游艷平,李東元,單海丹,趙紅蕾

(山東科瑞油田服務(wù)集團(tuán)股份有限公司,山東 東營 257000)

近年來,隨著氮氣及泡沫技術(shù)服務(wù)的不斷發(fā)展進(jìn)步,國內(nèi)外市場及業(yè)務(wù)范圍都在逐漸擴大,但國外施工一直集中在砂巖油藏。哈薩克KB油田為裂縫型低滲碳酸鹽巖油藏,山東科瑞油田服務(wù)集團(tuán)股份有限公司2016年6月底開始對該油田的KB6井進(jìn)行氮氣吞吐施工,標(biāo)志著其在海外的氮氣服務(wù)范圍進(jìn)一步擴大,是其發(fā)展歷史上的又一里程碑。中國石油在海外收購或者參與開采的油藏大多數(shù)屬于低品位油藏,而這些低品位油藏中低滲透碳酸鹽巖油藏占有相當(dāng)?shù)谋壤?。筆者根據(jù)裂縫性低滲透油藏特征,開展注氮氣提高該類油藏采油率的現(xiàn)場試驗研究,以期為后續(xù)此類油藏的開采提供依據(jù)。

1 油井概況

1.1 KB油田概況

KB油田位于南圖爾蓋油氣盆地,由前古生界和下古生界強烈變質(zhì)的褶皺基地、侏羅系斷陷和白堊系坳陷等三個構(gòu)造層組成。在20世紀(jì)80年代初對該盆地進(jìn)行油氣勘探,1984年在盆地南部阿雷斯庫姆坳陷首次發(fā)現(xiàn)庫姆科爾油田,其中中上侏羅統(tǒng)和白堊統(tǒng)泥歐克姆為主要產(chǎn)層，并于1990年投入開發(fā)。目前在此盆地已發(fā)現(xiàn)眾多油氣田,探明可采儲量約1.6×106t。

哈薩克斯坦PKKR公司2005年底在南圖爾蓋含油氣盆地開展油氣勘探,2008年發(fā)現(xiàn)了KB油田潛山油藏,初期石油產(chǎn)量為71.69 m3/d。到2016年5月為止,油田共鉆井26口,其中生產(chǎn)井開井17口,日產(chǎn)油338 t。該油藏為裂縫性潛山油藏,基質(zhì)儲層低孔(<14%)低滲透(<0.5×10-3μm2),單井控制儲量7.8萬t,KB油田原油及溶解氣批準(zhǔn)儲量見表1。

表1 KB油田原油和溶解氣批準(zhǔn)儲量(2014年9月22日批準(zhǔn))

1.2 KB6井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

KB油田KB6區(qū)塊為受斷層控制的南北向潛山油藏,北部構(gòu)造幅度低,邊底水發(fā)育,儲集空間為裂縫-溶蝕孔洞型。KB6井位于南部構(gòu)造高部位,如圖1所示，邊底水能量弱。該區(qū)斷層發(fā)育,構(gòu)造復(fù)雜,目前共完鉆井14口,正常生產(chǎn)井9口。

原油性質(zhì):Pz油藏,地面原油性質(zhì):20 ℃條件下,原油密度0.791 g/cm3,屬于輕質(zhì)、低硫原油;地層壓力13.7 MPa,地層溫度55.8 ℃,地溫梯度3.15 ℃/100 m,壓力梯度為1.08 MPa/100 m,為常溫常壓油藏系統(tǒng),KB6井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表2。

圖1 KB6井區(qū)構(gòu)造井位

井號完井日期完鉆井深H/m開發(fā)層系產(chǎn)層層段H/m厚度H/m目前油層壓力p/MPa孔隙度φ/%滲透率k/10-3μm2KB62012-05-031379PZ1237.9～1313.933.413.76.46

1.3 生產(chǎn)情況

KB6井于2012年5月酸化電泵投產(chǎn)Pz層,目前動液面1 220 m,套壓6.0 MPa,初期氣油比為3 m3/t,末期為43.7 m3/t,歷史生產(chǎn)曲線見圖2。

圖2 KB6井歷史生產(chǎn)曲線

2 油井問題分析

該井區(qū)依靠天然能量開發(fā)。KB6井位于構(gòu)造高部位,酸化投產(chǎn),初期產(chǎn)量較高,日產(chǎn)液量達(dá)到58 t。目前,累積產(chǎn)油量42 752 t,累積產(chǎn)水量19 097 m3,日產(chǎn)液量3.8 t,產(chǎn)液下降嚴(yán)重,地層能量不足。

(1)從測井來看,無明顯油水界面,底水不發(fā)育,該井依靠天然能量開采,供液能力差是該井低產(chǎn)的主要原因:

