超深稠油天然气吞吐先导性试验实施效果评价

维普资讯 http://www.cqvip.com １２８　内蒙古石油化工　２００８年第９期　超深稠油天然气吞吐先导性试验实施效果评价　宋玉旺，杜进宏，张Ｊ顿林，李芙蓉，宋玉朋　（吐哈油田分公司鲁克沁采油厂，新疆鄯善８３８２０２）　摘　要：鲁克沁深层稠油油田发现于１９９６年，由于油层埋藏深（一２３００米～一３７００米），原油粘度大　（５０℃地面原油粘度可达９５６９￣２０１５０ｍＰａ．Ｓ，地下原油粘度为１５４—５２６　ｍＰａ．ｓ），开发难度大。初期只有　部分单井投入试采，２０００年正式投入开发，２００３年选取部分区块投入注冷水驱矿场试验。在油田开发过　程中，围绕以泵上掺稀油为核心的深层稠油采油工艺技术，开展了压裂、天然气吞吐及电潜泵提液等矿　场试验。油井注天然气吞吐矿场试验就是近年来获得较大突破的先导性试验开发技术之一，该项先导性　试验成果解决了单井产量及采油速度低等问题，目前已具备了规模推广应用条件。　关键词：超深稠油；天然气吞吐；先导性试验；效果评价　１鲁克沁油田勘探开发现状　沁西区吐玉克油田玉西１区块和玉１０１块。　鲁克沁油田位于新疆鄯善县鲁克沁乡，油田地　吐玉克区块构造位置处于吐哈盆地吐鲁番拗陷　面为戈壁地貌，地面海拔一２０￣５０米。鲁克沁稠油　台南凹陷北部鲁克沁构造带西部，含油层为三叠系　富集带区域构造位置位于吐鲁番坳陷中央火焰山逆　克拉玛依组二段Ｉ油组，油藏埋深３３００ｍ￣３７００ｍ。　冲带下盘，截至２００６年底，已累计上报新增探明含　三叠系克拉玛依组二段Ⅱ油组（Ｔ２ｋ２２），划分　油面积１７，４６ｋｍ。，探明石油地质储量７８３９×１０‘ｔ，控　为３个砂岩组，７个小层，厚度为９０，－－，１２０ｍ，油层有　制石油地质储量８０１×１０‘ｔ，预测石油地质储量６２６１　效厚度为２１，０～４４．１ｍ，平均有效厚度３４．６ｍ。　×１０‘ｔ，三级储量共计１４９０１×１０‘ｔ。剩余圈闭资源量　Ⅱ油组平均孔隙度为１６．ｏＨ，平均渗透率９１．０　约１３４２５×１０‘ｔ，总资源规模约２８３２６×１０‘ｔ。　×１０　ｍ。，其中玉西１块Ⅱ油组取心井段平均孔隙　鲁克沁油田自１９９７年投入单井试采，通过不断　度１７，０　，平均渗透率３４，８×１０　ｍ。，为中孔、低渗　试验，确定采取泵上空心杆掺稀油解决稠油举升问　储层。　题后，２０００年首先投入开发了东部埋深较浅（２４００　地面脱气原油具有高密度、高粘度、高凝固点、　米）、储层物性较好的鲁２块，取得了较好的效果，其　高非烃含量和中等含蜡量的“四高一中”的特点，属　它区块由于油藏埋深大，储层物性较差，大部分油井　典型的芳香型稠油，密度０．９６５６￣０．９７２１ｇ／ｃｍ　，含　均采取新投压裂方式投产，初期日产油５—８吨，稳　蜡３．９６～５．９１　，凝固点２２￣３６℃。地层条件原油粘　产２—３吨／日，由于部分油井产量低采取间开生产。　度平均为１５４￣１５９ｍＰａ．Ｓ。当系统温度不变时，随着　深层稠油开发实验及研究认为，常规衰竭式开　压力的增加，天然气在原油中的溶解度增加，原油的　发采收率仅有３—５　，年采油速度０．