通過

6、井筒注入所選定的地層67。回注的地層通常是密閉性很好的水層或廢棄的生產(chǎn)層，把酸氣永久保存地層內(nèi)，也可以是正在開采的地層，用以氣驅(qū)開發(fā)方式提高采收率。我們的研究是利用蒸汽驅(qū)過程中產(chǎn)出酸氣回注油藏來提高采收率的酸氣處理方式。（1）地層原油與co2、n2高壓物性試驗co2提高原油采收率的機理是注入co2后，能使原油膨脹，降低原油粘度，減少殘余油飽和度，從而提高原油采收率8910。a 實驗儀器及設(shè)備實驗儀器有高壓物性pvt測定儀（圖1）、高溫高壓落球粘度計、高壓電動泵、色譜儀等。2153461、2 高壓計量泵 3 儲樣器（井下取樣器或配樣器） 4 pvt容器 5、6 恒溫浴圖1 pvt流程圖b 實驗用

7、及復(fù)配用氣的組成實驗用的原油是齊40-40-59井的原油，20的脫氣原油密度為0.9845g/cm3，常壓下粘度為4010.2mpa.s，實驗用氣體為co2和n2，試驗溫度為120。c 地層原油配制將一定量的齊40-40-59井油樣加入到高壓物性pvt測定儀中，加熱至地層溫度120，然后在飽和壓力下（15.7mpa、18.4mpa）分別在pvt筒中攪拌，加壓至地層壓力，測得原油的飽和壓力及溶液的氣油比，如果飽和壓力與地層原油實際飽和壓力不等，則相應(yīng)調(diào)整pvt筒中原油的溶解氣量，直到相等。d 地層原油高壓物性參數(shù)的測定將配制好的的地層原油進行pv關(guān)系及一次脫氣實驗，在高于飽和壓力下（22mpa、

8、25mpa）一次脫氣至地面壓力，測定原油的pvt參數(shù)如表2：表2 原油的pvt參數(shù)氣體組成飽和壓力，mpa原油粘度，mpa.s體積系數(shù)壓縮系數(shù)mpa-1收縮率，%一次脫氣氣油比，m3/t氣體平均溶解系數(shù)，mpa-1地層原油密度，g/cm3n215.7856.31.0684100.9510-56.4048.3200.53230.9204co218.4335.51.229780.9510-518.67778.984.4220.9162e 地層原油高壓物性多級脫氣及粘度測定將進行完單級脫氣后原油進行多級脫氣即衰竭壓力實驗，測得相應(yīng)原油物性參數(shù)：各級衰竭壓力下原油的體積系數(shù)、氣油比、原油密度、原油粘度

9、。見圖2（圖中系列1為co2，系列2為n2）。地層原油注入氣量與壓力關(guān)系地層原油體積系數(shù)與壓力關(guān)系原油密度與壓力關(guān)系原油粘度與壓力關(guān)系圖2 原油物性參數(shù)與壓力關(guān)系f 實驗結(jié)果分析隨著注氣量的增加，地層原油飽和壓力、體系系數(shù)、溶液氣油比增加、地層原油粘度降低。且注氣量越大、地層原油高壓物性變化越大；在相同條件下，注入co2使地層原油高壓物性變化幅度大于n2氣體，co2驅(qū)比n2驅(qū)效果好。（2）蒸汽驅(qū)條件下硫化氫的溶解度實驗伴生氣回注蒸汽驅(qū)油藏后，硫化氫的溶解度如何，能否被油藏礦物吸附一部分或全部，達到消除部分或全部硫化氫的效果，是我們關(guān)心的主要內(nèi)容。齊40蒸汽驅(qū)目前油藏壓為2.5mpa，蒸汽帶溫度

10、210左右，井間低溫帶80左右。為此，我們模擬齊40蒸汽驅(qū)油藏條件，注入一定量的硫化氫氣體，分別在常溫常壓下4h、80常壓下4h、100常壓下、1501.5mpa下、2102.5mpa下和2105mpa下測定反應(yīng)釜排出氣體中硫化氫的濃度。見表3。表3 模擬蒸汽驅(qū)油藏條件下硫化氫溶解度試驗結(jié)果試驗條件20常壓下4h80常壓下4h100常壓下1501.5mpa2102.5mpa2105mpa硫化氫濃度,%0.0024.8326.0356.1266.1316.129實驗結(jié)果表明，隨著溫度增高，硫化氫分子擺脫水分子的作用逃逸到氣體中，導(dǎo)致硫化氫濃度迅速增高；地層水中的鐵離子、儲層礦物等對硫化氫有一定的