①碳酸鹽巖油藏,儲層主要發(fā)育中低角度裂縫,生產(chǎn)層段和下部水層連通性較差,油藏相對封閉,邊底水不活躍;②地層壓力下降后,造成地層裂縫逐步閉合,滲流下降;③前期由于溶解氣的影響原油黏度較小,但后期溶解氣降低,地層脫氣,原油黏度大,滲流阻力變大;④隨著油氣不斷開采,地層壓力逐漸下降,溶解氣不斷析出,彈性驅(qū)動能降低。

(2)裂縫主要發(fā)育在儲層頂部,而下部不發(fā)育,雖然酸化投產(chǎn),能有效溝通一定裂縫,但作用半徑有限,能量得不到及時補充。

(3)累積產(chǎn)油量較高,溢出口下部采出程度較高,初期氣油比低(3.0 m3/t),閣樓油動用較差。

(4)含水率高,平均含水率60.8%,隨著地層壓力下降至飽和壓力以下,原油地層脫氣,滲流能力進(jìn)一步下降,而水的滲流能力相對不變。

3 KB6井氮氣吞吐試驗施工及效果

3.1 氮氣吞吐可行性

3.1.1 氮氣吞吐技術(shù)工藝原理

氮氣吞吐為一種在碳酸鹽巖油藏增加單井產(chǎn)能和提高油藏采收率極具潛力的技術(shù)手段,其作用機理主要為:

(1)氮氣具有低密度,不易溶入原油和水的特性[1],注入后在構(gòu)造高部位形成人工氣頂,驅(qū)替構(gòu)造高部位剩余油,提高采收率。

(2)氮氣由于具有良好的可壓縮性和膨脹性[2],能有效補充地層能量,增加氮氣彈性膨脹驅(qū)替能。

(3)氮氣能進(jìn)入水所不能進(jìn)入的微孔縫,將處于束縛狀態(tài)的原油驅(qū)替為可流動的原油[3]。

(4)氮氣的賈敏效應(yīng)可以封堵流體主通道里的水,使邊底水不能很快侵入主流道[4],達(dá)到大幅降低油井含水的目的。

針對KB6井投產(chǎn)初期產(chǎn)量較高,目前地層虧空的情況,應(yīng)用氮氣吞吐技術(shù),利用氮氣良好的可壓縮性和膨脹性,增加地層彈性能量,置換出縫洞中原油,達(dá)到提高油井產(chǎn)量的目的。

3.1.2 選井原則

按照碳酸鹽巖氮氣吞吐選井原則分析:

①油藏位于殘丘翼部、殘丘高部,或者位于緩坡;②鉆遇溶洞或酸壓效果好;③產(chǎn)層位于中下部;④具有一定累積產(chǎn)量;⑤整體串珠較發(fā)育,尤其頂部;⑥底水錐進(jìn)井產(chǎn)層位于中上部;⑦排水采油或關(guān)井壓錐有效;⑧水體緩慢上升,快速上升類型(需大規(guī)模壓錐)。

KB6井位于構(gòu)造高部位,酸壓有良好效果,產(chǎn)層位于中下部,具有一定累積產(chǎn)量,水體緩慢上升等,KB6井滿足選井條件。

3.2 施工參數(shù)設(shè)計

3.2.1 注氣壓力設(shè)計

該井原始地層壓力13.7 MPa,根據(jù)目前生產(chǎn)情況,結(jié)合鄰井壓力分析,目前地層壓力取6.5 MPa。油層深度1 270 m,啟動注氣壓力2.0 MPa,注氣管損壓差為1～2 MPa,最大注氣量時,預(yù)測該井最高注氣壓力18.0 MPa。

3.2.2 注氣量設(shè)計

該井累積產(chǎn)油量42 752 m3,單位壓降產(chǎn)油量7 500 m3/MPa。最大注氣量時最高注氣壓力18 MPa,注入地下體積為3 750 m3。

地面溫度取15 ℃,地層溫度55.8 ℃,地面大氣壓0.1 MPa,地層壓力13.7 MPa。理想氣體狀態(tài)方程,P1V1/T1=P2V2/T2,計算氮氣地面標(biāo)況體積為430 000 m3。

3.3 施工過程分析

2016年6月26日12:00—2016年7月9日18:00進(jìn)行注氣施工,施工用時318 h累積注入氮氣431 265 m3。施工期間,氮氣排量1 200 m3(換算日注氣量2.88×104m3),制氮車最高注入壓力12.7 MPa,注氣壓力變化如圖3所示。

圖3 KB6井氮氣注入過程壓力曲線

從圖3可以看出,注氣過程中油壓、套壓壓差控制在2 MPa內(nèi),注氣壓力控制在大于油壓1 MPa內(nèi),最大注氣壓力12.7 MPa,施工壓力穩(wěn)定,符合正常施工壓力變化。