３　左右，注水　体积增大，原油粘度降低。地层水型均为ＣａＣ１。型，　开发一般采收率可以达到１５　。因此，有效提高采收　矿化度８００００￣１８００００ｍｇ／Ｌ。　率、采油速度等技术指标，就成为实现油田规模效益　油藏中部温度为９７￣１０３℃，地温梯度为２．６～　开发的前提条件。　２．８℃／ｌｏｏｍ，属异常低温系统。油藏中部地层压力　２鲁克沁深层稠油天然气吞吐先导性试验区油藏　为３１￣３６ｍＰａ，压力系数为０．９～１．０，属正常压力系　特征　统。　鲁克沁深层稠油天然气吞吐试验区选取了鲁克　鲁克沁油田油藏类型是以断块型底水块状稠油　收稿日期：２ｏ０７—０８—１２　作者简介：宋玉旺（１９７４），男，工程师，１９９８年毕业于大庆石油学院石油工程专业，现任吐哈油田分公司鲁克沁采油厂油　藏工程室副主任，从事油田开发工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００８年第９期　宋玉旺等　超深稠油天然气吞吐先导性试验实施效果评价　１２９　油藏为主，部分为断块型边水层状稠油油藏，天然气　吞吐试验区块为玉西１和玉１０１块，这两区块都属于　断块油藏，依靠弹性驱动开采。２００５年这两个区块　只有５口油井，其中３口井正常生产，单井日产油２．５　吨，其它２口井间开生产。　３天然气吞吐先导性室内实验成果　天然气吞吐实验主要机理：一是通过注入天然　气可以降低原油粘度，使原油体积膨胀，同时可以降　低界面张力，抽提原油中的轻质组分；二是地层采出　圉２天然气吞吐不同轮次生产情况圉　一部分原油时，吞吐后因压力下降造成溶解气驱，提　高近井地带油藏的压力，增大生产压差。通过以上实　验机理表明，天然气吞吐对提高单井产量和采油速　度作用明显。　室内实验表明，采用不同压力下注入天然气吞　吐，驱油效率差异较大，总体表现为随着吞吐压力增　大，驱油效率明显变好。根据实验区块地层压力现　状，室内实验压力确定为２７ｍＰａ，开展了自然衰竭式　天然气吞吐实验及天然气吞吐＋注水保持压力实　验。　，　圉３　自然衰竭式吞吐不同周期累积产量情况圉　９０　８０　同时通过增大吞吐轮次、降低单个周期地层压　７０　力下降水平，可以延长生产时间、提高阶段采出程度　６０　＾　簪５Ｏ　和采油速度（图３）。　耋４ｏ　焉　３．２天然气吞吐＋注水保持压力实验　要３Ｏ　２Ｏ　实验条件：天然气吞吐ｌ１个周期，原始地层压　ｌＯ　力２７ｍＰａ，地层压力保持水平２０ｍＰａ，综合含水达到　０　０　，８０　时，实验结束。重点考察与单纯天然气吞吐相　比，在降低气油比、提高采出程度方面的效果。　圉ｌ天然气驱驱油效率实验结果图　通过与衰竭式天然气吞吐对比分析认为，注水　３．１　自然衰竭式天然气吞吐实验　保持压力后，可以有效提高生产周期数和采出程度　实验条件：采用原始地层压力２７ｍＰａ，天然气吞　（图４）。　吐７个周期，废弃压力为４ｍＰａ；预测平均周期压降　水平为３ｍＰａ；采用降低周期注气平衡压力水平，优　化周期注气量；鉴于饱和区每次吞吐以后原油流动　能力和采油速度大幅度下降，通过控制周期压力下　降水平来减少单相油流动，最大限度发挥拟单相摩　丝油流动对周期产量的贡献率，优化周期生产工作　制度（生产压差）。　