[00128868]特超稠油开采新技术研究与应用

1.任务来源 该项目来源一是中石化重点科研攻关项目“特超稠油开采关键技术研究”，项目编号P07055；二是胜利分公司科技攻关项目“CO2改善特超稠油开采效果技术研究”，项目编号YKS0703。 2.应用领域和技术原理 该项目属于油气田开发应用领域，主要针对胜利油田稠油难动用储量的开发而进行攻关研究的。胜利油田难动用稠油储量主要为中深层（大于1200米）特超稠油油藏和薄层稠油油藏，储量达到8500万吨，其中特超稠油油藏稠油在地层温度条件下稠油粘度大于10万mPa.s，性质接近于沥青，不具备流动性；薄层稠油油藏油层厚度低于5米，注入蒸汽在油层条件下热损失大，以上两类油藏采用现有的开发技术无法实现有效动用。本项目主要是针对于以上矛盾开展研究，通过四年的攻关研究，形成以HDCS（水平井+油溶性降粘剂+二氧化碳+蒸汽）吞吐和双水平井蒸汽驱（双水平井驱泄结合）为主导开采工艺，成功地实现了特超稠油油藏和薄层稠油油藏的有效动用。 特超稠油油藏由于稠油粘度高，流动性差，采用现有热采工艺油汽比低于0.15，无法实现有效动用。由于特超稠油高屈服值和启动压力，导致注汽压力高，干度低，注汽质量差；油藏中加热范围小，泄油半径低，渗流阻力高，导致热采开发效果差。针对以上矛盾研究利用HDCS（水平井+油溶性降粘剂+二氧化碳+蒸汽）技术实现特超稠油的有效动，水平井增大同油藏的接触面积和泄油面积；油溶性降粘剂在油藏原始温度条件下可有效降低稠油屈服值，大幅度降低稠油转变成牛顿流体的临界点，降低注汽启动压力1～2.7MPa；二氧化碳大幅度降低稠油粘度，增加稠油体积膨胀系数和热膨胀系数，二氧化碳对特超稠油降粘率达到95%以上，大幅度降低稠油渗流阻力，增加稠油泄油半径，二氧化碳溶解入稠油体积膨胀10%以上，热膨胀系数增加1.5倍，大幅度增加吞吐的弹性驱替能量。在吞吐回采过程中，油溶性降粘剂和二氧化碳同蒸汽相结合大幅度提高热水的驱替效率，油相相对渗透率提高0.4～2.7倍以上，显著提高吞吐开发效果。 胜利油田特超稠油油藏和薄层稠油藏由于油藏埋藏深（大于1200m）、油层厚度较薄（低于12m），无法采用SAGD的方法进行开发和提高采收率。针对以上矛盾开展以双水平井驱泄结合为主导的蒸汽驱模式，在吞吐开发的基础上，形成一定的热连通，通过氮气泡沫、温敏凝胶等手段对注汽剖面进行调整，利用蒸汽的驱动力和超稠油的重力实现连续驱替，大幅度提高超稠油油藏和薄层稠油油藏采收率。 项目通过开展特超稠油胶体微观结构分析，探索其高粘度、高启动压力的微观机理；开展特超稠油启动压力、流变特性、相渗规律的分析研究，认识特超稠油在油藏条件下的渗流规律；开展二氧化碳、高温驱油剂、油溶性降粘剂改善吞吐开发效果机理研究，明确蒸汽化学剂对特超稠油物性、洗油效率、波及效率的影响；研究双水平井化学辅助驱泄结合蒸汽驱提高采收率技术，优化开发方式的经济技术界限；配套完善热采水平井工艺技术，研制水平井均匀注汽工艺技术和热采生产井井下流温流压测试技术，以此为基础完善特超稠油水平井试井解释分析技术。利用项目的研究成果形成配套的油田开发技术，从而实现特超稠油油藏和薄层稠油油藏有效动用和提高采收率的目标。 3.性能指标 ⑴胜利油田中深层特超稠油油藏和薄层稠油油藏实现有效动用，采油速度大于3%，吞吐油汽比大于0.72； ⑵通过双水平井化学辅助驱泄结合蒸汽驱的开发方式采收率达到45%。 4.与国内外同类技术比较 国内外其他油田目前对于中深层（大于1200米）特超稠油油藏（油藏温度下粘度大于10万mPa.s）没有动用的先例，以水平井+二氧化碳+油溶性降粘剂+蒸汽为主导的特超稠油开采工艺方式未见报道，以双水平井化学辅助驱泄结合蒸汽驱的开发方式提高特超稠油油藏和薄层稠油油藏采收率未见报道。 