張 帥 郭繼香

(中國石油大學(北京)提高采收率研究院，北京 102249)

油藏開采過程一般分為三個階段，一次采油階段主要是依靠地層能量驅(qū)動原油流動采出；隨著地層能量的降低，需要向地層注水或注氣將原油驅(qū)出，稱之為二次采油階段；三次采油階段是通過向地層注入熱量或化學劑等驅(qū)出原油。二次采油階段注水開采中后期，油井含水率不斷增加，開采成本越來越高，促使人們采用注氣開采替代水驅(qū)，而油田伴生天然氣資源豐富，很大一部分伴生氣被排空或燒掉，不僅造成巨大的資源浪費，而且會造成嚴重的大氣污染，通過回收利用伴生氣進行注天然氣采油是提高原油采收率的又一重要途徑。

1 注天然氣提高原油采收率機理

相較于注空氣和氮氣采油，天然氣更易溶于原油，而且天然氣在原油中的溶解度遠大于空氣和氮氣，注天然氣提高采收率作用機理主要有以下幾個方面[1]：

(1)降低原油黏度

天然氣溶入原油后，原油黏度顯著下降，溶解的天然氣分子進入原油分子之間，增加了原油分子之間的距離，使原油重組分分子之間發(fā)生碰撞摩擦幾率減小，從而降低了原油黏度。

(2)降低界面張力

相較于空氣和氮氣，天然氣注入原油后更易形成混相帶，注入天然氣與原油混合以后，抽提效應使原油中的輕烴組分汽化，形成注入氣和輕烴的混相帶，降低了油氣界面張力，從而有效驅(qū)替原油。

(3)使原油體積膨脹

天然氣溶于原油后，原油體積膨脹，原油分子動能增加，從而降低了毛細管效應和流動阻力，提高了原油的流動能力。

(4)補充地層能量

注天然氣可以補充地層壓力，使地層壓力維持在現(xiàn)有水平或者泡點、露點壓力水平上，從而使油井保持現(xiàn)有的產(chǎn)液能力或使產(chǎn)液保持單一的相態(tài)。

(5)擴大波及系數(shù)

非混相驅(qū)中的一部分天然氣溶解在原油中，而另外一部分則呈游離態(tài)，游離態(tài)天然氣可以擴大油層中的縱向波及系數(shù)，將水驅(qū)時難以波及的油層頂部剩余油驅(qū)出。

(6)舉升原油作用

油井生產(chǎn)過程中，壓力下降使原油中溶解的天然氣部分逸出，分散在原油中的小氣泡對井筒中的原油起到舉升作用，從而提高原油采收率。

2 注天然氣采油應用現(xiàn)狀

國外油田的注天然氣項目美國和加拿大居多，截至2010年，美國仍在實施的天然氣驅(qū)項目共有13個，均屬于砂巖油藏；加拿大仍在實施的天然氣驅(qū)項目共有20個，一般均采用水氣交替注入方式[2]。與國外相比，我國油田注天然氣采油發(fā)展較慢，受氣源緊張和氣體壓縮設(shè)備的限制，過去很長一段時間僅限于室內(nèi)實驗研究和小型礦場試驗。但是近二十年，隨著我國注天然氣技術(shù)的的快速發(fā)展，截至目前，我國已有吐哈、中原、長慶等多個油田實施了注天然氣采油大型礦場試驗[3-10]。

(1)吐哈油田注天然氣采油項目

吐哈魯克沁油田屬于深層稠油油藏，2008年開始開展深層稠油天然氣吞吐室內(nèi)模擬實驗研究，2011年礦場優(yōu)選并實施注天然氣吞吐30井次，燜井12天左右，地層存氣率大于96%，油井含水率明顯降低，截至2012年4月底，仍然有4口油井在增油有效期內(nèi)，累計增油1.3×104噸，平均增油有效期大于120天，單井增油在300噸以上[3，4]。

(2)中原油田注天然氣采油項目

中原文南油田文88塊屬于高壓低滲油藏，2003年開始進行注氣數(shù)值模擬研究和可行性研究，2006年開始進行先導試驗區(qū)注天然氣試驗，對應的4口油井累計增油22314噸，采出程度相較于注氣前提高了21.8%，2013年5月，文88-15井日注氣4.58萬方，2013年6月注氣見效，日增油13噸，累計增油2624噸[5-9]。

(3)長慶油田注天然氣采油項目

長慶靖安油田屬于特低滲油藏，1996年開始開展注氣開發(fā)室內(nèi)模擬實驗研究和可行性研究，1998年開始實施注天然氣礦場試驗，首先采用連續(xù)注干氣非混相驅(qū)方法，注氣2.5個月后，ZJ29、柳80-29、柳81-29井增油效果明顯，其他油井見效周期大約為3至10個月左右，2000年轉(zhuǎn)入水氣交替注入階段，部分注氣后見效慢或增油幅度小的油井注水后見效顯著，有效地解決了天然氣氣源不足的問題[10]。

3 存在的問題及研究趨勢

注天然氣提高原油采收率在各大油田見效明顯，因此受到廣泛的重視和應用，但仍存在一些問題需要進行改進和完善，注天然氣采油存在的問題主要有以下幾個方面：

(1)氣源不足問題

目前注天然氣采油使用的氣源主要是天然氣井產(chǎn)出的的高壓天然氣，過去由于油田伴生天然氣分離、集輸和壓縮技術(shù)的限制，對于油田伴生氣的利用較少，大部分伴生氣被排空或燒掉，然而隨著技術(shù)的快速發(fā)展，以及可持續(xù)發(fā)展理念的踐行，現(xiàn)在可以有效地回收利用油田伴生天然氣進行注氣采油，從而解決天然氣氣源不足的問題。

(2)后期增油效果下降問題

注天然氣油井吞吐的前三輪是增油的黃金時期，后續(xù)吞吐輪次增油效果下降，可以增加單井注氣量以及采用水氣交替的注入方式來補充地層能量，從而確保后續(xù)吞吐輪次的增油效果。

(3)瀝青質(zhì)沉積問題

注天然氣時，由于抽提效應使原油中的輕烴組分汽化，容易產(chǎn)生瀝青質(zhì)沉積問題，對于稀油井可以采用注入瀝青質(zhì)分散劑的方法進行防治，對于摻稀開采的稠油井可以采用油氣混合注入的方式進行預防。

(4)氣竄問題

非均質(zhì)性油藏的氣竄問題嚴重，波及效率低下，因此針對不同的油藏要因地制宜，嚴格控制天然氣的注入速率，并且可以結(jié)合水氣交替注入方式和泡沫驅(qū)方法來控制氣竄，此外，還可以建立包括注入工藝、動態(tài)監(jiān)測、注采調(diào)控等一套完備的注氣方案。

4 結(jié)束語

注天然氣具有很好的提高原油采收率效果，目前注天然氣采油在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的重視和應用，盡管該方法仍然存在一些問題和局限性，但是隨著科學技術(shù)的發(fā)展，注天然氣提高原油采收率技術(shù)會不斷地改進和完善，成為提高原油采收率的重要方法。