11、吸附作用，但對硫化氫濃度減小的作用不大；模擬試驗結(jié)果和現(xiàn)場實際測試結(jié)果吻合，即溫度場高的地方其硫化氫濃度高，溫度場低的地方其硫化氫濃度低。（3）伴生氣回注油藏室內(nèi)實驗?zāi)M稠油油藏蒸汽驅(qū)條件，用二氧化碳氣體進行驅(qū)替實驗，通過實驗，觀察伴生氣中二氧化碳組分的驅(qū)油效果。實驗分三組進行，分別是純蒸汽驅(qū)驅(qū)油、蒸汽+co2（氣汽比1:2）復(fù)合驅(qū)驅(qū)油和蒸汽+co2（氣汽比1:1）復(fù)合驅(qū)。試驗結(jié)果見圖3。圖3 齊40-40-59井不同方式的驅(qū)油效率曲線室內(nèi)實驗結(jié)果表明，不同氣汽比的蒸汽+co2復(fù)合驅(qū)比單純蒸汽驅(qū)在一定程度上略有提高驅(qū)油效率的作用，預(yù)示著酸氣回注油藏會產(chǎn)生一定的提高采收率的效果。（4）巖石酸敏性

12、評價通過齊40塊巖石酸敏性試驗對伴生氣體回注引起儲層滲透率的改變進行預(yù)測，實驗結(jié)果如表4。由于伴生氣體主要成分為co2，co2注入儲層后，首先溶解于地層水中使ph值下降，地層水呈弱酸性，導(dǎo)致礦物部分溶解，使孔隙度增加，滲透率上升。溶液中的離子化合生成新的礦物，超出溶解度后生成沉淀，沉淀堵塞了孔隙或喉道，使孔隙度、滲透率下降。另外，在壓差作用下，孔隙喉道中微粒的運移也將使?jié)B透率進一步下降?？傊?，儲層物性的改變?nèi)Q于這些因素的綜合影響。表4 巖石酸敏性評價數(shù)據(jù)樣品編號孔隙度%空氣滲透率10-3m2鹽酸濃度%酸化前滲透率10-3m2酸化后滲透率10-3m2酸敏指數(shù)%酸敏程度12-425.251680

13、.131283.80955.71233.53強酸敏20-827.121240.561270.86544.78636.8強酸敏26-731.38365.34125.1273.98822.22中等偏強酸敏3 幾點認識（1）遼河油田稠油蒸汽驅(qū)二氧化碳含量普遍較高，由于二氧化碳的特殊性質(zhì)易于改善原油物性參數(shù)，是理想的用于氣驅(qū)開發(fā)的氣體，充分利用這些伴生氣體是尋求油田開發(fā)新的模式。（2）通過n2、co2與齊40塊地層原油pvt測量分析，注入co2對于原油中溶解氣量增加，原油粘度降低，地層原油體積膨脹等高壓物性變化幅度大于n2，更有利于降低殘余油飽和度，提高原油采收率。（3）蒸汽驅(qū)內(nèi)硫化氫的溶解度很小，儲

14、層礦物等對硫化氫的吸附有限，回注油藏的硫化氫濃度不會降低。但硫化氫在驅(qū)內(nèi)封存與地面處理比較，利大于弊。（4）酸氣回注有兩種方式，用于氣驅(qū)開發(fā)和地層埋存。酸氣用于氣驅(qū)開發(fā)是酸氣治理的一種過渡模式，酸氣封存地層是解決酸氣治理的最終模式，兩種方式要統(tǒng)籌考慮。參考文獻：1 john j，carroll，等. 酸氣回注酸氣處理的另一途徑p.天然氣工業(yè)，2009，10.2 戴金星.中國含硫化氫的天然氣分布特征、分類及其成因探討j.沉積學報,1985,3(4):109120.3 朱光有,張水昌,梁英波,戴金星.四川盆地h2s的硫同位素組成及其成因探討j.地球化學, 2006，35(3):432442.4 樊廣鋒，戴金星，戚厚發(fā).中國天然氣地質(zhì)學（卷一）m.北京：石油工業(yè)出版社.1992：31-33.5 吳拓，楊俊印，等.稠油注蒸汽開發(fā)區(qū)塊h2s成因研究j.特種油氣藏，no.3 2008：80-836 周靜，陳京元，等.酸氣回注井筒流動模型 j.天然