王莊鄭411區(qū)塊超稠油油藏邊底水治理效果分析

司道彬

(勝利石油管理局石油開發(fā)中心,山東東營257000)

王莊鄭411區(qū)塊超稠油油藏邊底水治理效果分析

司道彬

(勝利石油管理局石油開發(fā)中心,山東東營257000)

鄭411區(qū)塊為帶邊底水超稠油油藏,伴隨著吞吐輪次的增加,其邊部油井含水率升高,油氣比降低。為此,在現(xiàn)有HDCS開發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)上,開展了高溫氮氣泡沫調(diào)剖改善油藏邊部超稠油井開發(fā)效果的相關(guān)調(diào)研和礦場試驗?，F(xiàn)場試驗表明,高溫泡沫體系可有效改善邊水稠油油藏邊部中高含水期油井的開發(fā)效果。

邊底水;泡沫;蒸汽吞吐;超稠油

1 王莊鄭411區(qū)塊基本概況

王莊鄭411區(qū)塊屬超稠油油藏,埋深較大(1 400～1 500 m),儲層膠結(jié)疏松,原油黏度大(大于300 Pa·s)。該區(qū)目的層包括2個小層,其中上部Es311小層厚度小,平均僅在6～12 m,下部的ES312小層存在較強(qiáng)的邊底水,而且該地區(qū)油層含有大量泥質(zhì),油藏開發(fā)難度大。2006年采取水平井二氧化碳蒸汽復(fù)合驅(qū)(HDCS)技術(shù)攻關(guān),2008年底完成初步的產(chǎn)能建設(shè),截至目前該區(qū)塊累積產(chǎn)油量25萬t,采出程度為6.9%,累積油氣比0.7,取得很好效果。但是逐漸暴露出套壞、氣竄、邊底水侵入等問題。造成西南邊部油井含水率高的原因是油井采液量較大導(dǎo)致地層壓力不斷增大,由原始的13.2 MPa下降至目前的10.5 MPa。西南邊部油井邊水沿高滲帶指進(jìn)到井底,造成注入蒸汽在含油飽和度低的區(qū)域竄流,從而降低了蒸汽的波及效率和驅(qū)替效率。

2 泡沫調(diào)剖機(jī)制及其影響因素

2.1 邊底水錐進(jìn)原因

通常在底水油藏中觀察到的水錐現(xiàn)象是指由于邊底水上升而形成的錐狀油水界面(水平井則是脊?fàn)钣退缑?。因為在水驅(qū)油的過程中,油井大部分生產(chǎn)時間為穩(wěn)定流,即流體處在恒定勢邊界,而每一個恒定原油采出量都將導(dǎo)致恒定的壓力降落。由于井筒壓力下降,底水產(chǎn)生一個向上的力,促使油層底部的水上升到一定的高度,在水-油界面處上升動力與水的重力相平衡。隨著離開井筒距離的增加,壓降減小,引起底水上升的動力減小,導(dǎo)致水-油界面的高度沿著側(cè)向降低,呈穩(wěn)定的水錐形狀,油在水-油界面以上運動,水在界面以下保持穩(wěn)定。隨著產(chǎn)量的增加,原始油水接觸面上水錐高度增加,直至達(dá)到一定產(chǎn)量,水錐變得不穩(wěn)定,水就會進(jìn)入井中,即發(fā)生所謂的底水錐進(jìn)現(xiàn)象。

2.2 泡沫調(diào)剖機(jī)制

高溫泡沫劑和氮氣注入油層,在地層孔道處形成泡沫,泡沫使氣相的滲流能力急劇降低,封堵高滲層或大孔道,有效地抑制蒸汽在高滲層、高滲帶、大孔道內(nèi)竄流以及邊底水的推進(jìn),轉(zhuǎn)向周圍未驅(qū)替帶,從而提高蒸汽的波及體積,改善油藏的開發(fā)效果。具體的講,氮氣泡沫調(diào)剖的機(jī)制主要有:

(1)擴(kuò)大油層加熱帶;

(2)增加彈性氣驅(qū)能量;

(3)稀釋降黏;

(4)強(qiáng)化助排作用;

(5)優(yōu)先進(jìn)入水體,降低油水界面;

(6)提高驅(qū)油效率;

