王代流 中國石油大學(xué) （北京）石油工程學(xué)院，北京102249 中石化勝利油田分公司孤島采油廠，山東 東營257231

蔣予嶺，耿志國，張志濤，刁俊西 （中石化勝利油田分公司孤島采油廠，山東東營257231）

孤島低品位稠油開采配套技術(shù)

王代流 中國石油大學(xué) （北京）石油工程學(xué)院，北京102249 中石化勝利油田分公司孤島采油廠，山東 東營257231

蔣予嶺，耿志國，張志濤，刁俊西 （中石化勝利油田分公司孤島采油廠，山東東營257231）

孤島油田低品位油藏儲層發(fā)育差、原油黏度高、開采難度大、動用程度低，目前采出程度僅為5.31%。針對該油藏在開發(fā)中存在的儲層泥質(zhì)膠結(jié)、敏感性強(qiáng)、出砂嚴(yán)重，注汽時壓力高、效果差，油稠造成抽油機(jī)生產(chǎn)困難大等問題，在開展油層保護(hù)、解堵工藝的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了油溶性降黏劑以及CO2與油溶性降黏劑協(xié)同作用改善稠油蒸汽吞吐效果的研究，并在礦場生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，有效地改善了低品位稠油區(qū)塊的開發(fā)效果。

低品位稠油；油層保護(hù)；化學(xué)復(fù)合蒸汽吞吐；密閉循環(huán)加熱

孤島油田為潛山披覆背斜構(gòu)造、稠油疏松砂巖油藏，主力開發(fā)層系為河流相沉積的新近系館陶組3-6段 （Ng3－6）砂層組，具有高孔隙、高滲透、高黏度、油層非均質(zhì)性強(qiáng)、出砂嚴(yán)重等特點。目前開發(fā)方式分后續(xù)水驅(qū)、化學(xué)驅(qū)、稠油熱采3種，近年來，以孤南4、孤南214、孤北1為代表的低品位稠油區(qū)塊的動用和開采，已成為彌補(bǔ)孤島油田產(chǎn)量遞減的主要措施手段。

1 孤島油田低品位稠油開發(fā)現(xiàn)狀

孤島油田的低品位稠油區(qū)塊包括孤南4、孤北1、孤南214等6個滾動擴(kuò)邊的外圍區(qū)塊，屬中高滲的構(gòu)造－巖性稠油油藏，原油黏度明顯高于主體單元；儲層交錯分布，發(fā)育不穩(wěn)定，泥質(zhì)含量高。在開發(fā)方式上，以蒸汽吞吐開采為主。由于儲層發(fā)育和流體物性差，開采難度大、效果差，目前采油速度0.66%，采出程度僅為6.4%，為典型的雙低單元。

1.1 原油黏度大，注汽壓力高

研究區(qū)低品位稠油區(qū)塊原油黏度平均在20000mPa·s以上，流動性差。這些區(qū)塊注汽過程中普遍存在注汽壓力高、注入速度低、注汽干度低的現(xiàn)象，進(jìn)入地層熱焓值??；注汽后又普遍存在壓力擴(kuò)散慢、燜井時間長、熱損失大，導(dǎo)致熱采生產(chǎn)周期短、產(chǎn)油量低，降低了注汽生產(chǎn)效果。

1.2 儲層黏土含量高，近井地帶滲流能力差

孤北1、孤南4、孤南214等斷塊黏土體積分?jǐn)?shù)高，平均在10%以上，其中所含伊利石、高嶺石等水敏、速敏性礦物，遇水極易膨脹和漂移，堵塞孔道，導(dǎo)致地層滲透率下降。在對油井進(jìn)行熱采降黏處理時，高溫高壓堿性蒸汽對地層損害極大，儲層含鐵礦物如方解石、黃鐵礦石等在地層條件下轉(zhuǎn)化為三價鐵離子與OH－作用生成Fe（OH）3綠色絮狀沉淀，堵塞喉道，降低地層滲透率，造成地層傷害。低品位稠油單元平均日產(chǎn)液水平僅22.8t，與稠油單元平均水平相比低28%。

2 配套工藝措施

針對以上低品位稠油單元生產(chǎn)中的難題，在立足油層保護(hù)的基礎(chǔ)上，開展了降低注汽壓力、提高蒸汽吞吐效果、加強(qiáng)機(jī)采工藝配套等相關(guān)工藝的研究與應(yīng)用，以解決制約低品位區(qū)塊稠油開發(fā)的瓶頸問題，提高低品位油藏的開發(fā)效果。

