吐哈油田注气开发技术研究与实践

吐哈油田是国内较为典型的低渗透油田, 主要 为扇三角洲和辨状河三角洲沉积体系, 主要目的层 段为中侏罗统三间房组, 油藏埋深 2 300~ 3 200m, 储层以低孔低渗 和低孔特低渗为主 ( 平均孔隙度 12% ~ 16% , 平均渗透率 ( 6. 3~ 65) 10- 3 m2, 油 藏流体具有挥发、弱挥发轻质原油的特点, 油水粘 度比接近 1。吐哈油田于 1991年投入开发建设, 相继建成了鄯善、温米和丘陵三个主力油田, 2000 年前实现了 300 104 t产量 高速稳产。目前主力 油田已进入高含水期产量递减阶段, 油田调整治理 难度较大。根据油田低渗轻质油藏地质特征和水 驱状况, 应用提高采收率预测模型 ( EORPM ) , 对已 开发油田主力区块进行了三次采油方法筛选和提 高采收率潜力评价研究, 分析表明已开发油田具备 注气提高采收率的基础条件, 注气驱可提高原油采 收率 8% ~ 10% , 增加原油可采储量 768 104 t。以 此确定了注气作为已开发油田水驱后的有效接替 方式, 系统开展低渗轻质油藏注气提高采收率应用 技术研究。
针对注气工程项目的可行性分析评价, 采用流 体相态热力学参数匹配和正交试验设计方法, 对注 气实验进行优化设计, 直观描述注气过程中地层流 体相态变化 和驱 替特 征。重点 开展 以油 藏流 体 PVT 基础评价实验、加气膨胀实验、多次接触实验、 细管实验、长岩心驱替流动实验为主的注气开发室 内基础实验设计与模拟评价研究。注气实验类型 很多, 要根据油藏条件和水驱状况来进行准确的实 验设计。为了准确描述注气开发机理, 录取注气实 验参数, 常规推荐的标准实验为油藏 流体 PVT 基 础评价实验、膨胀实 验、细管实 验、长岩 心实验四 类, 针对不同油藏状况考虑相应的实验内容。
( 5) 应用更适合辫状河 三角洲沉积的河道模 拟方法, 建立三维岩相和属性模型。同时, 以变差 函数为基础, 应用随机建模算法, 充分利用地质建 模软件, 建立注气区块三维精细地质模型和小层各 向异性渗透率参数场, 为模拟研究注气开发机理、 方案指标预测和注气效果评价提供依据。 1. 2 注气开发实验设计及室内物理模拟
& 一级分离器气驱替机理为蒸发 /凝析双重 作用机理。即使不是混相驱替, 注入气的富化程度 对采收率也有较大影响。在非混相驱时, 注入气的 富化度越高, 驱油效率也越大, 比混相驱时单位压 力提高的幅度更大。
( 5) 长岩心驱替流动实验研究 长岩心驱替流动试验主要用于优选油藏驱替 方式, 确定油藏驱油效率。由于长岩心驱替流动试 验采用油田实际岩心, 因而比细管试验更接近油藏 实际, 更能代表油、气、水在地层中的真实流动, 它 是注气开发所必须进行的室内实验之一。通常采 用水驱、气 /水交替驱和气驱等不同驱替方式开展驱 油效率变化规律的研究, 优化注气工程关键参数。 ∀ 实验和模拟结果表明: 采用气水交替非混 相驱提高采收率技术开展现场试验, 合理注入气段 塞尺寸为 0. 025H CPV, 水气比 1∋ 1, 注入烃孔隙体 积 1. 80HCPV 时的采收率为 67. 72% 。 # 在水驱后气水交替驱中, 当气突破后含水 率下降, 然后交替上升。气油比在突破前较稳定, 但在突破后, 呈现交替上升下降的变化趋势。当注 入孔隙体积达到一定量后, 气油比急剧增加, 说明 这以后不再适合继续气水交替, 应改为水驱。 ∃ 无论水驱还是气水交替, 其注入压力持续 上升, 说明无论在注水或气水交替过程中, 均出现 了注入压差增大的情况。因此在注气系统压力等 级设计时应重点考虑。 % 低渗透岩心的原始含水饱和度高于高渗透 岩心。高渗透岩 心的驱油 效率高 于低渗透 岩心。 长岩心水驱油效率比短岩心低, 而气驱油效率比短
% 在气驱 1. 2PV 时, 一级分离器气驱地层油 的驱油效率为 58. 30% , 一级分离器气体驱剩余油 的驱油效率为 62. 03% 。一 级分离器气驱地层油 的驱油效率比驱剩余油低 3. 73% 。说明一级分离 器气与地层油不断接触形成的残余油的性质得到 改善, 一级分离器气中间组分进入原油, 存在相间 传质。
收稿日期: 2007- 10- 25 作者简介: 刘 滨 ( 1969- ) , 男, 甘肃酒泉市人, 高级工程师, 油气田开发专业。联系电话: 0902- 2760717
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吐哈油气
20 08 年
