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1、超稠油水平井复合助排技术研究与应用效果分析单 位： 特种油开发公司工艺研究所答辩人： 王鸽 组 别： 采油工艺组 二一一年十一月辽河油田第 28 届青年油水井分析论文答辩会论文目 录1 技术背景 .12 作用机理 .22.1 药剂的 主要成分 .22.2 施工过程 .22.3 主要作用机理 .23 现场试验情况及应用效果分析 .43.1 杜 84-兴 H302 井实施效果 .43.2 杜 84-兴 H307 井实施效果 .53.3 推广 效果 .64 经济效益 .74.1 完周井经济效益 .74.2 未完周井经济效益 .75 结论 .71 技术背景特油公司所辖的曙一区超稠油油藏，经多年开发，油
2、井轮次偏高，产量递减严重。近年来随着水平井开采技术的不断成熟，并以其独特的技术优势，使水平井的建设规模迅速扩大。2010 年底特油公司共有吞吐水平井 154 口，占公司总井数的 13.3%，年产油达到 39.8104t，占总产量的 30%，为特油公司的持续稳产发挥了重要作用，见图 1。试 采阶 段 103.9 119.8 118.6 122.9 123.5 118.1 100.1 86.7 79.5 64.6 59.839.839.248.142.235.617.57.42.91.5 1.6 1.80.7 2.21.425.123.018.016.78.73.425.8 39.857.0105
3、.4121.4120.4125.9130.9138.9144.4147.0148.3129.7128.00204060801001201401601997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010年 度年产油量/万吨直 井 水 平 井 SAGD 蒸 汽 驱 公 司以 直 井 为 主 的产 能 建 设 阶 段 水 平 井 规 模 实 施 阶 段试 采阶 段年 度年产油量万吨直 井 水 平 井 蒸 汽 驱 公 司以 直 井 为 主 的产 能 建 设 阶 段 水 平 井 规 模 实 施 阶 段图 1 特油公司历年
4、产量构成情况随着开发的深入，水平井陆续进入中后期开采阶段，逐渐暴露出油井吞吐效果变差、产量递减幅度大等问题，见图 2。图 2 特油公司水平井各轮生产情况26642035 32413688 3841 3875 3886 3143 26820.360.45 0.45 0.410.38 0.370.30 0.33 0.340200040006000800010000120001 2 3 4 5 6 7 8 9平 均 轮 次0.000.100.200.300.400.50注 汽 量 产 油 量 油 汽 比通过对超稠油蒸汽吞吐规律和影响因素的分析认为，导致油井吞吐效果变差有两个方面原因，一是油层动用状况
5、不均，平面汽窜严重，大量地下原油得不到动用；二是地层亏空加大，地层压力下降，油层供液能力下降，表现为油井周期日产水平下降，生产期延长；三是受地下存水影响，蒸汽前缘的热水带加热温度低，影响蒸汽波及范围和利用效率。这些开发矛盾严重制约了水平井的高效开发。因此，引进新工艺、新技术，提高超稠油水平井工艺技术水平，对稳定特油公司原油产量至关重要。对于水平井生产过程中所暴露出的种种矛盾，采取了多项有针对性的进攻措施，先后试验了三元复合吞吐、综合调剖等措施手段，也收到了一定效果，但由于水平井措施费用较高，导致这些单一的化学措施投入产出比较低。在这种严峻形势下，单一的增产措施已无法解决开发过程中存在的多种矛盾
6、，因此，需要继续探索新型技术，确保水平井吞吐效果持续改善。通过前期的经验积累，对超稠油水平井生产特点进行分析，改变技术思路，确定了多种药剂协同作用的措施思路，利用药剂间的优势互补，达到改善蒸汽吞吐效果，提高周期产量的作用。2 作用机理2.1 药剂的主要成分复合助排技术的药剂主要有四种成分，其中碳酰二胺 85%、表面活性剂11%、聚丙烯酰胺 3%、引发剂 1%。2.2 施工过程施工工艺采用精细段塞式注入方式，将碳酰二胺、聚丙烯酰胺、引发剂按上述比例混合，配置成水溶液，正打入油井，注入一部分后停止注入。然后开始注入表面活性剂水溶液，注入完成后，将剩余的碳酰二胺、聚丙烯酰胺混合溶液正打入油井，最后再
7、注入 35 吨表面活性剂，所有药剂注入完毕后，正替清水 15吨，反替清水 15 吨，施工完毕后即可注汽。2.3 主要作用机理超稠油水平井周期生产末期，井底压力降低，供液能力不足，且温度下降，原油粘度升高，流动困难，表现为周期末产量低，直至生产周期结束，此时，大量的原油聚积在近井地带。下一周期注汽前，按照施工要求，将混合药剂注入井底，与近井底带的原油进行混合，其中表面活性剂能产生大量的活性泡沫，增加药剂体系的波及体积，使之与原油充分混合，降低原油粘度。随着药剂的不断注入，近井地带的原油将向油层深处流动，最后注入的表面活性剂能够与近井地带的岩石接触，改变岩石润湿性，由亲油变为亲水，减小油井生产时原