注氣過程中油套壓變化如圖4所示，從油套壓數(shù)據(jù)看,封隔器起不到對氣體的封擋作用,下步施工建議環(huán)空清水打壓3～5 MPa,以平衡注氣壓力。另外,可考慮氣水混注。

2016年7月9日注氣施工結(jié)束,開始燜井。從圖4可以看出,自2016年7月9日至2016年7月18日燜井階段,油井油壓、套壓均有下降,油壓下降較快,套壓下降緩慢,至開井前,油壓與套壓均處于相對穩(wěn)定狀態(tài),且壓差小于2 MPa。

圖4 KB6井燜井階段壓力曲線

從氣體擴壓數(shù)據(jù)分析,油壓穩(wěn)定在7.9 MPa,氮氣在油層中部產(chǎn)生的重力壓降為2.3 MPa,地層壓力恢復(fù)至10.2 MPa。

3.4 增產(chǎn)效果分析

3.4.1 地層能量

根據(jù)井下壓力檢測儀得到地層壓力pr的平均

值為9.58 MPa,這與燜井壓力恢復(fù)至10.2 MPa基本吻合。地層壓力由施工前6.5 MPa上升至10.2 MPa,說明地層能量得到有效補充,地層壓力上升。

3.4.2 增產(chǎn)效果

該井于2016年7月22日10:50開井,采用5 mm油嘴防噴,開井壓力7.8 MPa,開井后自噴8 d,開井自噴情況如圖5所示,說明設(shè)計注氣量能有效補充地層能量,若增加注氣量能進(jìn)一步增加地層能量,有效延長自噴時間。

自圖6可以得知,KB6井三月份日產(chǎn)液量21.7 m3,日產(chǎn)油9.5 t,注氣施工后該井2016年8月13日下入電泵生產(chǎn)初期日產(chǎn)液量達(dá)到62 m3,日產(chǎn)油31 t,增產(chǎn)效果明顯。目前日產(chǎn)量穩(wěn)定在25 m3左右,含水率約44%。但生產(chǎn)壓差過大,造成脫氣嚴(yán)重,部分氮氣隨生產(chǎn)溢出造成目前產(chǎn)量下降。

圖5 KB6井開井自噴生產(chǎn)情況

圖6 KB6井生產(chǎn)曲線

3.4.3 含水量

氮氣施工前,該井5月份含水率平均為60.8%,氮氣施工后該井含水量平均為44%,含水率下降16.8%,從而說明注入氮氣能夠達(dá)到壓底水、降低含水率的目的。

3.4.4 增產(chǎn)效果

KB6井在氮氣施工后地層能量得到有效補充,含水率下降,分析原因如下:

(1)構(gòu)造方面。該井位于構(gòu)造圈閉的高部位,注入氮氣容易形成氣頂,有效補充地層能量。

(2)儲層方面。上部發(fā)育大量高角度開啟裂縫,這些裂縫既是儲集空間又是滲流通道,在圈閉最高點容易形成大量的閣樓油[5],氮氣注入形成氣頂后,有效驅(qū)替閣樓油,投產(chǎn)后隨著氮氣壓縮能量釋放而高產(chǎn)。

(3)前期酸化。由于該井前期酸化投產(chǎn),溝通裂縫和溶蝕孔洞,增大了油井滲流半徑,氮氣補充地層能量后,增加了閣樓油的體積[6]。

(4)注氣增產(chǎn)時機。從氣油比看,該井脫氣不嚴(yán)重,具有一定溶解氣驅(qū)能量,氮氣的注入及時補充了地層能量[7-8]。

4 結(jié)論與建議

(1)通過對該井開展吞吐試驗,基本能夠達(dá)到預(yù)期效果:地層能量得到恢復(fù),產(chǎn)量增加,含水下降,壓底水效果明顯。

(2)通過該井放噴生產(chǎn)數(shù)據(jù)看,有效期較短,可能與開井放噴時采用5 mm油嘴放噴油管,建議在今后類似井注氣放噴時采用2 mm油嘴,根據(jù)實際情況依次更換大油嘴,同時注意控制生產(chǎn)壓差,最大限度的延長自噴有效期。建議下步施工增加注氣量,或采取氣水混注的方式。

(3)針對地層虧空嚴(yán)重的低滲碳酸鹽巖油藏,建議大排量進(jìn)行氣水混注的方式進(jìn)行開采。

(4)利用油水密度差,重力分異原理,實現(xiàn)油水置換,同時由于重力分異作用,注氮氣可以有效驅(qū)替高部位的“閣樓油”,使它在重力作用下運移到低部位的裂縫中,重新形成富集油帶,從而達(dá)到提高采收率的目的。

(5)根據(jù)KB6施工效果，在同類或物性更好的碳酸鹽巖儲層中，氮氣吞吐技術(shù)是可行的，能夠有效增加油井產(chǎn)量，提高采收率。

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