低滲油藏空氣泡沫驅(qū)可行性研究報告

PAGE鄂爾多斯盆地低滲油藏空氣泡沫驅(qū)可行性研究年7月目錄一、項目目的及意義 1二、主要研究內(nèi)容及成果 2（一）室內(nèi)驅(qū)油機(jī)理 21、空氣泡沫驅(qū)油的一般機(jī)理 32、吳起油田高壓長氧化管模擬實驗結(jié)論 4（二）先導(dǎo)試驗方案優(yōu)化設(shè)計 51、方案設(shè)計的思路 52、方案設(shè)計采用的方法 63、方案設(shè)計結(jié)果 6（三）現(xiàn)場試驗效果 71、現(xiàn)場試驗效果分析 72、認(rèn)識及結(jié)論 9三、主要技術(shù)創(chuàng)新點 9四、存在主要問題及建議 10（一）存在主要 10（二）建議 10一、項目目的及意義鄂爾多斯盆地低滲油藏空氣泡沫驅(qū)可行性研究項目是吳起油田與西安中州石油鉆采技術(shù)服務(wù)公司合作完成的。其主要目的是要解決如何提高不能注水的低滲油藏采收率的技術(shù)問題，對吳起油田、乃至鄂爾多斯盆地的低滲油藏提高采收率具有重要意義。眾所周知，油田進(jìn)入了開發(fā)的中后期，隨著地層能量衰竭，將不可避免地出現(xiàn)普遍性產(chǎn)量遞減，穩(wěn)產(chǎn)難度越來越大，在現(xiàn)有資源的條件下，必須采用能大幅度提高原油采收率的方法才能減緩遞減。吳起油田為低滲、特低滲油藏，依靠天然能量開采產(chǎn)量低、效果差。由于沒有外來能量補充，加上邊水、底水不活躍，油藏能量衰竭快，產(chǎn)量低，采出程度低、經(jīng)濟(jì)效益差，是典型的“三低”油藏。由于不能注水，注空氣驅(qū)來改善此類油田開發(fā)效果，就成為該區(qū)必須要解決的主要技術(shù)問題。注空氣驅(qū)油具有很多優(yōu)點：首先是空氣驅(qū)是一項成熟的技術(shù)，它兼有多種驅(qū)油機(jī)理，利用低溫氧化（LTO）和高溫氧化（HTO）能夠采出重油，降低粘度，提高流度，提高驅(qū)油效率；其次它適合于低滲透和特低滲透油藏，許多低滲透和特低滲透油藏難于注水，而注氣是容易注入地層達(dá)到驅(qū)油和補充能量的目的；第三是注氣開發(fā)油田能夠有效的避免注水引起的鹽敏、水敏、酸敏、堿敏造成的對地層的污染；同時注水可能由于與地層配伍性差而污染地層；第四是與水驅(qū)相比，空氣氣源豐富，處理技術(shù)已經(jīng)成熟，操作方便；而陜北水資源緊缺，水處理難度大；與注水相比，注氣不需要建注水站，污水處理站以及注水配套的管線閥組等配套設(shè)備，注氣相比是簡單的。由于吳起油田的油藏特點完全適合注氣的技術(shù)特點，從而選擇吳起油田為空氣泡沫驅(qū)的先導(dǎo)試驗區(qū)，試驗的成功不僅在于增加旗勝35-6井組產(chǎn)量，而對吳起油田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、對在該區(qū)轉(zhuǎn)換開發(fā)思路，豐富油田開采方式具有指導(dǎo)意義，同時該項技術(shù)適合于所有類型的低滲、特低滲油藏，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。二、主要研究內(nèi)容及成果西安中州石油鉆采技術(shù)服務(wù)公司自2000年以來就開始關(guān)注空氣泡沫驅(qū)油技術(shù)，通過幾年來的調(diào)研和室內(nèi)評價研究工作，取得了重要進(jìn)展和突破，為進(jìn)入現(xiàn)場先導(dǎo)試驗奠定了基礎(chǔ)。2005年與吳起鉆采公司合作，開展了旗勝35-6井組注氣先導(dǎo)試驗方案優(yōu)化設(shè)計，并于2005年12月11日正式開始注氣，到目前已累計注氣0m3、泡沫0m3，注隔離液（一）室內(nèi)驅(qū)油機(jī)理注空氣泡沫采油是一項富有創(chuàng)造性的提高采收率新技術(shù)，它將空氣驅(qū)和泡沫驅(qū)有機(jī)結(jié)合起來，既克服了單純的空氣驅(qū)驅(qū)油效率低，波及體積小和易突破的缺點，又充分利用了泡沫驅(qū)油效率高，波及體積大的特點，能大幅度提高原油采收率。