2.1 油層保護(hù)措施

根據(jù)地層敏感性評價，孤南4斷塊儲層具有強(qiáng)速敏性，強(qiáng)水敏性，中等鹽度敏感性，弱堿敏性，鹽酸不酸敏，對常規(guī)土酸具有弱酸敏性。因此，改善孤南4斷塊開發(fā)效果必須立足于做好油層保護(hù)。

由于孤南4斷塊地層膠結(jié)疏松，泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)高達(dá)15%，主要有伊－蒙混層、高嶺石、伊利石和綠泥石。因此在鉆井完井、注汽、酸化、防砂、修井過程中，首先要做好油層黏土防膨穩(wěn)定、降低油層傷害。通過對孤島油田現(xiàn)場常用的黏土穩(wěn)定劑在室內(nèi)開展了靜態(tài)及動態(tài)防膨性能、耐溫性能評價，篩選出了防膨率達(dá)90%以上的優(yōu)質(zhì)黏土防膨劑，在注蒸汽前擠入地層，防止蒸汽凝析液對地層的傷害。

2.2 酸化解堵劑評價與優(yōu)選

低品位稠油油藏由于儲層發(fā)育差、泥質(zhì)含量，生產(chǎn)過程中儲層粉細(xì)砂微粒運(yùn)移極易在近井地帶形成堵塞，滲流能力大大下降，尤其是蒸汽吐吞井，對防砂和注汽工藝的影響更嚴(yán)重。因此，通過化學(xué)酸化等輔助工藝措施，解除近井地帶堵塞、提高油井近井地帶滲透率，是提高粉細(xì)砂巖稠油油藏開發(fā)效果的保障。

根據(jù)低品位斷塊儲層特點，酸化主要以普通酸洗和深部酸化為主。室內(nèi)根據(jù)酸液的不同作用原理，開展了評價試驗，試驗用酸液由現(xiàn)場提供的酸樣與水按1∶5比例配得。

2.2.1 普通酸洗

普通酸洗主要是靠酸液的溶解作用解除井筒附近地層污染和堵塞，具有酸液用量少、處理距離短，返排容易等特點。一般現(xiàn)場常用的就是鹽酸和土酸，但通過孤南4斷塊儲層敏感性評價可以看出，該區(qū)塊儲層對鹽酸不酸敏，對土酸具有弱酸敏性，而鹽酸對砂巖的溶蝕性較差，為此選擇低傷害酸作為普通酸洗的用酸。

低傷害酸是一種以磷酸、氫氟酸為主劑，主要適用于砂巖油藏，除具有傷害小、腐蝕小、易返排等特點外，還具有溶蝕強(qiáng)、二次沉淀物少的特點，在硅、鈣質(zhì)共存的條件下，低傷害酸的溶解硅質(zhì)能力是常規(guī)土酸的21倍，而反應(yīng)后的沉淀物是土酸的1／200，因此具有良好的保護(hù)油層的性能。

圖1 酸液優(yōu)選評價圖

2.2.2 深部酸化

深部酸化主要是通過提高酸液在地層中的有效穿透距離，以解除地層深部的污染和堵塞，或溶解孔隙中的細(xì)小顆粒、膠結(jié)物等以擴(kuò)大孔隙空間，從而在較大范圍內(nèi)提高地層滲透率，改善地層滲透性能。

由于孤島油田低品位斷塊以粉細(xì)砂巖為主，儲層膠結(jié)疏松，泥質(zhì)含量高，具有強(qiáng)水敏、易出砂、易堵塞等特點，普通酸洗不能解除地層深部傷害。為滿足現(xiàn)場對油層深部處理的要求，優(yōu)選了幾種深部處理酸液進(jìn)行了性能評價試驗（圖1）。從總體趨勢來看，SD-4深部處理酸的酸化效果最好，不僅用量少，而且滲透率可提高142%，且無下降趨勢。綜合考慮緩蝕性能和解堵性能，在需要對地層進(jìn)行深部處理時，推薦使用SD-4深部處理酸。

2.3 復(fù)合吞吐工藝技術(shù)研究

特稠油在開發(fā)上普遍存在注汽壓力高、周期產(chǎn)油量低的矛盾，生產(chǎn)效果差，因此降低注汽啟動壓力，提高回采時驅(qū)油效率是改善特稠油吞吐開發(fā)效果的關(guān)鍵。針對特稠油開發(fā)上的主要矛盾，開展了利用油溶性降黏劑、CO2以及二者協(xié)同作用蒸汽吞吐開發(fā)效果的研究與試驗。

