氮气辅助蒸汽吞吐增油效果研究

【摘要】以稠油油藏储层研究为基础，开展了油层有效厚度、垂向渗透率和水平渗透率的比值、原油黏度、剩余饱和度等参数对注氮气辅助蒸汽吞吐技术增油效果影响研究。研究表明当油层有效厚度大于15m时，能最大限度地发挥氮气的增油效果，选择实施注氮气辅助蒸汽吞吐的油井油层有效厚度应大于15m。当渗透率比值为1时，注氮气增油量最大。在有隔夹层存在时，垂向渗透率对氮气辅助蒸汽吞吐的开采效果影响不严重。注氮气辅助蒸汽吞吐工艺，对50℃原油黏度小于5000mPa.s的稠油油藏有较好的作用。适宜注氮气的剩余油区间为剩余油饱和度在0.55-0.625，对应的周期数为3到7周期。晟佳的注氮气的剩余油区间为0.625-0.6时，对应的周期数为第3或第4周期。

【关键词】稠油油藏 注氮气 蒸汽吞吐 影响因素

稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐技术在新疆、河南、辽河等稠油油田进行了应用，并取得了成功。对于注入氮气比例、注入氮气方式及时机优化等技术的数值模拟研究也比较成熟，但对油层有效厚度、垂向渗透率和水平渗透率的比值、原油黏度、剩余饱和度等参数，对稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐技术增油效果影响的研究却相对不足。针对超稠油油藏的储层特征，开展油层有效厚度、垂向渗透率和水平渗透率的比值、原油黏度、剩余饱和度等参数对注氮气辅助蒸汽吞吐技术增油效果影响研究，对稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐工艺技术的实施具有一定的借鉴和指导作用。

1 油层有效厚度的影响

油藏有效厚度对吞吐开发效果影响很大，在油藏有效厚度不同，其它油藏地质祭件相近的情况下，油藏有效厚度大，蒸汽吞吐产量高，周期长，油气比高，开发效果好，油藏有效厚度小，井筒及顶底盖层热损失大，蒸汽吞吐产量低，周期短，油气比低，开发效果差。蒸汽吞吐时加入氮气，可减少井筒及上下盖层的热损失，但对于油藏有效厚度小于10m的油层，理论研究和现场实践均表明开发效果仍然较差。为了研究注氮气辅助蒸汽吞吐开发中油层有效厚度对开发效果的影响，以地质概念模型为依据，模拟油层有效厚度分别为5m、10m、15m、20m和30m时的开发效果。共计算7个吞吐周期，由模拟结果可知，油层有效厚度越大，增油效果越好；当油层有效厚度大于15m时，单位油层厚度增油量以及油气比趋于稳定，增油效果越好。因此，注氮气辅助蒸汽吞吐的油井油层厚度最好大于15m。

2 垂向渗透率和水平渗透率比值的影响

垂向渗透率和水平渗透率比值的大小代表了层间传质能力的强弱，水平渗透率一定，比值越大，垂向渗透率越大，层间传质能力也强。为了研究垂向渗透率和水平渗透率比值对注氮气辅助蒸汽吞吐效果的影响，采用单井模型模拟渗透率比值分别为0.01、0.1、0.5、1.0四种情况，计算吞吐7个周期的情况。结果显示，渗透率比值为1时，层间流动性大，可以更加充分发挥氮气气顶的助排作用，注氮气辅助吞吐的增油量最大，起到更好的增油效果。不同渗透率比值总体增油幅度变化不大，说明在有隔夹层存在时，垂向渗透率对氮气辅助蒸汽吞吐的开采放果影响不严重。

