陳昌軍(吉林油田勘探開發(fā)研究院，吉林 松原 138000)

X油田八面臺區(qū)塊位于吉林省鎮(zhèn)賚縣境內(nèi)，東鄰嫩江，南為老X油田。區(qū)域構(gòu)造位置位于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)龍虎泡-大安階地上的一個局部構(gòu)造，東臨古龍凹陷，西與西部斜坡區(qū)相連，是松遼盆地南部較為有利的油氣聚集區(qū)，主要開采層位主要為高臺子油層和扶余油層。八面臺區(qū)塊隨著開發(fā)的逐漸深入，開發(fā)中暴漏出一系列問題:比如產(chǎn)量遞減幅度大，目前產(chǎn)油量僅為開發(fā)初期的1/5；注水壓力高，注水不見效；已動用的低滲透儲層青一段高臺子油層和泉四段扶余油層采出程度低，采油速度低。因此對于滲透率較低油藏，在常規(guī)注水開發(fā)很難形成新的有效驅(qū)替體系，亟需攻關(guān)新的驅(qū)替方式。

1 低滲透油藏注空氣生產(chǎn)機理

當(dāng)原油與空氣接觸時，可以與空氣中的氧氣發(fā)生低溫氧化(LTO)反應(yīng)，也可以發(fā)生高溫氧化反應(yīng)(HTO或ISC)。氧氣與烴類物質(zhì)之間的主要有兩種反應(yīng)，即(1)加氧反應(yīng)；(2)熱裂解(斷鍵)反應(yīng)。與稠油高溫燃燒不同，對于稀油，加氧反應(yīng)主要在150℃以下。此時反應(yīng)的生成物主要是各種羧酸、醛、酮等烴類氧化物。

針對方118試驗區(qū)實際情況，主要開展了原油低溫氧化靜態(tài)實驗、細(xì)長管低溫氧化動態(tài)驅(qū)替實驗、氧化動力學(xué)參數(shù)測試、爆炸極限研究四個方面的研究工作。

2 空氣驅(qū)室內(nèi)試驗及數(shù)模

2.1 地層水、地層油低溫氧化實驗

原油能否發(fā)生低溫氧化反應(yīng)，是空氣驅(qū)提高采收率的必要前提，同時也是保證該項技術(shù)安全性的一個重要因素，若能夠發(fā)生低溫氧化，其應(yīng)相應(yīng)測試氧化動力學(xué)參數(shù)，為油藏數(shù)值模擬提供必要可靠的計算參數(shù)。

色譜分析結(jié)果有少量的烷烴氣體，其中油樣閃蒸氣的油氣比為11，這也表明空氣能夠在原油中溶解，另外，CO2在原油中的溶解度較大，原油低溫氧化產(chǎn)生的CO2大部分溶解于原油，這對原油降粘有一定的作用，折算結(jié)果認(rèn)為一個體積原油在7天之內(nèi)能消耗48.57體積空氣中的氧氣(10.2體積)，并且產(chǎn)生1.85體積的CO2和0.52體積的CO。

地層水的存在會對原油氧化速率產(chǎn)生一定的影響。根據(jù)實驗結(jié)果從中可以看出，含水時反應(yīng)速率比不含水時要大，這說明水的存在對氧化反應(yīng)有促進作用，實際油藏是高含水油藏，說明含水也是提高氧化速率的有利因素。

2.2 溫度和壓力對低溫氧化影響

本次模擬地層條件，分別做了不同溫度和壓力條件下的實驗，結(jié)果如圖3-1。

從圖上可以看出，在同等條件下，隨著溫度的升高，氧化速率逐漸增大，隨著壓力的升高，氧化速率逐漸增大。

圖3-1不同溫度、壓力條件下原油低溫氧化體積變化曲線

2.3 原油氧化動力學(xué)參數(shù)測試實驗

驗曲線如圖3-2所示，放熱曲線如圖3-2所示:

圖3-2實驗溫度壓力和放熱曲線

利用加速量熱儀和熱重差熱分析儀測試得到氧化動力學(xué)參數(shù)結(jié)果:活化能E=90063.5J/mol，指前因子為261924，為數(shù)值模擬提供所需參數(shù)。

2.4 爆炸極限測試

由于產(chǎn)出氣、天然氣成分比較復(fù)雜，而各個油井的氣體含量及成分也不一樣，因此燃爆特性實驗中選用甲烷代表可燃?xì)怏w進行實驗。實驗測得的空氣－甲烷爆炸區(qū)域和氧氣含量的關(guān)系(溫度范圍為20-90℃，壓力范圍為0.2-1.2MPa)。由于大港油田港東一區(qū)一產(chǎn)出氣甲烷含量92.07%，乙烷含量5.06%，地層壓力65℃，該實驗條件和該區(qū)塊具有一定的一致性，可以為制定安全氧含量提供依據(jù)。

實驗中測得甲烷氣中安全氧含量為12.35%，國外現(xiàn)場試驗制定安全氧氣含量為5%，國內(nèi)大部分油田根據(jù)國外的標(biāo)準(zhǔn)，再加一個安全系數(shù)，取3%為安全氧含量標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)監(jiān)測到生產(chǎn)井內(nèi)氧氣濃度達到或超過3%時應(yīng)啟動安全預(yù)警措施。

模擬現(xiàn)場生產(chǎn)條件，初始溫度90℃，初始壓力1.2MPa以下時，甲烷與空氣爆炸混合物中甲烷的爆炸范圍在4.74%-16.58%。臨界氧含量值11.71%。

2.5 完成儲層建模、數(shù)模工作

在地質(zhì)研究成果基礎(chǔ)上重新建立了三維地質(zhì)模型，模型面積2.1km2。確定空氣驅(qū)注入方式、注入?yún)?shù)。

[1]張玉祥，等.低滲油藏空氣驅(qū)提高采收率實驗研究[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011，3:143.

[2]陳濤平，胡靖邦.石油工程[M].北京:石油工業(yè)出版社.2000，504-506.

[3]蔣有為，張義堂，等.低滲透油藏注空氣開發(fā)驅(qū)油機理[J].北京:石油勘探與開發(fā)，2010.08:471

[4]李士倫，孫雷，杜建芬，等.低滲透致密氣藏、凝析氣藏開發(fā)難點與對策[J].新疆石油地質(zhì)，2004，25(2):156-159.

[5]孫海，姚軍，孫致學(xué)，等.頁巖氣數(shù)值模擬技術(shù)進展及展望[J].油氣地質(zhì)與采收率，2012，19(1):46-49.