2.3.1 油溶性降黏劑降低注汽壓力、提高驅(qū)替效率

特稠油中加入油溶性降黏劑后，特稠油的黏度降低幅度很大，并且降黏率隨用量的增加而變好。這說明油溶性降黏劑可以有效地分散特稠油中的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)成份，使其分子間的黏滯力下降，流動性能增強(qiáng)［1］。油溶性降黏劑的加入，使特稠油的流變性向牛頓流體靠近，可以大幅度降低啟動壓力梯度。

2.3.2 CO2 改善稠油開采效果

利用高溫PVT裝置對二氧化碳對特稠油密度、體積系數(shù)、黏度的影響進(jìn)行研究，表明CO2易溶于特稠油中，在地層溫度和地層壓力條件下，氣油比最高可達(dá)到59.04m3／m3，CO2在相同壓力下的飽和氣油比高于N2（圖2）。CO2與特稠油的親合性是提高開采效果的重要機(jī)理。

隨著CO2溶解量的增加，原油的體積因數(shù)和收縮率明顯增大 （圖3）。體積因數(shù)的增加量在10%以上，原油體積膨脹增加了地層流體的彈性能量，有利于地層中的剩余油脫離地層水及巖石表面的束縛，變成可動油，進(jìn)入井筒增加油井產(chǎn)量［2］。

圖2 不同氣體的氣油比和飽和壓力的關(guān)系曲線

圖3 CO2與稠油體積因數(shù)的關(guān)系曲線

2.3.3 油溶性降黏劑與CO2協(xié)同作用對特稠油特性的影響

油溶性降黏劑可以大幅度降低特稠油啟動壓力，CO2可以有效降溶入特稠油中改善其流動性。通過實驗研究，發(fā)現(xiàn)二者協(xié)同作用，可以降低特稠油層的注入壓力，提高蒸汽和CO2的注入效果；同時利用CO2的膨脹擴(kuò)散性能，可以增加油溶性降黏劑的波及體積，提高降黏效果［3］。

2.3.4 CO2 改善稠油開采效果

通過單純注蒸汽和蒸汽伴注油溶性降黏劑方式下的室內(nèi)物模試驗，伴注油溶性降黏劑可大幅度提高驅(qū)替效率、降低蒸汽注入量。另外，對油溶性降黏劑和蒸汽分前置段塞注入、伴蒸汽注入2種方式下的室內(nèi)物模試驗，表明在注蒸汽前，擠注油溶性降黏劑前置段塞對油層進(jìn)行處理，再進(jìn)行蒸汽驅(qū)替，其效果要好于伴蒸汽注入油溶性降黏劑驅(qū)。

2.4 舉升工藝配套與改進(jìn)

在舉升工藝方面，針對原油進(jìn)入井筒后溫度降低、黏度升高造成井筒舉升困難的情況，優(yōu)化了井筒加熱工藝，采用了井筒環(huán)空密閉循環(huán)加熱裝置對進(jìn)入井筒的油氣混合物進(jìn)行升溫降黏，降低油流阻力。

井筒環(huán)空密閉循環(huán)加熱裝置由地面加熱爐、循環(huán)離心泵、自吸泵、水箱、井口摻水三通密封總成、空心桿、隔熱管、隔熱管篩管組成。為了使隔熱管和空心桿間有充分的空間讓熱水循環(huán)實現(xiàn)熱能交換，并且水流暢通，循環(huán)壓力小，優(yōu)選45mm空心桿、27mm隔熱管，配合89mm的泵上油管管柱組合，加熱深度選擇900～1000m。

3 應(yīng)用效果分析

根據(jù)研究成果，結(jié)合孤南4、孤南214、孤北1、孤島南區(qū)等低品位稠油斷塊油藏地質(zhì)特點，制定了相應(yīng)的工藝措施對策，在試驗復(fù)合蒸汽吞吐工藝的基礎(chǔ)上配套油層保護(hù)、油層預(yù)處理、井筒環(huán)空密閉加熱工藝措施。

