江漢油田-注氮氣提高采收率研究

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1、江漢油田注氮氣提高采收率研究張書平何建華摘要本文從氮氣性質(zhì)、氮氣注入對原油性質(zhì)的影響等方面著手，探討了注氮氣提高采收率機(jī)理；總結(jié)了氮氣非混相驅(qū)篩選標(biāo)準(zhǔn)；通過注氮氣提高采收率室內(nèi)實驗，進(jìn)行注氮氣影響因素及配套工藝技術(shù)研究；最后介紹了黃場油田黃16井區(qū)注氮提高采收率研究及水氣交替注氮現(xiàn)場試驗情況。關(guān)鍵詞氮氣；提高采收率；非混相驅(qū)；水氣交替一注氮氣提高采收率機(jī)理1氮氣性質(zhì)在常溫常壓下，N2為無色無味的氣體。N2的臨界溫度為-146.80℃，熔點為-209.89℃，沸點為-195.78℃，臨界壓力為3.398MPa。當(dāng)壓力為0.1MPa，溫度為0℃

2、時，N2的密度為1.25kg/m3，動力粘度為0.0169mPa.s。N2化學(xué)性質(zhì)極不活潑，在常態(tài)下表現(xiàn)出很大的惰性。它不易燃燒、干燥、無爆炸性、無毒、無腐蝕性。氮氣的密度隨壓力升高而增加，隨溫度的升高而降低。氮氣粘度總的趨勢是隨壓力升高而升高；氮氣的粘度受溫度的影響較小。氮氣在水中的溶解性很微弱；含鹽量越高，溶解度越小；壓力增加，氮氣的溶解度提高。氮氣在原油中的溶解性也較弱，且對輕質(zhì)原油的溶性比對重質(zhì)原油好。氮氣與二氧化碳、煙道氣等氣體相比，具有以下特點：①、在相同壓力、溫度條件下，氮氣的壓縮系數(shù)比二氧化碳、煙道氣大。②、氮氣對大多數(shù)液體

3、的溶解性差，對原油的降粘作用比二氧化碳效果差。③、氮氣是惰性氣體，而二氧化碳、煙道氣具有腐蝕性；④、氮氣氣源充足且價廉，且氮氣無需特殊處理，注入流程簡單，副作用少，易于實施。因此注氮氣開采油氣技術(shù)越來越受到重視并得到迅速發(fā)展。2注氮氣對原油性質(zhì)的影響當(dāng)?shù)獨庾⑷胗蛯訒r，它與地層油接觸，產(chǎn)生溶解-抽提傳質(zhì)過程，氮氣被富化，導(dǎo)致氣-油兩相間的界面張力則會不斷降低；而地層原油性質(zhì)因溶解氮氣或逐漸失去輕烴和中間組分而發(fā)生變化。通過對黃35-1井潛43原油體系進(jìn)行注入氮氣對原油性質(zhì)的影響實驗研究，得出以下結(jié)論：①、隨著氮氣注入比例的增加，重質(zhì)組分比例越

4、來越少，原油越來越輕。②、在飽和壓力下地層原油粘度、密度明顯下降。③、地層原油體積膨脹能量增大，且注入氮氣比例越大，原油膨脹能力越強(qiáng)。④、原油體系的飽和壓力升高。⑤、原油體積系數(shù)注入氮氣后增加約9.48%。⑥12、隨注入氮氣摩爾百分含量的增加，原油溶解氣量逐漸增大。這表明注氮后原油體系的彈性能增加，有利于保持地層壓力。3注氮氣提高采收率機(jī)理從氮氣驅(qū)替機(jī)理分，注氮提高采收率可分為氮氣混相驅(qū)和氮氣非混相驅(qū)二種類型。3.1氮氣混相驅(qū)氮氣混相驅(qū)是多次接觸混相過程，其主要機(jī)理是：在高壓下通過蒸發(fā)作用從原油中提取輕烴和中間烴，達(dá)到與原油混相。氮氣與原油

5、的最低混相壓力（64MP）很高，所以氮氣混相驅(qū)一般只適應(yīng)于深層油藏壓力高的油藏，另外要求原油中輕烴含量高。3.2氮氣非混相驅(qū)氮氣非混相驅(qū)包括單純注氮氣非混相驅(qū)、水氣交替注氮非混相驅(qū)等多種形式。氮氣非混相驅(qū)機(jī)理主要體現(xiàn)在以下幾方面：①、氮氣壓縮系數(shù)大，注入氮氣可有效補充地層能量和保持油藏壓力,且由于氮氣有良好的膨脹性，使其具有良好的驅(qū)替、氣舉和助排等作用；氮氣能進(jìn)入水難以進(jìn)入的低滲透層段和小孔道，水驅(qū)后留在油層中的不可動殘余油隨氮氣進(jìn)入而替換出小孔道，使殘余油飽和度變小。②、氮氣對原油有限量的蒸發(fā)和抽提作用。注入氮氣與油藏原油接觸過程中，原油

6、中的中間烴產(chǎn)生蒸發(fā)、氮氣產(chǎn)生抽提作用，氣相不斷被富化，注入氣體更易產(chǎn)生近混相作用，提高驅(qū)油效率。③、氮氣部分溶解于原油，有一定的使原油膨脹作用和降低原油粘度作用。同時,氮氣溶解使原油體積膨脹，膨脹油將水?dāng)D出孔隙空間，使排驅(qū)的油相相對滲透率高于吸吮時的水相相對滲透率，發(fā)生相對滲透率轉(zhuǎn)換，形成有利的油流動環(huán)境。注入氮氣后，氮氣在開采壓力下降過程中產(chǎn)生溶解氣驅(qū)作用。水氣交替注氮氣提高采收率，除以上氮氣非混相驅(qū)提高采收率機(jī)理外還有其特殊性。氣水交替方式注氮把水驅(qū)和氣驅(qū)的優(yōu)點有效地結(jié)合在一起，不僅可以改善由于氣水粘度差異造成的粘性指進(jìn)，使驅(qū)替前沿相對

7、均勻，而且由于滲吸作用，對低滲透層剩余油的驅(qū)替更有利。水相主要驅(qū)掃油層中下部，注入的氣相由于重力分異作用向上超覆主要驅(qū)掃油層上部，氣液交替驅(qū)掃不同含油孔道，有效提高驅(qū)油效率。二氮氣非混相驅(qū)篩選標(biāo)準(zhǔn)在廣泛調(diào)研國內(nèi)外開展的氮氣驅(qū)主要是氮氣非混相驅(qū)的現(xiàn)場試驗情況基礎(chǔ)上，參照J(rèn).J.Taber12制訂的非混相氣驅(qū)篩選標(biāo)準(zhǔn)和KLINS制訂的二氧化碳非混相驅(qū)篩選標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合氮氣非混相驅(qū)室內(nèi)實驗研究成果，綜合制訂了江漢油田氮氣非混相驅(qū)的油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)（表1）。表1氮氣非混相驅(qū)油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)（江漢油田）油藏地質(zhì)流體參數(shù)推薦的標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ推薦的標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ原油密度≤0.849

8、8≤0.8498粘度，mPa.s≤100，最好≤10≤100，最好≤10成分輕烴的高百分比輕烴的高百分比油藏含油飽和度，%≥40≥40地層類型砂巖或碳酸鹽巖，允許有少量裂縫砂巖或