(7)減少熱損失。

2.3 影響泡沫體系調(diào)剖性能的因素

鄭411區(qū)塊稠油油層深度大(大于1 250 m),注汽壓力在15～20 MPa,注汽溫度為320～370℃,因此,泡沫劑的高溫高壓地下性能顯得特別重要。泡沫劑一般采用烯烴多聚物等高分子聚合物復(fù)配少量醇醚類非離子和短鏈陰離子組合而成的高溫復(fù)合體系。應(yīng)用滿足現(xiàn)場需求的泡沫劑是施工取得成功的關(guān)鍵。

2.3.1 溫度對泡沫體系調(diào)剖性能的影響

一種泡沫體系存在一個最佳的溫度作用范圍,溫度過低不利于氣泡在泡沫液膜上規(guī)則分布,影響其在多孔介質(zhì)中的發(fā)泡性能;溫度過高則使分子運動過于劇烈,泡沫液膜的穩(wěn)定性下降,封堵效果明顯下降。

2.3.2 礦化度對泡沫體系調(diào)剖性能的影響

適當(dāng)?shù)牡V化度可以降低泡沫劑分子極性基團(tuán)之間的靜電斥力,增加泡沫體系的穩(wěn)定性。過高的礦化度尤其是過高的鈣鎂離子濃度,使泡沫劑的極性基團(tuán)附近形成離子團(tuán)簇,大大降低泡沫分子的規(guī)則分布,影響泡沫的穩(wěn)定性,從而降低泡沫體系在多孔介質(zhì)中的封堵調(diào)剖能力。

2.3.3 氣液比對泡沫體系封堵調(diào)剖性能的影響

氣液比是在地層條件下氮氣同泡沫劑溶液的體積比。一定的氣液比是保證泡沫在多孔介質(zhì)中形成穩(wěn)定封堵的必要條件。氣液比低時,在多孔介質(zhì)中形成的泡沫相對孤立,液相保持連續(xù)充足的滲流通道,宏觀上表現(xiàn)為泡沫體系的封堵性差。當(dāng)氣液比過高時,在孔隙間形成高干度、大尺寸的泡沫,由于很高的氣體飽和度和較薄的泡沫液膜,導(dǎo)致泡沫穩(wěn)定性下降,部分區(qū)域出現(xiàn)氣體竄流,亦影響封堵性能的發(fā)揮。

2.3.4 泡沫劑濃度對調(diào)剖性能的影響

泡沫劑的濃度對體系發(fā)泡及穩(wěn)定性也有著顯著影響,當(dāng)濃度較小時,隨著濃度的增加,溶液發(fā)泡體積增大,穩(wěn)定性增強(qiáng),但是當(dāng)濃度達(dá)到一定值后,繼續(xù)增加濃度,發(fā)泡體積減小,泡沫的穩(wěn)定性也降低。也就是說,每一種泡沫劑都存在泡沫穩(wěn)定的最佳濃度。因此,要使泡沫劑在多孔介質(zhì)中的封堵能力達(dá)到最好,就要選擇泡沫體系的最佳濃度。

2.4 目前使用的泡沫劑特點

目前使用的泡沫劑通常為FCY高溫泡沫劑,它在190℃條件下的半衰期為420 s以上,250℃條件下的阻力因子大于20,黏彈模量較高,其耐溫性、穩(wěn)定性較好、再生能力較強(qiáng)。

3 鄭411超稠油油藏開發(fā)氮氣調(diào)剖實施工藝及效果

該技術(shù)在鄭411西區(qū)已實施8口井,累積實施12井次,統(tǒng)計最近8井次的調(diào)剖效果,其中5井次含水率下降,有效率達(dá)62.5%。由于調(diào)剖的成功,周期油氣比提高,統(tǒng)計有效的5井次,平均單井注汽1 819.3 t,注入N2150 t,油溶性降黏劑20 t,平均油氣比較上個周期提高0.24。