1、空氣泡沫驅(qū)油的一般機(jī)理將空氣注入油藏產(chǎn)生低溫氧化時，氧氣和原油發(fā)生放熱反應(yīng)。在這種以放熱氧化反應(yīng)為主的過程中，消耗氧氣生成碳的氧化物，即CO和CO2，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使溫度升高，促使輕質(zhì)組分蒸發(fā)?？諝獠⒉恢苯悠痱?qū)油的作用，起著驅(qū)油作用的是在油層內(nèi)生成CO和CO2以及由N2和蒸發(fā)的輕烴組分等組成的煙道氣。反應(yīng)程度與原油特性、巖石和流體特性、溫度和壓力有關(guān)，從本質(zhì)上講，注空氣驅(qū)是間接的煙道氣驅(qū)，但它又綜合了多種驅(qū)油機(jī)理。對不同的油藏，各種驅(qū)替機(jī)理的作用是不同的。對不同的油藏，各種驅(qū)替機(jī)理的作用是不同的，主要機(jī)理包括：①維持和提高地層壓力；②煙道氣對原油的重力驅(qū)作用；③原油汽化產(chǎn)生的驅(qū)動效應(yīng)；④促使原油膨脹的驅(qū)動效應(yīng)；⑤高溫高壓下超臨界蒸汽作用；⑥煙道氣對原油可能產(chǎn)生的混相作用等。空氣泡沫驅(qū)油的原理利用空氣加起泡劑經(jīng)氣液接觸后產(chǎn)生泡沫。（1）起泡劑本身是一種活性很強的陰離子表面活性劑，具有改變巖石表面潤濕性和較大幅度降低油水界面張力，使原來呈束縛狀的油通過油水乳化、液膜置換等方式成為可流動的油；（2）當(dāng)泡沫的干度在一定范圍時（54%-74%）其粘度大大高于基液的粘度，改善了驅(qū)替液與油的流度比，提高了波及系數(shù)；（3）泡沫流動需要較高壓力梯度，從而克服巖石孔隙毛管力，把小孔隙中的油驅(qū)出；（4）泡沫進(jìn)入地層后，由于泡沫具有“遇油消泡、遇水穩(wěn)定”的性能，不消泡時其粘度不降，消泡后粘度降低，從而起到“堵水不堵油”作用，提高驅(qū)油效率；（5）泡沫粘度隨剪切速率的增大而減少，在高滲層中粘度大、在低滲中粘度小，因而泡沫能起到“堵大不堵小”的作用。泡沫的低密度與高彈性能顯著降低驅(qū)動流體的流度，增大其洗油能力，提高油層的驅(qū)油效率。因此，泡沫既能提高油層的波及系數(shù)，又能提高其驅(qū)油效率，增加可采儲量。2、吳起油田高壓長氧化管模擬實驗結(jié)論為了認(rèn)識吳起油田油藏注空氣后的實際效果和機(jī)理，開展了高壓長氧化管動態(tài)模擬實驗研究，針對選定油樣，通過三種溫度（60℃、72℃、（1）在同一注入壓力下，氣體突破時驅(qū)油效率隨溫度的增加而升高。氣體突破后，繼續(xù)注氣，驅(qū)油效率增加幅度減小。如23MPa，60℃氣體突破時驅(qū)油效率為24.5%，最終為26%；80（2）空氣驅(qū)采油時，氣體突破后，繼續(xù)注氣，驅(qū)油效率增加幅度迅速減小。如23MPa、60℃（3）在同一溫度、相同的壓差時，注入壓力對驅(qū)油效率油一定的影響，其值越大，驅(qū)油效率就越高。以18MPa、72℃和23MPa、72（4）注入壓力一定時，隨著溫度的提高，氣體突破時產(chǎn)出氣中含氧量減小，氧氣消耗量增加。以23MPa為例，60℃氣體突破時的含氧量為13.18%，耗氧量為37.24%，80（5）溫度一定時，隨著注入壓力的增加，產(chǎn)出氣中含氧量有減小的趨勢，但不太明顯。（6）溫度一定時，產(chǎn)出氣中含氧量隨著時間的增加而減小。80℃（二）先導(dǎo)試驗方案優(yōu)化設(shè)計1、方案設(shè)計的思路考慮到空氣驅(qū)和旗勝35-6井組和特點，注氣井盡量部署在高位置，低部位采油；注氣井的注氣層位不宜太長，注氣目的層總體為長4+5的3、4層和長6的2、3層，以減少層間非均質(zhì)性；采油井由于射開層位不統(tǒng)一，必須歸位生產(chǎn)，以增加受效方向、提高驅(qū)油效果；為控制投資規(guī)模，同時便于注氣效果觀察和分析研究，方案部署1口注氣井，以形成一個小規(guī)模、相對完善的注采井網(wǎng)。