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[摘 要]通过开展油气相态实验、膨胀降粘实验、高温高压热模拟实验、岩心驱替实验，对火驱生产井尾气回注油层的驱油性能及适应性进行评价，为现场火驱尾气应用于油田开发提供数据来源和决策依据。
[关键词]火驱尾气；回注油层；驱油性能；适应性
中图分类号：TH712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）32-0000-01
曙光油田杜66块为典型薄互层稠油油藏，1986年投入热采开发，经过近30年的蒸汽吞吐，逐步呈现出“高周期、高采出、低压、低产、低效”的开发特点，常规吞吐方式已难以进一步提高采收率，不寻求新的突破，油藏将濒临废弃。为探索薄互层油藏吞吐开发后期有效的接替技术，区块2005年开展了火驱开发试验并获得成功。几年来杜66火驱开发先后经历了“先导试验、扩大试验、规模实施”三个阶段，火驱规模逐步扩大至105个井组，生产井尾气排量已达到55万方以上，若可有效应用于油田开发，对于改善区块开发效果、降低措施投入、降低环保压力均具有重要意义。
1 驱油性能评价
1.1 油气相态特征评价
實验温度设定100℃（参照吞吐开发后期油藏温度），通过恒质膨胀实验测试不同火驱尾气注入量下的饱和压力；通过单次脱气实验测试7.5MPa下的体积系数、溶解气油比、含气原油密度等。结果显示，随着火驱尾气注入，原油饱和压力上升很快；地层温度、压力条件下，原油易饱和且饱和溶气量低，原油体积膨胀不强烈，尾气注入比例从5m3/m3升高至60m3/m3，原油体积系数仅增加3.72%。
1.2 界面特征评价
在温度100℃条件下进行细管实验[3]，考察油藏状态下火驱尾气回注后能否与原油混相，确定最小混相压力。实验表明，在注入的火驱尾气前沿到达细管出口端（气体突破）前，随着火驱尾气注入体积的不断增加，驱油效率基本呈现线性增加的趋势；而当火驱尾气突破后，驱油效率的增加趋势明显变缓，但仍有相当比例的原油被采出来；随着驱替压力的增加，火驱尾气在细管中的突破時间延长，气体突破时所对应的驱油效率增加；实验设定的驱替压力等级中未获得90%以上的驱油效率，累计驱油效率随驱替压力呈现出明显的直线递增趋势，无法确定火驱尾气与原油的最小混相压力，但至少说明驱替压力在38.1MPa（已超出油藏破裂压力）以下时火驱尾气无法与地层原油形成混相。
1.3 膨胀降粘性能评价
选择不同的温度、压力、火驱尾气注入量等级，测试不同条件组合下的原油粘度，考察火驱尾气注入后原油粘温、粘压关系的敏感性。从实验数据来看，在一定温度、压力下，火驱尾气注入后原油粘度降低，随火驱尾气注入比例的不断增加，原油粘度降低幅度逐渐减小。在100℃、7.5MPa条件下，火驱尾气注入后原油粘度降低21.56%；随温度的升高，原油粘度对火驱尾气注入量的敏感性明显降低，温度达到120℃时，地层油粘度随火驱尾气注入量升高而降低的幅度非常小；随压力的升高，原油粘度对火驱尾气注入量的敏感性明显增大。
1.4 长岩芯驱替效果评价
利用60cm填砂模型，控制回压3MPa，蒸汽温度200℃，排量3mL/min冷水当量，进行纯蒸汽驱、蒸汽+尾气复合驱（蒸汽、尾气同时注入、连续驱替）、蒸汽驱后转复合驱（蒸汽驱见水后转为连续复合驱）实验，对比考察驱替压差、含水、驱油效率变化情况。结果表明（如图1），火驱尾气注入后延长了蒸汽驱的突破时间，提高了无水采收率和最终驱油效率。蒸汽驱突破压差0.225MPa，稳定压差0.12MPa，而复合驱突破压差为0.27MPa，稳定压差为0.15MPa；蒸汽驱0.28PV时见水，无水采收率37.73%，而复合驱无水采油期0.37PV，无水采收率48.29%，比蒸汽驱高出近10%；蒸汽驱的驱油效率为61.96%，复合驱的驱油效率为71.9%，添加火驱尾气后蒸汽驱油效率提高了近10%，蒸汽驱突破后及时转复合驱，驱油效率与连续复合驱相当。
2 油藏适应性评价
2.1 高温高压静态热模拟
实验选择杜84块兴隆台油层产出原油、水及岩心，通过高温高压静态热模拟反应釜与火驱尾气在250℃及10MPa的条件下进行反应72h，模拟火驱尾气与油、水、岩间的界面作用，反应后取油、水、岩样品进行对比分析。为查明由于火驱尾气的注入而引起的油-水-岩间作用的不同，高温高压热模拟实验过程中以惰性气体氦气代替火驱尾气，按照同样的实验条件进行实验模拟，作为空白对照。