法, 对储层沉积单元进行精细对比, 将三间房油藏 原来认识的 20个小层细分为 26个单砂层。同时 利用地层倾角资料, 研究砂岩沉积的 红蓝 !模式, 得到三间房油藏沉积的古水流方向主要为西北向, 其次为东北向。由此深入分析评价了区块沉积微 相模式对剩余油空间分布的控制。
第 13卷 第 2期
刘 滨, 等: 吐哈油田注气开发技术研究与实践
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然后缓慢上升。 ∃ 一级 分 离 器气 体 最 小混 相 压 力为 37. 0
M P a, 前沿气的最小混相压力为 35. 6 M Pa, 前沿气 驱的最小混相压力比气藏气驱低 1. 40 M Pa; 前沿 气驱的驱油效率比气藏气驱高 3. 88 % 。说明气藏 气前沿与地层油不断接触形成的前沿气的性质得 到改善, 地层原油中的轻组分进入气藏气中, 存在 相间传质。
第 13卷 第 2期 2008年 6月
吐哈油气 TUቤተ መጻሕፍቲ ባይዱA O IL & GAS
V o .l 13, N o. 2 Jun. 2008
吐哈油田注气开发技术研究与实践
刘 滨, 赵志龙, 蒲玉娥, 郭克诚
( 中国石油 吐哈油田分公司 勘探开发研究院, 新疆 哈密 839009)
摘 要: 吐哈油田重点针对低渗透油田, 系统开展了注气提高采收率现场应用技术攻关, 建成 了葡北油田注气混相驱矿场试验基地及温五区块注气非混相驱先导试验区, 获得了良好效果。 同时, 结合注气开发实践认识, 不断优化和完善了低渗轻质油藏注气开发所涉及的油藏精细描 述方法、开发实验评价、注气参数优选、开发指标预测及现场动态监测等方面的矿场应用技术, 为积极推动国内注气开发技术的发展和丰富国内三次采油技术系列提供了必要的矿场实践经 验。 关键词: 吐哈油田; 低渗轻质油藏; 混相驱; 非混相驱; 先导试验区
1 注气开发应用技术研究
作为一个完整的注气工程项目设计, 重点要针 对注气工程项目现场实施的特殊技术要求开展研 究。主要包括注气油藏精细描述方法、开发实验评 价、开发机理模拟、注气参数优选、开发指标预测及 现场动态监测等方面研究。通过多年探索和实践,
吐哈油田在低渗轻质油藏注气开发方面已形成了 包括注气工程方案设计和矿场实施管理为主的矿 场应用技术系列。 1. 1 以剩余油描述为核心的注气油藏描述
岩心高得多。 1. 3 注气数值模拟综合研究
注气数值模拟研究包括流体相态模拟评价、开 发机理模拟和整体数值模拟研究三个部分。
( 1)流体相态模拟研究 为准确描述和评价注气驱替过程中的组分相 间传质作用和相态特征变化规律, 需要利用相态模 拟软件, 对地层流体 PVT 试验、细管试验、长岩心 驱替流动试验和加气膨胀试验进行模拟评价, 以获 得能够表征注气驱替过程的相态特征参数场。 ( 2)注气开发机理模拟 为揭示气水交替在不同地质条件和不同注入 条件下的开发机理, 选用国际上比较先进的 V IP 和 GEM 组份模型进行模拟计算。建立正韵律模型、 反韵律模型、复合韵律模型和实际油藏剖面模型。 重点模拟气段塞、气水比和层内非均质性等对注气 驱替效果的影响。综合研究认为: ∀ 复合韵律比较 适合气水交替驱, 正韵律地层适合纯气驱, 而反韵 律地层则不适合注气驱开发; # 复合韵律地层采用 气水交替开发, 气段塞相对小有利; ∃ 从模拟计算 过程发现, 随着气水交替注入过程的进行, 注气剖 面有所下降, 层内矛盾加大, 吸气主要集中在储层 顶部。当气突破后, 注入气驱扫效率明显降低, 气 体在储层顶部形成通道; %气水交替驱在储层中运 移过程中, 重力分异作用明显, 气体主要沿储层顶 部推进, 而水则主要沿储层底部推进, 而且气体的 推进速度大于水的推进速度。 ( 3) 注气开发整体数值模拟预测研究 油田注气开发指标预测是注气开发数值模拟 工作中的重要研究内容之一。它将结合前期研究 成果完成注气开发井网部署、开发层位优选、油田 合理开采速度确定等油田开发技术界限的论证和 研究, 并提供可操作的单井工作制度, 预测油田开 发趋势, 优化年度配产配注方案。 1. 4 注气工程关键参数优化设计 在研究注气工程实施方案时, 为了降低不利的 流度比, 提高注入气波及效率, 通常采用水气交替 注入方式。注水是为了提高波及效率, 控制注入气 的流度并且稳定其驱替前缘, 注入天然气是为了提 高驱油效率, 两者结合起来以达到提高采收率的目 的。同时油气组分交换, 可以降低地层原油的粘度 和密度, 并改变地层原油性质, 从而达到提高采收 率的目的。注气工程关键参数设计技术主要以室 内各项实验结果为拟合目标, 充分应用组分模拟手