从不同轮次实验结果看，单井斜率逐渐变小，由　于周期采出程度较高，反映出天然气吞吐作用半径　逐渐加大（图２）。　圉４不吐方式吞吐效果对比圉　维普资讯 http://www.cqvip.com １３０　内蒙古石油４Ｌ－ｒ－　２００８年第９期　注水保持压力，天然气吞吐ｌ１个周期后，采出　程度１２　时，含水率超过８０％。２２个天然气吞吐周　口　：　期内可以获得１６　的采收率（图５）。吞吐到第６　温度的升高，天然气吞吐效果越好。　二是注采工艺参数，包括周期注入量、产液量、　注气压力、注入速度、焖井时间、吞吐周期等。随注气　’＿　＿．啼　；　量的增加，周期产油量及增油量逐渐增加，吞吐效果　越好。随注入压力的增加，溶解原油中的天然气越　多，注气量逐渐增加。注气压力小于３６ＭＰａ时，注入　。　．１　＿三　ｈ｜¨　。　）．　．．　、　．．¨＇．　＊　ｊ　＃　筒　＃　广、　图５天然气吞吐不周期生产情况图　吞吐轮次，生产井见水，见水之初，产出水为“指　进”水。下一轮注气时，可以将前一周期形成的指进　通道“顶”回去，使回采过程中含水率重新下降，但这　个过程不会维持很长时间。随着天然气吞吐周期的　增多，产出油量增大，“水窜”不可避免。根据稠油无　因次采油曲线分析认为，稠油大量的原油要在中、高　含水期产出，因此后期含水升高对原油生产影响不　大。实验证实２２个天然气吞吐周期内可以获得１６　的采收率，吞吐后续继续进行水驱还可以获得７．５　９／５　的采收率，两者相加最终的采出程度可以达到２３．　５　９／５，大大提高了区块储量动用和开发效益。　３．３实验结果分析　通过对鲁克沁油田吐玉克区块稠油油藏注入天　然气吞吐实验研究认为，天然气吞吐＋注水保持压　力实验无论对深层稠油采油速度还是采出程度都有　大幅度的提高，是深层稠油规模开发有效技术。同时　实验认为，稠油油藏注天然气吞吐开发的影响因素　主要有两类：　一是油藏本身特征，包括油藏深度（压力）、地层　渗透率、油藏温度等。针对油藏特征实验了不同油藏　深度（压力）、地层渗透率、油藏温度情况对注天然气　吞吐的影响。油藏深度越大，压力越高，天然气的溶　解度越大，吞吐效果越好。在一定的渗透率范围内，　天然气吞吐效果随着渗透率的增大变好，但渗透率　超过一定范围后，注入的天然气容易气窜，影响吞吐　效果。　油藏温度对稠油油藏来说影响较大，油藏温度　越高，原油的粘度越小，流动性能越好，实验证实随　压力越大，吞吐效果越好，周期产油量越高。注入压　力达到３６ＭＰａ时，实际注入气量基本达到目标注气　量，周期产油量变化不明显，小于３６ＭＰａ时，注气速　度达不到给定的最大注气速度。当实际注气量达到　目标注气量时注气速度对天然气的影响不大，但是　注气速度与注气压力和注气量密切相关，不同的注　气速度和注气压力影响实际注气量。周期产油量先　增加后逐渐减小，从第七个周期开始减少幅度变大。　因此在预测衰竭式吞吐七个周期为佳（图６）。　蘸　匿　ｉ　震　Ｉｌｌ　图６衰竭式吞吐周期生产情况对比图　４鲁克沁深层稠油天然气吞吐先导性试验效果评　价　为了进一步改善稠油的流动性能，提高单井产　能，降低油田开发综合成本，加快鲁克沁油田储量整　体动用步伐。