HDCS技术在毛8块的探索与应用

2013-09-05聂建华唐周怀

石油化工应用 2013年6期

聂建华，唐周怀

（中原油田分公司内蒙探区勘探开发指挥部，内蒙古呼和浩特 010051）

查干凹陷毛8块位于乌力吉构造带，含油层位银根组，油藏埋深 700～1 200 m，地层倾角 5～10°，储层沉积类型为扇三洲平原沉积。预测含油面积10.26 km2，预测稠油地质储量1 468×104t。平均孔隙度20.6%，平均渗透率 25.7×10-3μm2。地温梯度为 2.3 ℃/100m，压力系数为0.73。地面原油密度0.942 4 g/cm3（20℃），沥青质含量8.21%，蜡含量1.67%，胶质含量17.36%。油藏温度36℃下脱气原油粘度为5 100 mPa·s，为中深层低温、低压、普通稠油油藏。目前毛8块水平井共10口，正常生产7口。

1 HDCS作用机理

HDCS技术包括水平井、油溶性降粘剂、二氧化碳（CO2）和蒸汽四个元素，是一种采用高效油溶性复合降粘剂和CO2辅助水平井蒸汽吞吐，利用其协同降粘、混合传质及增能助排作用，降低注汽压力、扩大波及范围，实现中深层、特超稠油油藏有效开发的技术[1]。

1.1 水平井

研究表明，水平井的蒸汽注入指标是直井的3～4倍，蒸汽注入压力比直井低2～4 MPa。当地层压力增加时，蒸汽热值可以增加1.25倍。因此，水平井对于蒸汽注入压力有一个较小的需求，但是能够有较高的蒸汽注入质量和萃取能力。这可以大大地增大蒸汽的扫油面积和泄油面积。同时，由于水平井较低的生产压差，可以控制边底水的入侵，并且在低水位切割时能够提高油井的生产时间。

1.2 CO2

增大蒸汽和CO2的体积能够起到降压的作用。在同等压力条件下，CO2的体积要比蒸汽大的多，在12 MPa的压力条件下，CO2的体积是蒸汽体积的两倍。蒸汽注入量增加的这一过程就相当于一个降压生产的过程。在这一降压过程中，CO2就像是注入蒸汽的处理剂，可以有效扩大注入蒸汽的扩散并且增大蒸汽和油溶性降粘剂的扫油区域。

1.3 高效油溶性降粘剂

油溶性降粘剂通过将胶质和沥青质的团块结构分解成分散相来降低其粘度，并且将原油的轻质组分合成为连续相。这可以有效的降低原油的粘度，以此降低井口附近区域的启动压力。实验证明，如果在原始温度条件下，向超稠油油藏中增加2%的油溶性降粘剂，那么其粘度的下降率将会达到95.42%。

2 室内实验

2.1 实验方法

实验方法[2]：通过PVT釜测定CO2在不同压力和温度下对毛8块稠油油藏溶解度及饱和压力下体积系数、粘度的影响。本研究中CO2在原油中的溶解度是指单位体积地面脱气原油在一定的温度和压力下溶解CO2的标准体积。测试前将200 mL油样和一定比例的CO2混合，在设定的温度下改变活塞的位置，影响筒内混合物的体积，测定饱和压力、体积系数和粘度。实验设计（见图1）。

实验条件：实验用油样为吉2-平7井原油，组分分析（见表1）。测试温度为60℃、80℃，气油比在10～110。

表1 吉2-平7井原油性质表

2.2 实验结果讨论

2.2.1 CO2在毛8块稠油中的溶解性实验分别测定了CO2在60℃、80℃下的溶解度，结果（见图2）。

实验结果表明，对毛8块原油来说，在同一温度下，随着饱和压力的增加，CO2的溶解度逐渐增加。在同一饱和压力下，温度越高，CO2的溶解度越少。这是由于CO2分子的运动能力、原油的分子间隙共同作用的结果，当压力较低时，原油分子间隙比较大，CO2分子运动对溶解度影响较大，温度越高CO2分子运动剧烈，越容易蒸发气化，不利于在原油中的溶解，使得溶解量减少。

2.2.2 溶解CO2后原油的体积系数不同温度下CO2溶解度与原油体积系数关系曲线（见图3）。

由图3可见：实验温度为60℃时，原油体积系数随着溶解度的变化从1.03增加到1.3；在80℃情况下，体积系数从1.04增加到1.32。在同一温度下，原油溶解CO2后体积系数与CO2溶解度呈线性增加；在相同的溶解度条件下，温度升高后原油的体积系数有所上升，但上升的幅度不大。这是因为CO2的溶解度越高，原油中溶解的CO2的量越多，使得原油体积膨胀越多，则体积系数越大，根据实验结果认为，溶解CO2可以使原油膨胀20%～25%，可以有效增加地层弹性能量，降低剩余油饱和度，从而提高采收率，改善增油效果。

2.2.3 饱和压力下CO2对原油的降粘效果溶解CO2粘度与溶解度数值及关系曲线（见图4）。

在一定温度下，原油的粘度随CO2溶解度的增加而逐渐减小，并且减小的幅度逐渐降低。在CO2溶解度一定的条件下，60℃比80℃条件下CO2降粘的比率会更大。当CO2溶解度由0 m3/m3增加到40 m3/m3时，原油的粘度降低到100 mPa·s以下，可见CO2降粘效果十分显著。这是因为溶解CO2后原油分子间力发生了改变，由原来较大的液-液分子间力变为相互作用较小的液-气分子间力，稠油溶解CO2后，胶质、沥青质大分子层状结构遭到破坏，使分子间力减小，同时降低了摩擦阻力。

3 HDCS技术的矿场应用

2010年以来，在毛8块共实施了9口井（10井次）的HDCS稠油热采试验，累计注入CO21 510 t，累注油溶性降粘剂240 t，累计注入蒸汽12 100 t。9口试验井中有7口见到明显试验效果，累计生产原油3 626 t，平均油汽比0.3，平均回采水率33%。

3.1 水平段长度、钻遇率、地层物性等因素对试验效果的影响

热采井基本油藏、钻井情况及开采效果（见图5）。

从钻井和地层物性比较来看，先导试验效果较好的井，往往是水平段较长且位置好，物性较好，钻遇率相对较高的井。

3.2 注汽质量对蒸汽吞吐效果的影响

表2 吉2-平1井不同轮次蒸汽吞吐热力参数及效果

毛8块属于低压低渗油藏，注汽特点表现为注汽压力高，蒸汽平均注入压力18.97 MPa，蒸汽平均温度346℃，干度低，井口平均干度57%。随着注汽周期轮次的增加，注汽质量变好，油层加热效果好，如吉2平-1井，第二周期平均注汽压力比第一周期下降了0.5MPa，蒸汽干度提高了31.1%，周期产油量也有明显增加。