氮气辅助蒸汽吞吐技术在零区扶产井中的应用

时间：2024-05-19

张建华庄中洋韩保良轩向阳

（河南油田第二采油厂井楼油矿，河南南阳473132）

1 井楼油田零区油藏特征

1.1 构造特征

井楼油田零区位于井楼油田中部，西北部与三、七区相毗邻，东部与八区相接壤。零区位于前杜楼鼻状构造的南翼，地层由东南向西北平缓抬起，倾角较缓，约11度，油藏类型为岩性油藏。

1.2 地质概况

零区开采层位为下第三系核三段Ⅲ6层，岩性为一套浅灰色细-粉砂岩，属水下辫状河道沉积。油层埋藏深度为263.9-428.5m，平均埋藏深度为346.2m；油层原始地层压力2.68-4.19MPa；原始地层温度26.9-34℃；砂层厚度1.3-12.6m，平均为7.2m，有效厚度0.6-11.4m，平均5.0m；纯总厚度比0.3-0.6，平均为0.4；孔隙度为32%；渗透率为2.1μm2，原始含油饱和度70%，脱气原油密度0.953-0.960g/cm3；油层温度下脱气原油粘度16111-21445mPa.s，沥青质和胶质含量31.5-42.6%，含蜡6.0-8.2%，含硫0.25-0.32%，凝固点0-19℃，属特稠油。零区地质储量103.9万吨，可采储量49.7万吨，标定采收率47.8%。

1.3 开发现状

1986年9月，零区楼101和楼资2井首次进行了单井吞吐实验。 1987年9月零区先导试验区正式投入吞吐试验。1990年12月初转入蒸汽驱试验。至2000年底处于先导试验区的井陆续工程关井或地质关井。随着2004年楼资2井扶产，零区陆续投入新井，截止2012年12月，区块共有吞吐采油井169口，其中正常吞吐井37口，低效井79口，地质关井43口，工程关井10口。零区南部大部分油井已进入中、高周期吞吐，采出程度较高，汽窜严重，生产效果变差。

2 氮气辅助蒸汽吞吐技术采油机理

2.1 氮气的特性

氮气存在于空气之中，它在地球空气中占有达五分之四的体积，即按体积计算，空气中的氮气约占78%，而氧气约占21%，二氮化碳占0.03%。

氮气是一种惰性气体，它的密度、粘度、导热系数都较低，在水中溶解度低，不易与地层流体及岩石矿物发生反应，可避免乳化、沉淀、堵塞地层的情况发生，也不腐蚀地面及井下设备，不助燃，不易爆，安全可靠。氮气压缩系数大，膨胀能力强，弹性能量大，是举升与驱动油流的理想气体。氮气占空气体积约78%。采用先进的分子膜制氮技术，立足于现场，就地取材，利用取之不尽的空气廉价资源，高效、快捷地源源不断生产出大量纯度95%以上的氮气直接注入井中。因而价格低，来源广，施工方便，成为氮气应用技术全面大规模推广的物质基础。

2.2 氮气隔热助排技术采油原理

针对高周期吞吐稠油井层周期产量低、油汽比低、采注比低的问题，在注汽时，通过油套环形空间（或油管）向油层注入氮气，利用氮气良好的压缩性，导热系数低、部分溶于原油等特性。达到增加地层能量、扩大蒸汽波及体积，有效降低井筒热损失提高热效率，降低原油黏度，提高驱动能力，改善油井热采效果的目的。

2.3 氮气辅助热处理技术采油机理

利用氮气良好的压缩性，在油井开抽时，可产生较大的弹性驱动能量，对原油产生“抽提”或“携带”作用，同时利用热处理方式对炮眼附近的原油进行加热，加速油水返排，改善周期生产效果。并且由于油水间粘度差的存在，注入的氮气首先进入水体，使水体被迫沿地层向构造或油层下部运移，降低了油水界面，因此针对边水活跃的油藏，注入的氮气可以抑制边水推进，降低油井综合含水。

2.4 氮气泡沫调剖堵窜、堵水技术采油原理

氮气泡沫调剖具有封堵高渗透汽（水）窜流通道、控制汽（水）窜，调整吸汽（水）剖面，降低原油粘度，改善原油流变性等作用机理。利用泡沫流体具有“堵大不堵小”、“堵水不堵油”的特点，通过“贾敏效应”实现汽窜通道、高含水层段有效封堵，实现蒸汽转向，提高蒸汽波及体积，达到改善汽窜井组或边水油藏开发效果的目的。

3 现场应用

根据零区扶产井扶产后的生产动态，结合区块测温测压资料及剩余油监测资料，将零区扶产分为三种类型：剩余油富集型、边水淹型及平剖面动用不均型，分别采取不同的注氮技术，改善扶产井的开发效果。

3.1 地层温度高、剩余油富集型

零区Ⅲ6层定点测压测温资料显示，部分油井目前地下温度比原始温度上升了30-50℃，这部分井目前油层温度下原油粘度大概在800MPa.S，不注汽的情况下原油也可流动，说明油井高周期吞吐后，地下有一定的储热，且油井高周期吞吐后停产，近井地层压力低，井间地层压力高，随压力场的变化，原油从井间向近井地带流动，这部分井有一定量的富集油，因油水流度比的差异，这部分井扶产后表现为高液量高含水，通过氮气辅助热处理措施，利用氮气进行堵水，少量蒸汽加热近井地带原油，取得好的增油效果（见表1）。

表1 零区扶产井地层温度高、剩余油富集型油井治理效果表

3.2 平剖面动用不均型油井

零区扶产井此类油井34口，平均有效厚度5.6m，平均渗透率级差5.7，平均采出程度22.9%，针对这部分油井，因油水流度比的差异，扶产初期部分井表现为高液量高含水的状态，采用前置氮气段塞，充填高渗层，调剖剖面矛盾，提高低渗层的储层动用程度。氮气辅助热处理实施2-3次后，生产效果变差，零区扶产井汽窜通道50条，面积汽窜严重，组合注汽难度加大，此时根据油井目前地下温度状况，采取灵活多变的注采参数，即若地下温度高原油可流动，以补充地层能量和调整平剖面矛盾为主，对汽窜严重的井组实施氮气泡沫调剖措施，周围油井实施氮气辅助热处理措施，达到调整平、剖面矛盾，补充地层能量的目的。自2012年至2013年6月份，平、剖面动用不均型油井治理生产效果。

3.3 边水淹油井

针对边水淹油井，配套实施氮气辅助热处理或者氮气泡沫调剖措施。零区动态边水线，沿着Ⅲ63-4层水淹向零区西部推进目前水淹井8口，前期主要应用氮气辅助热处理措施治理，因氮气堵水的强度有限，见边水扶产井后期采用氮气泡沫调剖方式进行堵边水，治理后油井生产效果明显改善，峰值产油高，拿油期相对较长。累计措施增油883吨。