3.1 解堵效果分析

對黏土體積分?jǐn)?shù)高于10%、滲透率低于600mD的儲層，采用酸洗或深部酸化解堵工藝，改善近井地帶滲透率，在注汽前應(yīng)用高溫長效防膨劑保護(hù)油層，然后配合礫石擠壓充填等防砂工藝，提高轉(zhuǎn)周效果，共應(yīng)用6口井，平均注汽壓力降低2MPa，干度提高7.3%，日產(chǎn)油增加8.2t，效果顯著。

3.2 復(fù)合吞吐效果分析

對原油黏度高、注汽壓力高的油層，采用油溶性降黏劑或CO2協(xié)同蒸汽吞吐，以降低注汽壓力，增加地層能量，應(yīng)用復(fù)合吞吐工藝治理低效熱采井9口，平均單井注汽壓力降低1.6MPa、周期生產(chǎn)時間延長168d，累計增油1795t。

3.3 井筒環(huán)空密閉循環(huán)加熱裝置

配套機(jī)采措施，采用井筒環(huán)空密閉循環(huán)加熱裝置提高井筒溫度，解決光桿緩下造成的生產(chǎn)難題。實施下雙空心桿8口，其中新開井2口，扶長停井4口，實施后平均單井日產(chǎn)液33.75t，日產(chǎn)油12.56t，綜合含水62.8%，可對比井井口溫度提高了17℃。

4 結(jié)論與認(rèn)識

1）孤島油田低品位稠油油藏儲層為館陶組泥質(zhì)膠結(jié)的粉細(xì)砂巖油層，黏土含量高、水汽敏感性強(qiáng)，蒸汽吐吞開采對油層損害非常嚴(yán)重，因此采油工藝措施應(yīng)該以油層保護(hù)為前提，才能確保措施成功率。

2）對黏土含量高、注汽壓力高的井，在考慮地層敏感性基礎(chǔ)上優(yōu)選解堵劑，注汽前對油層實施酸化解堵、地層填砂等配套工藝措施，以解除近井地帶堵塞、提高近井地帶滲透性，從而降低注汽壓力，提高蒸汽吐吞效果。

3）CO2易溶于特稠油中，可使地下原油黏度降低、體積增大、流動性增強(qiáng)；油溶性降黏劑既可降黏、又可降低特稠油啟動壓力、降低注汽壓力。二者相結(jié)合可大幅度降低特稠油在油藏條件下的黏度，顯著增加地層的彈性能量，從而增加油井產(chǎn)量。

4）井筒環(huán)空密閉循環(huán)加熱工藝熱效率高，很好地解決了稠油對抽油機(jī)井工況的影響，可有效延長稠油蒸汽吐吞井的生產(chǎn)周期。

［1］常運(yùn)興，張新軍.稠油油溶性降粘劑降粘機(jī)理研究 ［J］.油氣田地面工程，2006，25（4）：8～9.

［2］陶磊，王勇，李兆敏，等.CO2／降粘劑改進(jìn)超稠油物性研究 ［J］.陜西科技大學(xué)學(xué)報，2008，26（6）：25～29.

［3］于麗，孫煥泉.用于注聚驅(qū)后的含有中強(qiáng)緩沖堿三元復(fù)合體系研究 ［J］.山東大學(xué)學(xué)報 （理學(xué)版），2008，43（3）：16～20.

Low Grade Heavy Oil Recovery Technology of Guodao Oilfield

WANG Dai-liu，JIANG Yu-ling，GENG Zhi-guo，ZHANG Zhi-tao，DIAO Jun-xi（First Author’s Address：Faculty of Oil and Gas Engineering，China University of Petroleum，Beijing102249，China；Gudao Oil Production Plant，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying257231，Shandong，China）

The development of low grade reservoirs was poor in Gudao Oilfield，oil viscosity was high，oil production was difficulty with low producing level，the of recovery percent was only 5.31%.In consideration of the problems of shale cementation，high sensitivity，serious sand production，high pressure in steam injection and poor production effect and difficulty of oil pumping units，on the basis of reservoir protection，study of blocking-removal technology，the composite effect of improve heavy oil steam soaking by using oil soluble viscosity reducers and CO2and oil soluble viscosity reducers is studied and used in the oilfield，the production effect of low grade heavy oil block is improved.

low grade heavy oil；reservoir protection；composite chemical and steam soak；close-cyclic heating

TE345

A

1000-9752（2012）10-0121-04

2012-05-12

王代流 （1969-），男，1993年大學(xué)畢業(yè)，在站博士后，高級工程師，現(xiàn)主要從事油田開發(fā)技術(shù)研究。

［編輯］ 宋換新