２００５年首先对吐玉克区块３口油井进　行了注天然气吞吐矿场试验，２００６年６月扩大试验　到５口，２００７年５—７月继续试验５口井（包括２００７　年初投产的两口水平井）。采取多井合注、单井分注　等方式注气，三轮注气量分别是４６．４６万方、８９万方　和７５．２４万方（表１），乐缩机三级出口压力。控制在　３３．０ＭＰａ左右，采用闻歇注气（由于注气压力等级　不够）。考虑到顺利注气，第二、三轮采取了注稀油、　柴油和氮气等前置段塞试验，并在第三轮试验了注　采一体化注采井口。第三轮玉西１井开展多轮次吞　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第９期　宋玉旺等　超深稠油天然气吞吐先导性试验实施效果评价　１３１　吐及前置柴油段塞试验，前置柴油段塞５Ｏ方，注天　然气２７万方，玉西平１、玉西平２井开展水平井吞吐　试验，计划注气３１—４５方，实际没有吸气（多口井同　注，压力等级低），玉１开展提高单井产量吞吐试验，　注气３０万方。注气吞吐后，根据各井压力扩散程度　等因素，采取焖井１Ｏ一１２天后开井生产，初期放喷　单井出液０—８０方左右，下泵转抽正常生产，除吸气　量小的单井外，油井井初期具有较高的产量，随后生　产趋于平稳，平均单井初期增油４吨／日以上，有效　期达半年以上，截止目前，三轮天然气吞吐合计增油　４０７７吨（表２），单井显示了良好的试验效果。　表２　表１吐玉克区块三轮单井天然气吞吐注气情况统计表　　、ｒ上　一　ｌ　删　ｊｊ幔　第｛　静　一●　毫　　一第　｝０　博　摹　％一　十　ｊ裤　埘　舶；　’，｛Ｉ　Ｉ¨　、　螂佃恫　蚤　ｊ　【７　Ｊ　ｌ天】　）　　．】『　（夭ｊ　＾Ｒｌ　ｉ　ｆ，Ｊｙ｜＾ｌ　｝　～■　一　：　｛　２　ｌ　卫∞　缝　【　　】｝｛　　ｒ】２　谭两　煅ｔ｝｝　ｊ稠硒　兔４　ｊ　ｉ　ｊ瑚吨　ｊ］　两　１　ｊ酒翎［　签　ｊ　抖ｊ　ｌ７　憎　ｌ２　婀Ｈ￡　Ｉ】　０　鳓　乩蚯　鼢　Ｏ　Ｉ】　ｌｌ广　生　ｊ　２　８　ｌＯ　吐玉克区块天然气吞吐效果情况统计表　Ｉ号　卉名　ｆ｝｛　一　Ｌ｛’　（ｒ／ｄ）　．；　１一ｊ　ｌ　，】　崮　１　Ｊ　　，　一／ｄ）　’　５　９　２　７．３６　２¨　＿　＿３（）　６ｔ　！－　ｉ５　２　玉．　１　玉西　ｒ　１）　２　００　５牟１　２月　２　玉西ｉ（２）　２００６茸６月　３　玉西ｌ（３）　２００７年６月　９　０　２　９　１　３｛　５　ｈ　）９　２　］｛　２　０　３０　】　９　０　１ｌ　ｌｌ　２　１　６　９　ｂ１　】‘　１ｌ　２　７　８ｌ　２ｊ　８　０２　９　ｌ　ｌｌ　３　青效至　＝　相对于　’　有效　个ｆｊ　吐前的　茅，’　继续　效　增油ｌ　６２　４　玉ｌ　Ｏｌ（１　１　２００５年ｌ　２　｛　５　玉ｌＯｌ（２）　２００６年６月　ｉ　９　５　２　Ｉ．３　ｊ　４　２　５　３Ｏ　ｌ　０　４　７．７　３　２０　ｌ２　８　９２　２　Ｏ　５　２　４　６　３　３．