8、油在近井地带的流动阻力。随着蒸汽的注入，各组分互相配合，发挥药剂的协同效应，药剂的具体作用如下所述。2.3.1 聚丙烯酰胺作用聚丙烯酰胺共两方面作用。一是调剖作用，由于溶液中加入聚丙烯酰胺，常温下可形成液相凝胶，增加溶液粘弹性，混合溶液随蒸汽注入油层后，优先进入高渗层，填充大孔道，阻止后续注入的表面活性剂全部进入高渗层而损耗；二是可以起到增加泡沫强度的作用。2.3.2 碳酰二胺作用随着高温蒸汽的注入，当温度达到 150时，碳酰二胺分解，产生 CO2和NH3，其中部分 CO2与表面活性剂、凝胶混合，形成活性泡沫，增加蒸汽波及体积，提高蒸汽热利用率；另一部分 CO2可以溶于高温原油中，降低原油粘度
9、，并能随意进入液态活性剂无法进入的含油孔道中。NH 3溶于水后形成氨水，是一种弱碱液能与原油中的活性组分（主要是有机酸）发生反应，可以生成天然的表活剂，导致液相间界面张力降低，形成乳状液，降低整体粘度，增强流动性。并且原油中的特定组分，能与硅酸盐形成稳定的界面膜，水分子很难侵入岩石表面，碱水可以破坏原油与岩石表面的界面膜，将岩石表面的原油剥离开来，起到洗油的作用。2.3.3 表面活性剂的作用该技术中应用的表面活性剂具有两个主要功能，一是与 CO2、聚丙烯酰胺形成稳定的泡沫，起调剖作用。另一个是表面活性剂的降粘作用，由于表面活性剂的两亲性质（具有固定的亲油基团和亲水基团） ，使之易于在油水界面上
10、吸附，降低了界面张力，从而使本来不能混合在一起的油和水两种液体能够混合到一起，其中一相液体离散为许多微粒分散于另一相液体中，成为乳状液，降低原油粘度，称之为乳化降粘；另一种为破乳降粘，由于地层中的原油是与水共同存在的，超稠油含水小于 25%时为 W/O 型乳状液，当含水大于 75%时为 O/W 型乳状液，介于 25%75%之间时属于不稳定区域。而 W/O 型乳状液粘度要远大于O/W 型乳状液，表面活性剂可以降低大分子 W/O 型乳状液的界面张力，使之分散成多个小分子的 O/W 型乳状液，从而起到降粘作用。2.3.4 协同作用碳酰二胺、表面活性剂、聚合物可以形成 W/O 和 O/W 型乳状液，以
11、复合体系与近井地带原油混合，并不断向油层深处波及。由于聚合物的稠化和调剖作用，使碳酰二胺和表面活性剂不会完全进入高渗层。而碳酰二胺分解后形成 NH3和CO2，其中的 NH3为弱碱液能与原油中的有机酸发生反应，生成表面活性剂，能够与后加入的合成表面活性剂产生协同效应，使原油与注入水乳化效率提高，改变原油与后注入水的分离存在形式，以油水乳状液形式存在，采出水的同时也将油采出，缩短油井生产初期排水期。CO 2能溶于原油，大幅降低原油粘度，增加原油流动性。最后注入的表面活性剂用于改变近井地带岩石的润湿性，降低原油回流阻力。整个药剂体系起到调剖、降粘、乳化、助排、缩短排水期的功效。3 现场试验情况及应用
12、效果分析该技术于 2010 年底进入现场试验，选定杜 84-兴 H302、杜 84-兴 H307 进行现场试验，由于这两口井均为兴 I 组井，且均处于开发中后期，吞吐水平井矛盾集中、突出，主要表现为底层亏空严重，地层存水量大，具体如下图： 图 3 杜 84 块兴组水平井周期地下亏空图图 4 杜 84 块兴组水平井周期地下存水图图 5 杜 84 块兴组水平井周期地下存水图从图 3、图 4 及图 5 明显可以看出，随着轮次的增高，杜 84 块兴组水平井矛盾日益突出，水平井日产、周期产量及油气比都承下降趋势。因此选择兴组两口水平井作为试验井。-1163 327 4728 6309 8554 1304
13、4 15947 -300003000600090001200015000180001 2 3 4 5 6 7地下亏空t轮 次地 下 亏 空3510 6094 6962 9811 11590 11231 11616 050001000015000200001 2 3 4 5 6 7地下存水t轮 次2348 40735269 413232884430 40240.45 0.55 0.36 0.350.390.550.24020004000600080001 2 3 4 5 6 7轮 次产量t0.00.20.40.6油汽比周 期 产 油 油 汽 比3.1 杜 84-兴 H302 井实施效果84-兴 H302 井于 2006 年 5 月开始投产，生产兴 I 组，生产井段 1032.23-1512m，水平段长 480m。措施前已吞吐了 6 个周期，累计注汽量 53610 t，累计采油 21829t，平均油汽比 0.41。该井随着吞吐轮次的升高，注汽压力快速下降，日产水平下降，排水期长，且多次被邻井汽窜，导致水平段动用不均，影响开发效果，见图 6。因此，