2.1.1 对原油性质的影响
注入火驱尾气热模拟后的原油与注入氦气热模拟后的原油相比，原油族组成中饱和烃增加7.38%，芳烃增加11.4%，胶质降低5.4%，沥青质降低2.86%；元素含量中碳元素降低1.27%，氢元素增加10.69%，氧元素降低3.37%，氮元素降低3.35%，硫元素降低3.94%，说明火驱尾气的注入能够在水热裂解的基础上更进一步改善原油的油品性质。
2.1.2 对地层水性质及岩石矿物的影响
注入火驱尾气热模拟后地层水中的常量离子浓度与注入氦气热模拟相比，除碳酸根浓度明显降低外（降为0%），其他离子浓度均有不同程度的增加，碳酸氢根离子浓度增加40.52%，阳离子中钙、镁离子浓度增加幅度最大，分别为37.92%和23.09%，钠、钾离子浓度增加幅度分别为15.07%和8.42%；而47项微量元素中，注入火驱尾气比注入氦气有25项微量元素增加；地层岩石元素含量降低规律与地层水中离子浓度增加趋势相对应，表明岩石矿物溶蚀、演化转变等作用过程中产生的离子向地层水中溶解，另外，注入火驱尾气热模拟后地层岩石元素降低幅度要明显大于注氦气热模拟的情况，表明注入火驱尾气后地层岩石矿物的溶蚀等作用程度增强。
3 结论与认识
研究实验表明，火驱生产井尾气回注油层后可增加地层能量、降低原油粘度、恢复和提高地层渗透率，与蒸汽复合驱替可有效提高无水采收率和最终驱油效率，适用于杜84块兴隆台油层及地质条件类似区块的辅助开发。近年来，氮气/烟道气复注SAGD、非烃类气驱、氮气/二氧化碳辅助蒸汽吞吐、气体压水锥、稀油泡沫驱等技术已在国内油田开发中广泛应用，并取得了较好的增产效果，本次研究对火驱尾气在相关技术上的应用具有重要借鉴意义。
参考文献
[1] 许国民.杜66块火驱开发动态调控技术研究[J].特种油气藏，2014，1（21）：81-83.
[2] 陈兴隆，秦积舜，张可.CO2与原油混相及非混相条件下渗流机理差异[J].特种油气藏，2009，3（16）：77-81.
[3] 张硕.CO2细管模型驱油效果研究[J].特种油气藏，2010，2（17）：95-104.
作者简介
黄小雷（1981-），男，工程师，2006年毕业于大庆石油学院石油工程专业，现从事油田开发技术研究工作。
基金项目
国家科技重大专项“辽河、新疆油田稠油/超稠油开发技术示范工程”（2016ZX05055）。
[关键词]火驱尾气；回注油层；驱油性能；适应性
中图分类号：TH712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）32-0000-01
曙光油田杜66块为典型薄互层稠油油藏，1986年投入热采开发，经过近30年的蒸汽吞吐，逐步呈现出“高周期、高采出、低压、低产、低效”的开发特点，常规吞吐方式已难以进一步提高采收率，不寻求新的突破，油藏将濒临废弃。为探索薄互层油藏吞吐开发后期有效的接替技术，区块2005年开展了火驱开发试验并获得成功。几年来杜66火驱开发先后经历了“先导试验、扩大试验、规模实施”三个阶段，火驱规模逐步扩大至105个井组，生产井尾气排量已达到55万方以上，若可有效应用于油田开发，对于改善区块开发效果、降低措施投入、降低环保压力均具有重要意义。
1 驱油性能评价
1.1 油气相态特征评价
實验温度设定100℃（参照吞吐开发后期油藏温度），通过恒质膨胀实验测试不同火驱尾气注入量下的饱和压力；通过单次脱气实验测试7.5MPa下的体积系数、溶解气油比、含气原油密度等。结果显示，随着火驱尾气注入，原油饱和压力上升很快；地层温度、压力条件下，原油易饱和且饱和溶气量低，原油体积膨胀不强烈，尾气注入比例从5m3/m3升高至60m3/m3，原油体积系数仅增加3.72%。
1.2 界面特征评价
在温度100℃条件下进行细管实验[3]，考察油藏状态下火驱尾气回注后能否与原油混相，确定最小混相压力。实验表明，在注入的火驱尾气前沿到达细管出口端（气体突破）前，随着火驱尾气注入体积的不断增加，驱油效率基本呈现线性增加的趋势；而当火驱尾气突破后，驱油效率的增加趋势明显变缓，但仍有相当比例的原油被采出来；随着驱替压力的增加，火驱尾气在细管中的突破時间延长，气体突破时所对应的驱油效率增加；实验设定的驱替压力等级中未获得90%以上的驱油效率，累计驱油效率随驱替压力呈现出明显的直线递增趋势，无法确定火驱尾气与原油的最小混相压力，但至少说明驱替压力在38.1MPa（已超出油藏破裂压力）以下时火驱尾气无法与地层原油形成混相。
