李德儒

(中石化河南油田分公司采油二厂，河南 唐河473400)

氮气抑水增油技术研究及现场应用

李德儒

(中石化河南油田分公司采油二厂，河南 唐河473400)

[摘要]河南油田第二采油厂靠边水能量开发的油藏，因含油宽度窄，储层非均质性强，边水能力强等因素影响，采油井见水时间短，采收率低。根据第二采油厂边水油藏的特点，建立了能够模拟油藏边水生产过程的物理模拟试验装置，从氮气抑水增油机理、油藏适应条件2个方面进行研究。结果表明：氮气抑水增油技术适用于中高渗透储层边水淹的油井，达到了抑制边水的目的，在改善边水淹油井的开发效果方面效果明显。

[关键词]氮气抑水增油；边水；物模试验；增油机理

目前河南油田第二采油厂靠边水能量开发的油藏，因受含油宽度窄，储层非均质性强，边水能力强等因素影响，采油井见水时间短，采收率低。进一步提高边水淹油藏的采收率是目前亟待解决的问题，为此开展了氮气抑水增油技术研究。氮气具有压水锥、改善油水界面、增加水相渗流阻力等特点，从而达到抑水增油的目的。

1氮气抑水增油机理

图1　玻璃管填砂可视化物模试验流程　　　　　图2　试验模型初始状态

为了研究氮气抑水增油机理，开展了玻璃管填砂可视化物模试验[1]，试验管流程如图1所示。玻璃管填砂可视化模型(图2)采用2个尺寸为10cm×10cm玻璃管中间胶结1~2mm的石英砂，模型的上部为王集油田柴26井地层中的原油(70℃下，原油黏度350mPa·s)，模型的下部为水。

图3　并联双管气驱试验结果

1.1压水锥、改善油水界面

从并联双管气驱试验结果(图3)可以看出在注氮气的过程中，饱和水在填砂管中被驱替出来，水管出液体积明显高出油管出液体积[2]。

分析认为在真实的地层中氮气抑水增油的第一个机理是压水锥、改善油水界面。即利用油水相流度差异，注入氮气优先进入含水饱和度高的部位，将高含水带中的水驱替到地层深部，而对油相的驱替作用较弱，从而达到压水锥目的，最后建立新的压力场和剩余油分布场。

1.2增加水相渗流阻力

采用单填砂管驱替试验，试验过程分3种形式：注气、注水、水气混注。试验结果见图4，可以看出注入氮气后流动压力明显提高，并且不管是单纯注入氮气还是氮气水混合注入，两者的流动压力比较接近，说明注入的氮气在地层中都会出现明显的气水两相流。

分析认为在真实的地层中氮气抑水增油的第二个机理是增加水相渗流阻力[4]。即利用气体的贾敏效应，增加水相在地层中的流动阻力，抑制水在地层中的产出，在恢复生产过程中由于不断有氮气从油水相中溢出，增加了窜流通道中水相的阻力，其他部位的氮气驱动原油产出，从而有效地降低油井含水量。

1.3降低油相渗流阻力

采用单填砂管驱替试验，试验过程分2种形式：一是先注入氮气再注油驱替，另一种是原油驱替。试验结果见图5，可以看出注入氮气后的填砂管中，油相流动的峰值压力显著低于原油驱水中的峰值压力，而油相的平衡压力略大于油驱水的平衡压力。

图4　注气、注水、水气混注3种驱替方式试验结果　　　　　　　　图5　单填砂管驱替试验结果

分析认为在真实的地层中氮气抑水增油的第三个机理是降低油相渗流阻力[5]，即氮气注入阶段可以将含水饱和度较高的区域中的水推进到地层深处，而在恢复生产后，油相在这些区域中的流动峰值阻力显著降低。

2氮气抑水增油技术油藏适应条件

图6　填砂管物理模拟流程

为了研究氮气抑水增油油藏适应条件，开展了填砂管物理模拟试验(图6)。填砂管的长度为19.4cm，直径为2.35cm。用石英砂填充填砂管。试验采用古城油田古332井原油。