3.1 氮氣泡沫調(diào)剖在施工過程中的應(yīng)用

注汽前先期注入氮氣泡沫,注汽結(jié)束后燜井、放噴、轉(zhuǎn)抽后生產(chǎn)。針對高溫泡沫劑常溫下不起泡的特點,設(shè)計了地面成泡工藝與實施流程,利用地面裝置,將常溫和高溫泡沫劑溶液與氮氣充分混合發(fā)泡,首先在地面形成連續(xù)泡沫,然后注入到油層。地層中的常溫泡沫遇蒸汽破裂,同時,氮氣、蒸汽與高溫泡沫劑反應(yīng)生成泡沫,地層中的泡沫始終保持較高的泡沫質(zhì)量和連續(xù)性[1]。

3.2 注汽壓力對比

氮氣調(diào)剖后,注汽壓力普遍上升。統(tǒng)計8口井12井次的注汽壓力,如表1所示。最后一次氮氣調(diào)剖周期注汽壓力與最后一次未使用氮氣調(diào)剖周期注汽壓力相比,其中4口井注汽壓力比調(diào)剖前增大,平均增加1.53 MPa;2口井壓力持平;其余2口井(鄭411-P43、鄭411-P67)壓力平均下降1.9 MPa。注汽壓力下降主要是由于井組存在氣竄情況。MPa

表1 各周期注汽壓力比較

3.3 同期綜合含水率變化及累積油量對比

統(tǒng)計最近調(diào)剖的8口井,如表2所示。對比調(diào)剖前后的綜合含水率,下降的有5口井,平均下降9.7%,其中下降幅度最大的是鄭411-P10井,綜合含水率下降21.2%,周期末下降17.9%,其次是鄭411-P43井,綜合含水率下降9.4%。統(tǒng)計8口井氮氣泡沫調(diào)剖后的累積產(chǎn)油量,平均單井增油349.1 t,累積增油量2 793 t。

表2 調(diào)剖前后綜合含水率變化及累積產(chǎn)油量對比

3.4 調(diào)剖有效期與含水率最低值對比

統(tǒng)計調(diào)剖轉(zhuǎn)抽后含水率達(dá)到調(diào)剖前周期末含水率值的生產(chǎn)時間,即調(diào)剖有效期。如表3所示,對比不同單井的調(diào)剖效果,平均有效期為125.5 d,含水率最低值平均為53.2%。其中鄭411-P4井的有效期最長,達(dá)到309 d,其次為鄭411-P43井,達(dá)到217 d。鄭411-P41井調(diào)剖后未見效。

表3 調(diào)剖有效期與含水最低值對比

3.5 排水期對比

通過對比調(diào)剖前后排水期(表4)發(fā)現(xiàn),除鄭411-P7、鄭411-P14井外,各井周期排水期均有所下降,平均排水期減少約3.4 d。

表4 調(diào)剖前后排水期對比d

3.6 調(diào)剖前后的油氣比對比

該項對比統(tǒng)計調(diào)剖前后整個周期的油氣比(表5),油氣比增加的有5口井,平均增加0.39;降低的有3口,合計8口井平均增加0.04。

表5 調(diào)剖前后油氣對比

4 結(jié)束語

通過最近8口井12井次的氮氣泡沫調(diào)剖證實,氮氣泡沫調(diào)剖輔助蒸汽吞吐技術(shù)可以改善受邊水影響的中高含水期超稠油油井的蒸汽吞吐效果,提高油井周期產(chǎn)量。同時也出現(xiàn)了一些井調(diào)剖后未見效情況,及部分調(diào)剖井出砂情況。下一步繼續(xù)擴(kuò)大氮氣調(diào)剖輔助蒸汽吞吐技術(shù)在中高含水期油井的推廣應(yīng)用,對工藝實現(xiàn)較為困難的排水期長的井試驗氮氣泡沫調(diào)剖輔助蒸汽吞吐技術(shù),進(jìn)一步優(yōu)化注入預(yù)處理段塞順序,同時考慮試驗可逆聚合物膠體控制流體流動,調(diào)整吸汽剖面,提高調(diào)剖效果。

[1] 袁士義,劉尚奇,張義堂,等.熱水添加氮氣泡沫驅(qū)提高稠油采收率研究[J].石油學(xué)報,2004,5(1):54-56.

[責(zé)任編輯] 王艷麗

TE358.3

A

1673-5935(2011)01-0007-03

2010-11-02

司道彬(1974-),男,山東禹城人,勝利石油管理局石油開發(fā)中心工程師,主要從事石油開發(fā)工程研究。