萬海喬

中國石油吐哈油田分公司魯克沁采油廠，新疆 鄯善 838202

1 魯克沁深層稠油勘探開發(fā)現(xiàn)狀

魯克沁深層稠油油田發(fā)現(xiàn)于1995年，于1997年正式投入試采，2008年開始全面投入注水開發(fā)，截至2011年底，鉆開發(fā)井280口，動用石油地質(zhì)儲量5503×104t，動用率65%，累計建產(chǎn)能48×104t。深層稠油注水開發(fā)取得了一定效果，但由于稠油油藏油水流度比大、平面剖面矛盾突出等問題［1-3］，油井含水上升速度快，單井產(chǎn)量遞減快，采油速度慢。

截至2011年底，油田地質(zhì)儲量采出程度僅3.56%，年采油速度0.79%，綜合含水達60%，年含水上升率高達14.1。因此提高單井產(chǎn)量、采油速度，減緩含水上升率等是實現(xiàn)魯克沁稠油油田規(guī)模開發(fā)的必要途徑。

2 深層稠油天然氣吞吐增產(chǎn)機理研究

2008年，油田開發(fā)技術(shù)人員開展了魯克沁深層稠油天然氣吞吐的室內(nèi)物理模擬試驗，通過一維半井距模型模擬注天然氣吞吐開采，認識到了天然氣吞吐增產(chǎn)的主要機理為泡沫增產(chǎn)［4－5］；魯克沁油田埋藏較深，壓力高，氣油比低，地飽壓差較大，而且并無出砂現(xiàn)象，注天然氣吞吐能增加氣油比，吞吐過程中天然氣溶于稠油后發(fā)生氣泡成核反應(yīng)，形成“非天生”的泡沫油，達到增產(chǎn)目的，見圖1。

圖1 泡沫油形成過程示意圖

泡沫油中的小氣泡以越來越大的比例在較長時間內(nèi)分散在油相中，能夠大幅降低稠油密度和黏度，在溶解飽和壓力達到地層壓力情況下，稠油黏度下降率超過90%，見圖2、表1。

圖2 玉1井氣油比與黏度關(guān)系曲線

表1 天然氣吞吐前后產(chǎn)出油黏度對比表

3 魯克沁油田天然氣吞吐方案設(shè)計

3.1 天然氣吞吐區(qū)塊油藏特征

魯克沁油田中區(qū)油藏埋深2 300～3 100m，50℃原油黏度12 000～20000mPa·s，地下原油黏度286～526mPa·s；孔隙度22.2%～26.7%，滲透率319～694μm2；西區(qū)油藏埋深3 100～3 600m，50℃原油黏度10 000mPa·s，地下原油黏度154mPa·s；孔隙度16%～19%，滲透率10～120 μm2。單井礦場實驗證明：天然氣吞吐油井只要能吸氣，均有增產(chǎn)效果，這是油田增產(chǎn)的有力措施之一。

3.2 天然氣吞吐基本參數(shù)設(shè)計

依據(jù)魯克沁油田天然氣吞吐方案設(shè)計部署，計劃只對單井產(chǎn)能較低的油井實施天然氣吞吐（初步優(yōu)選小于5 t/d）。為保證吞吐安全，要求吞吐井水泥返深必須大于300m，固井質(zhì)量為優(yōu)或良，套管滿足吞吐壓力要求。

2011年在魯克沁油田優(yōu)選注氣吞吐30井次。包括玉東區(qū)塊20口油井，玉西區(qū)塊5口油井，其中5井次為2011年度重復(fù)注氣井。吞吐推廣應(yīng)用方案的基本參數(shù)是：直井第一輪吞吐周期注氣量20×104～25×104m3，第二輪注氣吞吐時適當提高注氣量，第三輪及以上輪次注氣量40×104m3，注氣速度3×104～6×104m3/d，關(guān)井時間12 d左右，生產(chǎn)周期150～180 d。

3.3 天然氣吞吐配套管、桿柱優(yōu)化設(shè)計

針對前期試驗過程中安全風(fēng)險大、作業(yè)周期長、單井占產(chǎn)嚴重等問題，開展了完井一趟管、桿柱工藝設(shè)計優(yōu)化，見圖3；研究應(yīng)用了氣密封開關(guān)，實現(xiàn)四大功能：針對環(huán)空摻稀井，注氣時不需要改變舉升工藝，生產(chǎn)前，可通過套管打壓方式打開開關(guān)進行套管摻??；針對空心桿摻稀井，生產(chǎn)過程中可打開通道進行熱洗；注氣時可實現(xiàn)注氣管柱的高壓氣密封，應(yīng)急打開通道進行循環(huán)壓井；進行油管正打壓可關(guān)閉氣密封開關(guān)，實現(xiàn)二次或多次注氣作業(yè)。

圖3 天然氣吞吐注氣管柱結(jié)構(gòu)

4 天然氣吞吐實施效果

2011年魯克沁油田共實施天然氣吞吐井30井次，地層存氣率超過96%，達到注氣預(yù)計效果。根據(jù)“泡沫油”形成及增產(chǎn)機理研究，結(jié)合動態(tài)分析法，對不同井的有效厚度、能量狀況及邊底水的影響進行分析評價。從生產(chǎn)動態(tài)上看，吞吐油井產(chǎn)油大于1.5 t/d的油井吞吐效果好，初期單井增產(chǎn)4.7 t/d，周期內(nèi)增油2.9 t/d，平均有效期大于120 d，單井增油大于300 t以上。截至2012年4月底，仍有4口井在有效期內(nèi)，累計增油1.3×104t，見圖4。