２９　３Ｏ　２　３　４　３９Ｏ　有效至吠奇吐　…轮累叶：霄　７９　７　有效６个月　ｆ　６　ｂ　９　玉ｌ　王ｉ　０２　玉西１　０　２　００７年５月　４　ｌ　６　２．ｊｌ　３５　ｌ　３．２８　１　０．５　ｌ　５　１　０　８８　８．Ｏ９　２　０　２００５年１　２月　ｌ　２　ｌ　２００６年６月　０　６４　２＋７　”．６　８１　Ｏ　１　２　３５　２　２９　８　０　０．６８　０　５　３　ｌ　５　ｌ　４．４　：ｌ　２　２．６８　０　６８　８　Ｏ　ｊ）　９９８　继续有效　Ｌ—　王　一４　２　２００７年７月　９　２　９　’‘ｊ　Ｏ　ｌ　３　２２　ｌ　１Ｏ　７　０　ｉｌ　６８　９　７８　ｌ　Ｏ　ｌ　０　玉西卜ｊ　２　ｌ１　ｌ　２　１　３　王函　ｉ　玉西平２　合计　３　“　　１Ｊ　继续有效　有效１个月　未见效　高含一　来吸气　２００６年６月　２００７年５月　０　３２　０　２８　０　５　０　４　２　注气投产　５　１　Ｏ　０　４８　０．３８　１　５　０．６４　０　４　７　２Ｏ　０．５　７　Ｏ．５　Ｏ　０．８　转泣　转注　Ｏ．６７　ｌ　Ｏ　５５　２　３’　３ｌ　２３　７　４　０　７　７　效果差　效果羞　非旺气效果　非汪气效果　素爱气　未吸　未吸气　未吸气　玉西　一２　３　２００６年６月　２００７年５月　０　６　Ｏ　５　Ｏ　３　５２　２．９４　ｌ　Ｏ　１．５８　１．３２　ｌ　Ｏ　１　３井次　５　５　７　３　３２　８Ｏ　５　６　７０５　ｌＯ　３　５　７１　８２　２　５　４　７８　６８　４９　ｌ　５　３　３２．８　２６　从单井注气后生产情况看，吸气好的油井增产　效果明显，如玉西１井、玉１井和玉１—４２井。玉西１　表３　玉西１井三轮注气吞吐情况对比表　井压裂投产，通过三轮注气，均取得了较好的效果，　分轮次实际注入压力、注入量均有一定大变化，表现　为注入压力逐渐降低，吸气量明显增加，生产初期峰　值第一轮最高，１２吨以上，随后的两轮逐渐降低，分　别是１０．９吨、９．２吨，但第三轮吞吐有效期及稳产期　大幅度延长，累计增油量也有增大的趋势，初期含水　较低（图７，表３）。　玉１０２、玉西１—２３、玉西１—４２井压裂投产，压　裂过规模小，储层改造效果不好，吸气量少，吞吐效　果明显较差，单井增油不足１００吨。２００７年完钻的　水玉平井玉西平１、玉西平２井储层物性差吞吐后虽　然单井产量有一定的增加，但整体效果较吸气量大　的井差（图８）。通过三轮天然气吞吐先导性试验效　果，结合鲁克沁油田油藏特点，评价如下：　（１）通过１０口井吞吐后增产效果比较认为，吞　吐油井只要能吸气，均具有增油效果，单井注入气量　越多，增产效果越明显，吸气好的油井都经过较大规　模压裂改造，油层物性好，同时在注气前油藏有一定　图７玉西１井生产曲线　的亏空的油井，注气吞吐效果越好；　（２）已实施六井次中低含水井（＜５Ｏ９／５）先导性　维普资讯 http://www.cqvip.com