3 原油黏度的影响

对于蒸汽吞吐井来说，原油黏度影响原油流动性和地层的吸汽能力。通常，原油黏度高，流度比大，地层吸汽能力弱，开发效果差。为研究原油黏度对注氮气辅助蒸汽吞吐效果的影响，采用单井模型，在50℃的温度下，选取黏度为1500mPa·s、3000mPa·s、5000mPa·s、7000mPa·s、10000mPa·s和15000mPa·s的原油进行试验研究，计算吞吐7个周期，在第7个周期注氮气辅助蒸汽吞吐情况，结果显示：在注入相同的蒸汽、氮气量时，随着原油黏度的增加，地层吸汽能力下降，累产油量降低；在50℃原油黏度大于5000mPa·s时，累计油汽比开始低于0.2；氮气辅助蒸汽吞吐对50℃原油黏度小于5000mPa·s的稠油油藏有较好的作用，能够收到较好的效果。若大于5000mPa·s，应在进行严格的经济效益评价后进行。根据新疆油田稠油分类标准，在一类超稠油油藏进行氮气辅助蒸汽吞吐可获得良好的经济效益，对于其他类型超稠油还需要进一步地探讨。

4 剩余油饱和度对注氮气的影响

当开采到一定程度，地层的含油饱和度降低，氮气注入后所取得的增油效果变差，经济效益降低。因此，需要确定注氮气工艺对地层剩余油饱和度的要求界限。以研究区地质概念模型为基础，设计了含油饱和度为0.5、0.525、0.55、0.575、0.6、0.625、0.65七种剩余油分布情况，对每种情况分别进行注氮气辅助蒸汽吞吐以及蒸汽吞吐数值模拟运算，得出不同含油饱和度的增油效果，从而确定氮气辅助蒸汽吞吐的剩余油饱和度的界限。确定出氮气的最佳注入时机即增油量最高时的剩余油饱和度值，并作为氮气注入时机的上限；以油气比确定氮气注入时机的下限，即油气比为0.2时，对应的剩余油饱和度值。可以看出，当剩余油饱和度值0.625- 0.6时，增油效果最好，此时对应的注氮气辅助吞吐油气比为0.485-0.597；当剩余油饱和度0.55时时，油气比下降到0.222。因此，可以确定适合注氮气的剩余油饱和度区间在0.55-0.625，最佳注氮的剩余油区间为0.625-0.6之间。根据蒸汽吞吐数模结果，结合采出程度对于注氮气的影响结果分析，最佳注氮气的剩余油饱和度分布区间为0.625-0.6时对应的周期数为第3、第4周期；适合注氮气的剩余油饱和庋分布区间在0.55-0.625对应的周期数为3到7周期。该结果与注氮气时机的优化结果相吻合，在第3、第4周期注氮辅助蒸汽吞吐会取得最佳增油效果。

5 结论

（1）油层有效厚度越大，增油效果越好。当油层有效厚度大于15m时，能最大限度地发挥氮气的增油效果，选择实施注氮气辅助蒸汽吞吐的油井油层有效厚度应大于15m。

（2）渗透率比值为1时，注氮气增油量最大，表明层间流动性大，可以更加充分发挥氮气气顶的助排作用，起到更好的增油效果。不同的渗透率比值总体增油幅度变化不大，在有隔夹层存在时，垂向渗透率对氮气辅助蒸汽吞吐的开采效果影响不严重。

（3）随着原油黏度的增加，注氮气辅助吞吐增油效果变差。注氮气辅助蒸汽吞吐工艺，对50℃原油黏度小于5000mPa·s的稠油油藏有较好的作用，能够起到较好的效果。

（4）适宜注氮气的剩余油区间为剩余油饱和度在0.55-0.625，对应的周期数为3到7周期；最佳的注氮气的剩余油区间为0.625-0.6时，对应的周期数为第3、4周期。

参考文献

[1] 王维嘉.注氮气改善稠油蒸汽吞吐后期开采效果.西南石油学院学报，2002，24（3）

[2] 于会，永超.稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐数模研究特种油气藏，2012，19（2）

[3] 马新仿，等.特超稠油油藏蒸汽吞吐数值模拟.新疆石油地质，2006，27（4）

[4] 彭通曙，等.新疆浅层稠油油藏氮气辅助蒸汽吞吐提高采油率研究与应用新疆石油天然气，2009，5（3）

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