通过对《中国石油文摘》(CPA)、《中文期刊》(ZWQK)和《美国石油文摘》(PA)等数据库中检索出的文献进行分析对比，得出如下结论： ⑴在特超稠油微观胶束的结构特征的研究方面，对特超稠油四组分形成胶体形态进行分析，在稠油裂解加氢催化技术方面已有报道，但是针对特超稠油流动能力的高启动压力、高粘度的主导机理，未见相关报道。 ⑵针对二氧化碳改善特超稠油热采开发效果机理研究，利用二氧化碳改善稠油油藏热采开发效果，已有相关报道，但是针对超稠油的CO2、油溶性降粘剂改善吞吐开发效果机理研究，提高热采开发效果，报道相对较少。 ⑶针对双水平井驱泄结合开发特超稠油油藏，就水平井开采稠油或超稠油，同时注CO2技术已有相关报道，对于双水平井注入、开采技术也有相关报道，考虑二氧化碳、油溶性降粘剂的作用，对特超稠油水平井井组井距、井网布置进行优化，对吞吐生产的经济界限进行优化研究等未见相关报道。 科技查新结果显示，通过该项目攻关，形成了胜利油田独具特色的特超稠油开采技术，项目整体水平达到国际先进水平，其中部分关键技术处于国际领先水平。 5.成果的创造性、先进性 通过扎实细致的基础研究和大量的现场实验，本课题在特超稠油油藏、薄层稠油油藏开发工艺方面取得了突破性进展，形成以下成果： ⑴从分子角度解释了特超稠油物性特征。首次建立了胜利油田特超稠油粘度、屈服值同四组分、偶极矩之间的关联式，从分子层面解释特超稠油高屈服值、非达西流型的根本原因。 ⑵首次提出采用“水平井+油溶性降粘剂+二氧化碳+蒸汽”的方式开发特超稠油，利用SARA的方法对不同组分协同作用的微观机理进行研究，明确了不同组分的主导机理，优化吞吐的经济技术界限，实现了中深层特超稠油油藏的有效动用。 ⑶首次提出采用双水平井化学辅助驱泄结合蒸汽驱的开发方式提高超稠油油藏和薄层稠油油藏采收率。系统研究了双水平井转驱时机、井网井距、注采强度，确定了双水平井蒸汽驱的经济技术界限。 ⑷首次系统研究了特超稠油相渗规律的数学模型。开展特超稠油流型温敏特性研究，开展不同温度条件下油水相渗规律、化学辅助热水相渗规律研究，确定相渗规律的数学模型。 ⑸首次研制成功具有自补偿功能的均匀注汽工艺管柱，建立均匀注汽管柱组合优化方法，大幅度提升热采水平井水平段的吸汽率；研制了直读式流温流压在线测试仪与注汽井直读式双参数测试仪，为热采井生产工艺参数调整提供了可靠的依据。 6.作用意义 2007年开始，依托该项目的研究成果，胜利油田实现了包括特超稠油、薄层敏感性稠油在内的0.85亿吨储量的有效动用，新建产能136万吨。07年以来累计产油331万吨，新增销售收入99.3亿元，新增利润41.7亿元。其中在单113区块、郑411区块、坨826区块累积完成171个吞吐周期，平均周期生产时间168d，累计油汽比0.72，取得良好的开采效果。 7.推广应用的范围、条件和前景 胜利油田未动用稠油储量1.6亿吨，其中原油粘度超过10×104mPa.s的特超稠油储量5108万吨，占未动用稠油储量的32%，薄层敏感稠油油藏4860万吨，占未动用储量31%，稠油油藏是胜利油田主要的未动用资源之一。依托该项目的研究从技术上确保胜利油田1.6亿吨稠油未动用储量的有效动用，预计胜利油田稠油每年新建产能60万吨以上，实现稠油开采产量的稳定，对胜利油田“硬稳定”战略起着至关重要的作用，并为其持续稳产高产做出了重要贡献。 该成果为国内类似区块的开发提供技术支持，国内符合该技术推广应用的储量在6.2亿吨以上，通过该成果的推广应用可新增年产量1500万吨，大幅度地缓解国内石油供需矛盾，确保国家经济社会发展的安全。