2、方案設(shè)計采用的方法本次方案優(yōu)化設(shè)計、指標(biāo)預(yù)測采用加拿大CMG中的GEM模塊（組份模塊），相態(tài)處理軟件采用加拿大CMG中的WinProp模塊。組份模型軟件是一個基于相態(tài)方程的多組份模型軟件，具有多種功能，不僅可以進(jìn)行流體特性室內(nèi)試驗?zāi)M，而且還可以在充分考慮流體性質(zhì)和相態(tài)隨流體組份的變化，組份模型可以模擬油、氣、水在油藏中的實際流動，預(yù)測所有注采井的有關(guān)特性，可預(yù)測產(chǎn)出流體性質(zhì)隨著壓力衰竭的變化。3、方案設(shè)計結(jié)果qs35-6井為注氣井，注氣層位長4+5的3、4號小層和長6的2、3號小層；qs35-1井、qs35-4井、qs35-7井、qs35-8井、qs35-9井，為對應(yīng)一線生產(chǎn)井，生產(chǎn)層位為長4+5的3、4號小層和長6的2、3號小層，合注合采；qs35-2井、qs35-3井、qs35-5井、qs35-10井、qs35-11井為二線生產(chǎn)井；根據(jù)數(shù)值模擬研究結(jié)果，注氣速度不同，提高采收率不同，注氣速度大，注入氣體壓力高，采出程度相對較高。在數(shù)值模擬分析的基礎(chǔ)上，綜合壓縮機(jī)的承受能力等因素，設(shè)計單井日注氣2.5×104m3，累計注氣量為2.68×107m3，相當(dāng)?shù)叵麦w積為13.1（三）現(xiàn)場試驗效果1、現(xiàn)場試驗效果分析通過注氣主要效果體現(xiàn)在以下幾方面：（1）油藏能量得到補充，地層壓力得到恢復(fù)，為下步增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。吳起油田旗勝35-6井組于2005年12月11日正式投入注氣，初期注空氣壓力13MPa，日注空氣10800m3，折合地下體積54m3，到2007年6月30日，注氣壓力20.5MPa，日注氣0m3，折合地下體積從2005年12月到目前共注泡沫液0次，注泡沫液0m3，注隔離液0m3，共注液體0m3，合計注入地下體積0m3，累計注采比0（未計量采出氣量）。彌補了地下虧空、地層壓力得到恢復(fù)，由于該井組沒有測壓和動液面資料，不能直接觀察地層壓力的變化，但從注入壓力觀察，從初期的注氣壓力為13MPa，到目前注氣壓力為20.5MPa，注氣壓力升高7.5MPa，（2）自然遞減得到有效控制，一線油井和部分二線油增產(chǎn)效果明顯。通過一年多的注氣，井組自然遞減得到有效控制，對應(yīng)油井有明顯增產(chǎn)效果。特別是對應(yīng)一線油井如旗勝35-1井、旗勝35-7井和砂層發(fā)育、物性較好方向的二線油井如35-11井等增產(chǎn)效果更明顯。只要生產(chǎn)正常，有對應(yīng)關(guān)系的油井都有不同程度的增產(chǎn)效果。應(yīng)用雙曲遞減規(guī)律，回歸遞減曲線，按自然遞減計算各井自然產(chǎn)量，對比各口井的實際產(chǎn)油量，可以計算出各口井的增產(chǎn)油量，計算結(jié)果表明，旗勝35-6井組若不開展空氣泡沫驅(qū)，自然產(chǎn)量為5492.4t，實際該井組累計產(chǎn)油為6942.4t，累計增油1450t（見下表）。如果各井都能正常生產(chǎn)，提高生產(chǎn)時效，增油量會更為可觀。旗勝35-6井組增沒量統(tǒng)計表井號日產(chǎn)液日產(chǎn)油日產(chǎn)水累計產(chǎn)液累計產(chǎn)油自然產(chǎn)量累計增油(m3)(m3)(m3)(m3)(m3)(m3)(m3)35-14.54.320.1829972707220650135-210.5010.5748.557.457.4035-30.40.140.26372153153035-40.20.140.0610491521322035-50.80.260.54155948931617335-71.41.340.06105179650928735-8不上液303.5185185035-9不上液296227227035-10不上液1695248248035-112.42.160.241362125990735235-121.41.40765669552117合計121986942.45492.41450旗勝35-6井組主要油井生產(chǎn)趨勢和采油曲線見附圖2-6。