( 1) 油藏流体 PVT 相态评价实验 选择研究区块高压流体样品进行 PVT 相态实 验, 按惯例进行原油恒组分膨胀、定容衰竭、单次和 多次脱气试验, 确定地层流体相态物性变化参数, 为确定油藏流体相态变化特征提供依据。 ( 2) 注气膨胀实验 (增容实验 ) 增容实验是测定不同压力下油相溶解气体的 能力、体积 膨胀量等数据。通过实验结 果分析认 为: ∀ 温五区块注入一级分离器气体, 液相体积膨 胀较大, 增容率随压力直线上升, 表明地层压力越
( 1) 应用三维地震资料精细解释、地震多属性 相干、精细地层对比、测井资料解释以及油藏注水 动态分析等方法综合识别构造断裂系统, 分层次对 油层顶面微构造和单砂体微构造进行分析, 寻找剩 余油局部富集区的各类正向微构造和水重力作用 下水淹区域的负向微构造。
( 2) 结合三维地震资料、地层倾角资料和丰富 的动态资料, 引入高分辨率层序地层学的原理和方
( 3) 利用计算机正则化延迟神经网络的可推 广模型技术, 对储层参数分流动单元进行高精度解 释, 开展水淹层识别和油藏水淹规律认识, 建立起 一套适合吐哈油藏特点水淹层解释方法、水淹层解 释图版和相应解释软件。
( 4) 利用河流相储层砂体内部建筑结构和流 动单元等储层非均质研究体系, 对储层流动单元、 纵横向非均质性、孔隙结构非均质性及与剩余油分 布关系进行广泛研究。
油藏经注水开发后, 原始状态下流体和储层比 较规则的平衡体系完全被打破, 储层孔隙结构、地 下流体饱和度、流体与储层结构的相互关系均发生 了很大变化。同时, 由于在注气过程中, 需要结合 油田注水生产动态, 充分考虑储层的气密封性、注 入气与油藏流体的相间传质和油、气、水三相渗流, 有效提高气驱控制程度和注入气波及效率, 因此注 气采油对油田地质研究的深度和油藏描述的精度 比常规注水要求更高。这就需要进一步细化储层 流动单元, 深化水洗特征和剩余油空间展布规律研 究, 为注气方案设计提供必要的地质基础和可行性 评价依据。结合温五区块注气工程方案设计研究, 重点针对油藏水洗特征和水驱后剩余油空间展布 规律, 开展注气油藏精细描述技术研究。
高增容率越大, 注气提高的采收率也越高。 # 随注 入气溶入原油量的增多, 井流物组成中 C1、C2 含量 增大, C3 - C+7 含量减少。
( 3)多次接触实验 多次接触实验包括前接触实验和后接触实验。 前接触实验是为了模拟注气过程中, 注入气前沿与 原始地层流体进行多次接触、相互传质过程, 主要 测定气体组分, 分析注入气是否被富化。后接触实 验是为了模拟注入气与剩余油多次接触、相互传质 过程中, 是否存在蒸发或凝析现象, 主要测定气体 组分和剩余油体积。温五区块多次接触实验表明: ∀ 前接触实验中注入气与新鲜原油不断接触后, 气 体组分中 C1 - C3 的含量有减少的趋势; 而 C4 以上 各组分含量总变化趋势是增加的。气体密度也随 接触次数而增大。说明注入气与地层原油间存在 相间传质, 即存在蒸发和凝析现象, 蒸发比凝析相 对较强一些。 # 经过几次后接触实验后, 油相体积 变化不大, 但存在相间传质。油相中的 C1、C7、C8 蒸发进入气相, 而气相中的 C2、C3 凝析到油相中, 剩余油相物理性质得到改善。 ( 4) 细管实验研究 细管试验主要用于确定混相条件, 是注气开发 重要的室内基础试验项目。为了描述注气井到采 油井间注入气与地层原油非混相、近混相、混相的 变化规律, 研究注气过程中动态驱油效率的变化规 律。根据温五区块油藏压力条件, 细管实验共设计 8个压力等级 (从注气井到采油井具体压力段分为 45 MP a、40 M Pa、35 MP a、30 M Pa、26 MP a、22 MP a、 20 M Pa和 18 M Pa ), 注入气分别为一级 分离器气 体和前沿富化气。通过测定细管驱油效率和物理 模拟剩余油量, 得到如下实验结论: ∀ 气体突破前, 随着注入体积的增加, 累积驱 油效率线性增加, 气体突破后, 累积驱油效率增加 趋势变缓, 突破后仍有不少油采出来。注入气突破 时刻随驱替压力增加而延长, 气突破时的采收率增 加。气体突破前, 气油比基本不变; 突破后, 气油比 有所增大。但随着油气混合带的建立, 会出现一个 明显的台阶, 持续一段时间后, 气油比迅速增大, 并 且压力越高, 出现平台时的气油比越低, 持续时间 也越短。压力达到混相后, 气突破后气油比并不存 在平台现象。 # 在气体突破前, 采出气中间组成基本不变; 气突破后, 采出气中间组成急剧减小, 但随着油气 混合带的建立, 其减小幅度很快减缓, 并逐渐变平,