2.1渗透率对驱替效果的影响

通过物理模拟对典型的稀油在不同渗透率填砂管中进行水气混注，从而明确氮气抑水增油技术适用的渗透率范围[6]。

从表1可以看出水驱采收率在25.08%~37.68%，而采用氮气辅助驱油后，采收率提高显著，并且随着渗透率的提高，增油幅度也显著提高。

表1　80℃下古332井原油在不同渗透率的驱替效果比较

图7　古332井不同黏度原油的驱替效果

2.2黏度对驱替效果的影响

填砂管分别饱和古332井不同黏度的原油，高温老化，先水驱再氮气水混注，同时记录入口端的压力变化规律。试验结果如图7所示，在氮气抑水增油的措施中，黏度对于采收率是有影响的，氮气抑水增油对于低黏度原油的效果较好。

2.3渗透率级差对驱替效果的影响

采用双管并联试验研究在不同渗透率级差倍数(1.3、2、3、4)填砂管中注入氮气对降低含水率的影响，从而明确氮气抑水增油技术对非均质储层的适用条件[8]。

2个填砂管分别饱和古332井的原油，然后并联，先水驱再氮气水混注，同时记录入口端的压力。由试验结果(表2)得出：随着渗透率级差倍数的增大采收率增值和最终采收率都是减小的。说明随着油藏非均质性的增大，氮气并不能有效地提高采收率。

表2　古332井原油不同渗透率级差驱替效果比较

3现场应用效果分析

截至2014年年底，第二采油厂已实施氮气抑水增油措施141井次，阶段累计增油18134t，创效5984.22×104元，投入产出比为1∶3.2，阶段提高采收率4%，取得了较好的现场应用效果。

以柴2-1井为例分析氮气抑水增油效果。该井是王集油田柴庄区的一口定向井，靠天然能量开发，受边水影响2013年含水率逐渐上升到99%，动液面在井口。该井分别在2013年2月4日和2013年4月20日进行2次氮气抑水增油措施，生产曲线如图8所示。可以看出该井在2次氮气抑水增油措施中，峰值日产油达到12t，平均有效期60d以上，平均日增油6t以上，累计增油1708t。

图8　柴2-1井生产曲线

4结论

1)氮气抑水增油技术的机理为：压水锥、改善油水界面、增加水相渗流阻力、降低油相渗流阻力。

2)氮气抑水增油技术适用油藏条件为：渗透率在500~3000mD的中高渗储层、地下原油黏度50~1800mPa·s，渗透率级差为2~5的非均质储层。

3)氮气抑水增油技术现场应用后取得了较好的效果，平均单井日增油2t，阶段累计增油18134t，效益可达5984.22×104元，投入产出比为1∶3.2，提高采收率4%。

[参考文献]

[1]王杰祥，王腾飞，任文龙，等.常规稠油边水油藏氮气泡沫抑制水侵试验[J].中国石油大学学报(自然科学版)，2013，37(2)：76~80.

[2]曹维福，罗琳.特低渗透油藏注氮气流体相态行为特征[J].大庆石油地质与开发，2009，28(4)：121~124.

[3]庞占喜，程林松，许家峰，等.物质平衡法在氮气压水锥技术中的应用[J].石油勘探与开发，2008，35(2)：234~238.

[4]张艳玉，吴晓东，李洪君，等.复杂小断块油藏氮气吞吐数值模拟[J].中国石油大学学报(自然科学版)，2009，33(1)：84~86.

[5]张茂林，梅海燕，顾鸿军，等.高含水油藏注氮气开采效果分析[J].特种油气藏，2005，12(6)：34~36.

[6]朱青云，兰小林.断块油田注氮气的研究与实践[J].油气井测试，2008，17(4)：55~57.

[7]巢静，姚新玲，潘国辉，等.注氮增产技术在周20区块的应用[J].石油化工应用，2009，28(2)：50~51.

[8]曹维福，罗琳，孙雷，等.特低渗透油藏注氮气流体相态行为特征[J].大庆石油地质与开发，2009，28(4)：122~124.

[编辑]帅群

[引著格式]李德儒.氮气抑水增油技术研究及现场应用[J].长江大学学报(自科版) ,2015,12(14):82~85.

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2015)14-0082-04

[中图分类号]TE357.45

[作者简介]李德儒(1974-)，男，高级工程师，现从事油田开发工作，ldr7441@sohu.com。

[收稿日期]2015-02-10