1.3 膨胀降粘性能评价
选择不同的温度、压力、火驱尾气注入量等级，测试不同条件组合下的原油粘度，考察火驱尾气注入后原油粘温、粘压关系的敏感性。从实验数据来看，在一定温度、压力下，火驱尾气注入后原油粘度降低，随火驱尾气注入比例的不断增加，原油粘度降低幅度逐渐减小。在100℃、7.5MPa条件下，火驱尾气注入后原油粘度降低21.56%；随温度的升高，原油粘度对火驱尾气注入量的敏感性明显降低，温度达到120℃时，地层油粘度随火驱尾气注入量升高而降低的幅度非常小；随压力的升高，原油粘度对火驱尾气注入量的敏感性明显增大。
1.4 长岩芯驱替效果评价
利用60cm填砂模型，控制回压3MPa，蒸汽温度200℃，排量3mL/min冷水当量，进行纯蒸汽驱、蒸汽+尾气复合驱（蒸汽、尾气同时注入、连续驱替）、蒸汽驱后转复合驱（蒸汽驱见水后转为连续复合驱）实验，对比考察驱替压差、含水、驱油效率变化情况。结果表明（如图1），火驱尾气注入后延长了蒸汽驱的突破时间，提高了无水采收率和最终驱油效率。蒸汽驱突破压差0.225MPa，稳定压差0.12MPa，而复合驱突破压差为0.27MPa，稳定压差为0.15MPa；蒸汽驱0.28PV时见水，无水采收率37.73%，而复合驱无水采油期0.37PV，无水采收率48.29%，比蒸汽驱高出近10%；蒸汽驱的驱油效率为61.96%，复合驱的驱油效率为71.9%，添加火驱尾气后蒸汽驱油效率提高了近10%，蒸汽驱突破后及时转复合驱，驱油效率与连续复合驱相当。
2 油藏适应性评价
2.1 高温高压静态热模拟
实验选择杜84块兴隆台油层产出原油、水及岩心，通过高温高压静态热模拟反应釜与火驱尾气在250℃及10MPa的条件下进行反应72h，模拟火驱尾气与油、水、岩间的界面作用，反应后取油、水、岩样品进行对比分析。为查明由于火驱尾气的注入而引起的油-水-岩间作用的不同，高温高压热模拟实验过程中以惰性气体氦气代替火驱尾气，按照同样的实验条件进行实验模拟，作为空白对照。
2.1.1 对原油性质的影响
注入火驱尾气热模拟后的原油与注入氦气热模拟后的原油相比，原油族组成中饱和烃增加7.38%，芳烃增加11.4%，胶质降低5.4%，沥青质降低2.86%；元素含量中碳元素降低1.27%，氢元素增加10.69%，氧元素降低3.37%，氮元素降低3.35%，硫元素降低3.94%，说明火驱尾气的注入能够在水热裂解的基础上更进一步改善原油的油品性质。
2.1.2 对地层水性质及岩石矿物的影响
注入火驱尾气热模拟后地层水中的常量离子浓度与注入氦气热模拟相比，除碳酸根浓度明显降低外（降为0%），其他离子浓度均有不同程度的增加，碳酸氢根离子浓度增加40.52%，阳离子中钙、镁离子浓度增加幅度最大，分别为37.92%和23.09%，钠、钾离子浓度增加幅度分别为15.07%和8.42%；而47项微量元素中，注入火驱尾气比注入氦气有25项微量元素增加；地层岩石元素含量降低规律与地层水中离子浓度增加趋势相对应，表明岩石矿物溶蚀、演化转变等作用过程中产生的离子向地层水中溶解，另外，注入火驱尾气热模拟后地层岩石元素降低幅度要明显大于注氦气热模拟的情况，表明注入火驱尾气后地层岩石矿物的溶蚀等作用程度增强。
3 结论与认识
研究实验表明，火驱生产井尾气回注油层后可增加地层能量、降低原油粘度、恢复和提高地层渗透率，与蒸汽复合驱替可有效提高无水采收率和最终驱油效率，适用于杜84块兴隆台油层及地质条件类似区块的辅助开发。近年来，氮气/烟道气复注SAGD、非烃类气驱、氮气/二氧化碳辅助蒸汽吞吐、气体压水锥、稀油泡沫驱等技术已在国内油田开发中广泛应用，并取得了较好的增产效果，本次研究对火驱尾气在相关技术上的应用具有重要借鉴意义。
参考文献
[1] 许国民.杜66块火驱开发动态调控技术研究[J].特种油气藏，2014，1（21）：81-83.
[2] 陈兴隆，秦积舜，张可.CO2与原油混相及非混相条件下渗流机理差异[J].特种油气藏，2009，3（16）：77-81.
[3] 张硕.CO2细管模型驱油效果研究[J].特种油气藏，2010，2（17）：95-104.
作者简介
黄小雷（1981-），男，工程师，2006年毕业于大庆石油学院石油工程专业，现从事油田开发技术研究工作。
基金项目
国家科技重大专项“辽河、新疆油田稠油/超稠油开发技术示范工程”（2016ZX05055）。