圖4 2011～2012年天然氣吞吐增產(chǎn)量運行曲線圖

5 評價

5.1 注氣強度

在45MPa系統(tǒng)壓力下，注氣強度（單位有效厚度油層的日注氣量）越大，相同時間內(nèi)注入的流體質(zhì)量越多，降黏半徑越大，溶于原油的天然氣越多，泡點壓力越高，越容易產(chǎn)生泡沫油。但是，注氣速度過高，亦可能導(dǎo)致天然氣突破時間較短，發(fā)生氣竄，降低天然氣利用率，因此有必要對注氣強度進行控制。統(tǒng)計2005～2011年首輪注氣可對比油井26口的注氣強度數(shù)據(jù)，日注氣強度大于1 000 m3/m的19口油井，日增產(chǎn)量大于2 t，吞吐效果較好。分析認為日注氣強度大于1 000m3/m，可有效降黏半徑增大，吞吐效果好。

5.2 關(guān)井時間

天然氣注入地層后，需關(guān)井一段時間。關(guān)井時間的長短影響到天然氣與稠油接觸的效果。關(guān)井時間過短會造成注入的天然氣不能與原油充分接觸，影響“泡沫油”的效果；關(guān)井時間過長會導(dǎo)致天然氣向油藏邊界擴散，影響到油井近井區(qū)能量的儲存。因此，天然氣吞吐需要合理的關(guān)井時間。經(jīng)過現(xiàn)場實驗統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，關(guān)井時間控制在10～15 d，開發(fā)效果好，延長關(guān)井時間對油氣混融的改善效果不大。

5.3 地質(zhì)

根據(jù)30井次天然氣吞吐跟蹤分析，吞吐前油井產(chǎn)油量大于1.5 t/d即可獲得較好經(jīng)濟產(chǎn)量，油井在注入天然氣后所形成的“泡沫油”會比自然衰竭式開采保存更多的彈性能量，只要油井吸氣均有增產(chǎn)效果。生產(chǎn)油層段隙度大于18%、滲透率大于10×10-3μm2的油井，吸氣能力相對較好。油井注氣吞吐后，產(chǎn)液量增加且含水下降，實現(xiàn)增產(chǎn)，地層能量保持較好的井，吞吐有效期長，累計增油量高。中高含水的油井，注氣吞吐后含水下降幅度大于30%，尤其是見注入水的油井，注氣后含水下降幅度相對更大。

5.4 吞吐輪次

統(tǒng)計對比了2005～2011年55口井的天然氣吞吐實施效果，發(fā)現(xiàn)天然氣吞吐油井吞吐前三輪是增產(chǎn)的黃金階段；后續(xù)輪次吞吐中，必須通過擴大注氣規(guī)模和注水補充地層能量來確保后期吞吐效益，見表2。

表2 多輪次吞吐油井實施效果統(tǒng)計表

6 結(jié)論

整體而言，魯克沁深層稠油油田的油井除個別井外基本都適合上述吞吐措施，總結(jié)得出以下結(jié)論：

a）在45MPa系統(tǒng)能力下，只要油井能吸氣則均有增產(chǎn)效果。

b）日注氣強度大于1 000m3/m，關(guān)井12 d即可達到較為理想的混融效果。

c）注氣吞吐后地層能夠保持較好的彈性，單井產(chǎn)液量增加，實現(xiàn)油井增產(chǎn)。

d）天然氣吞吐能夠大幅降低稠油密度和黏度，油井含水下降明顯，實現(xiàn)油井增產(chǎn)。

e）天然氣吞吐油井吞吐前三輪是增產(chǎn)的黃金階段；后續(xù)輪次吞吐，必須擴大注氣規(guī)模和注水量以補充地層能量，確保后期吞吐效益。

［1］孟科全，唐曉東，鄒雯炆，等.稠油降粘技術(shù)研究進展［J］.天然氣與石油，2009，27（3）：15-17.Meng Kequan，Tang Xiaodong，Zou W enwen，et al.Progress in Research on Heavy Oil Viscosity Reduction Technology［J］.Natural Gasand Oil，2009,27（3）： 15-17.

［2］張小波.遼河油區(qū)稠油采油工藝技術(shù)發(fā)展方向［J］.特種油氣藏，2005，12（5）：9-13.Zhang Xiaobo.Technical Development Trend of Heavy Oil Recovery Process in Liaohe Oil Province［J］.SpecialOil&Gas Reservoirs，2005,12（5）： 9-13.

［3］龔秋紅，王洪松，孫 祥，等.八面河油田稠油摻水降粘集輸技術(shù)［J］.天然氣與石油，2011,29（5）：15-17.Gong Qiuhong,Wang Hongsong,Sun Xiang.et al.Viscosity Reduction of Heavy Oil Mixed With Sewage in Bamianhe Oil field［J］.Natural Gasand Oil，2011,29（5）：15-17.

［4］吳 奇，張義堂，任芳祥，等.國際稠油開采技術(shù)論文集［C］.北京：石油工業(yè)出版社，1998.W u Qi，Zhang Yitang，Ren Fangxiang，etal.Proceedings of the International Heavy Oil Recovery Technology［C］.Beijing：Petroleum Industry Press，1998.

［5］劉喜林.難動用儲量開發(fā)稠油開采技術(shù)［C］.北京：石油工業(yè)出版社，2005.Liu Xilin.Exploitation Technologies of Difficult-to-Production Reserves［C］.Beijing： Petroleum Industry Press,2005.