2、認(rèn)識及結(jié)論（1）注空氣泡沫驅(qū)技術(shù)是成功的，可適用于各類油藏（高滲、低滲、水驅(qū)后、枯竭開采后等），特別是低滲透油藏；（2）注空氣采油可以減緩遞減、提高油井產(chǎn)量，提高原油采收率；（3）全面分析和油藏精細(xì)描述、方案優(yōu)化設(shè)計等工作是注空氣采油技術(shù)成功的基礎(chǔ)；（4）加強注空氣工藝技術(shù)研究，是保證注氣項目順利實施的關(guān)鍵，如空氣壓縮機(jī)設(shè)計、管線的防腐等；（5）注空氣現(xiàn)場實施中，應(yīng)加強油藏動態(tài)的監(jiān)測與分析，產(chǎn)出氣體的監(jiān)測與分析，保證項目的安全運行；（6）結(jié)合油層流體及巖石性質(zhì)，開展室內(nèi)基礎(chǔ)實驗研究是注空氣采油礦場試驗的理論基礎(chǔ)，也是保證該技術(shù)成功的實施的關(guān)鍵。；（7）空氣泡沫充分發(fā)揮了注空氣和泡沫驅(qū)兩種技術(shù)各自的優(yōu)點。無論在工藝技術(shù)、安全和提高采收率的效果上，都是可行的。在成功應(yīng)用泡沫驅(qū)油技術(shù)的基礎(chǔ)上，開展研究空氣泡沫驅(qū)油技術(shù)，對低滲油藏提高采收率及油田的高效開發(fā)具有重大意義。三、主要技術(shù)創(chuàng)新點1、運用CMG數(shù)模軟件的組份油藏模擬軟件對旗勝35-6井組空氣驅(qū)先導(dǎo)試驗驗方案進(jìn)行優(yōu)化，并對試驗結(jié)果進(jìn)行分析。除對各工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計、對試驗結(jié)果進(jìn)行預(yù)測外，還對注氣時機(jī)等因素進(jìn)行敏感性分析，結(jié)果表明，注氣時機(jī)不是影響天然氣驅(qū)最終采收率的敏感因素，但本文仍然建議吳起油田盡早開展空氣驅(qū)現(xiàn)場試驗，以保持地層壓力開采、改善油田開發(fā)效果。采用CMG數(shù)模軟件對空氣泡沫驅(qū)進(jìn)行方案優(yōu)化設(shè)計在國內(nèi)還未見報道，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。2、工藝技術(shù)方面。如關(guān)鍵設(shè)施的改造、完善，解決的工藝技術(shù)方面的難題等。四、存在主要問題及建議（一）存在主要1、生產(chǎn)時效低，影響了先導(dǎo)試驗效果。本次試驗遇到的主要問題有諸如天氣、道路、機(jī)械故障、停電等問題被迫停工，嚴(yán)重影響了注氣效果。2、壓裂產(chǎn)生不規(guī)則裂縫，特別是垂向裂縫，可能導(dǎo)致氣竄影響注氣效果，甚至可能導(dǎo)致注氣現(xiàn)場試驗的失敗。（二）建議1、減少因機(jī)械故障、客觀原因等組織停工的停注時間，盡量連續(xù)注氣，以提高注氣驅(qū)油效率。2、加強注氣井、采油井的監(jiān)測，特別是采油井要取全取準(zhǔn)地層壓力、動液面和日產(chǎn)液量、日產(chǎn)油量、含水、回壓等資料，以便加強分析研究、調(diào)整工作制度，達(dá)到更好的開發(fā)效果。3、開展低滲、特低滲油藏不壓裂注氣先導(dǎo)試驗，試驗一旦成功，不僅可節(jié)省壓裂投資，而且可以防止壓裂后氣竄引起的不良后果，對以后推廣應(yīng)用氣驅(qū)采油技術(shù)具有重要意義。旗勝35-6井組注入壓力變化曲線旗勝35-1井采油曲線旗勝35-5井采油曲線旗勝35-7井采油曲線旗勝35-11井采油曲線旗勝35-12井采油曲線目錄一、項目目的及意義 1二、主要研究內(nèi)容及成果 2（一）室內(nèi)驅(qū)油機(jī)理 21、空氣泡沫驅(qū)油的一般機(jī)理 32、吳起油田高壓長氧化管模擬實驗結(jié)論 4HYPERLINK