１３２　内蒙古石油４￣－ｒ－　２００８年第９期　¨　，　，　，　。试验成果，在方案设计的生产周期１２０天内，单井平　ｉ～　均日增油５．６吨／天，实际有效期最长可达到２２０—　２４５天；　图８玉西平２井生产曲线　（３）第三周期跟第一周期相比，虽然峰值产量略　低，但稳产期较长，整体增油效果优于第一周期；　（４）随吞吐周期的增加，由于前期产出较多，加　大了地层亏空，注气压力呈下降趋势，吸气量有增大　趋势，同时增油效果也较明显；　（５）中高含水井（＞５Ｏ　）增油效果较差，平均有　效期仅为６５天左右，单井平均日增油３．３吨／天，但　吞吐后初期含水降低，随着生产时间的延长，含水也　就随之上升。增油效果好的油井天然气吞吐后，产出　原油粘度明显降低（表４）。　表４　玉西１井吞吐前后原油粘度对比表　（６）通过试验证实，吞吐后焖井时间１２天左右　较合适，但吞吐参数仍需矿场试验论证。最后一轮试　验注采一体化井口较好地适应了天然气吞吐，减少　了吞吐后放喷等作业程序；　（７）试验期间采取合注方式注气，由于储层物　性、单井采出程度差异等原因造成单井吞吐效果也　有较大的差别；　（８）注气压力等级不够，储层物性差的井、水平　井试验效果未能获得有效突破；　（９）目前只试验了衰竭式注气吞吐效果，预计注　水＋天然气吞吐效果更好，具有现场规模应用价值。　５　鲁克沁深层稠油天然气吞吐下步工作意见　鲁克沁油田深层稠油天然气吞吐先导性试验取　得了突破性进展，主要体现在室内实验获得了较为　可靠的依据，为天然气吞吐现场试验奠定了基础。但　受深层稠油现场取样及环境模拟难等诸多因素影　响，试验效果的评价还需逐步深入。先导性矿场试验　是在室内实验取得初步成功基础上开展的，其理论　及现场应用都取得了良好效果，为加快区块储量整　体动用提供了新的技术保障。　由于试验设备（压缩机等级３５ｍＰａ）限制，部分　物性差的井没有取得好的试验效果，下步需提压注　气，保证单井注气要求。　为确保天然气吞吐规模化推广和应用，需继续　开展以下几方面的工作：　（１）室内试验表明，天然气吞吐＋注水开发将大　大提高区块储量采收率，因此稠油开发过程中需要　加强注水工作，确保吞吐效果，提高区块开发速度和　采收率；　（２）在注气吞吐过程中，选择含水小于５Ｏ　的单　井，实施天然气吞吐；　（３）选择物性相对较差、埋藏较深的油井，利用　４６ｍＰａ等级压缩机注气。其余油井可采用３５ｍＰａ注　气压缩机注气；　（４）选择物性相当、生产状况相近、位置相邻的　油井组合在同一批次注气，确保单井注气量达到设　计指标；　（５）强化油藏研究，开展注气吞吐经济效益评　价，优化吞吐周期，确保获得良好效益；　（６）继续完善注天然气吞吐配套开发技术，提高　油田开发效益。　（参考文献］　Ｅ１］　蔺玉秋，薛宗占等．边底水非均质性稠油油藏　蒸汽驱关键技术．特种油气藏，２００７（０１）．　Ｅ２］刘雪青，刘景三等．草２Ｏ潜山特稠油油藏吞吐　后期扩边及加密可行性研究ＥＪ３．内江科技，　２００４，（０１）．　Ｅ３３　王志国．提高稠油开采注汽系统能量利用率的　理论分析与试验研究［Ｄ］．天津大学，２００４，１．　Ｅ４３　张小波．辽河油区稠油采油工艺技术发展方向　［Ｊ］．特种油气藏，２００５，１２（５）：９～１３．　Ｅ５３　吴奇，张义堂，任芳祥，等．国际稠油开采论文　集［ｃ］．北京：石油工业出版社，１９９８．　Ｅ６３　刘喜林．难动用储量开发稠油开采技术Ｅｃ３．　北京：石油工业出版社，２００５．