1、氮气（泡沫）压锥增产技术,中海油田服务股份有限公司,中海石油有限公司采油工艺培训交流会,（2004年9月）,二、注氮气（泡沫）压锥原理三、氮气泡沫压水锥技术的应用,一、水/气锥产生机理及危害,内 容,1、水/气锥的形成,1）有强气顶或强边底水油藏，油气或油水界面无致密隔层；2）油层降压开采或注采比失衡 （欠注或压力补充不足），导致油层压力亏空，尤以近井带严重（压降漏斗）。,3）在井筒附近形成较大的垂向油气或油水压力差；4）垂向压差作用下，气顶、底水垂向向井筒伞状锥进，形成气锥/水锥。,1、水/气锥的形成（续）,油井气锥示意图,历年水锥加剧动态,1）一旦锥尖突破到井筒，油井产水量、产气量迅速上升
2、。,2、水锥、气锥的危害,2、水锥、气锥的危害（续）,2）垂向压差是气锥、水锥的决定因素：对于有气顶、油气合采的井（如JZ93），需要合理控制生产压差和产气量，否则，一旦气顶弹性能量大量衰竭，下层的油将采出困难，原油采收率低；对于强底、边水油藏，初期配产有一个最佳值和极限值，生产不能超过极限值，否则稳产期短，损失大量可采储量。 例子：华北任丘油田，大底水裂缝性油气藏。78年开发，初期为了要产量，几乎每口井都是千吨井，峰值年产量达1500万吨，致使底水快速锥进，目前含水95以上，平均单井日产油5吨左右，采收率33。如果适当控制产量，减缓水锥，采收率可达40以上。（政治因素）,3、W114油田水锥
3、情况,油田属于强底水驱动，降压开采，油水界面逐年上升；,A14井压降2MPa；,A14井模拟拟合的水锥形态（X、Y剖面）。,1.钻后底水油藏储量比例大（6700万方，占总储量的40）油柱高度低。平均底水油藏油柱高度北区、南区小于10m；西区15m左右。,2、构造平缓，边水推进快，易形成次生底水油藏，边水推进速度北、南、西区分别为2.6m/d、3.2m/d和5.7m/d。稠油，油水流度差异大。,生产过程中极易形成（次生）底水水锥,4、QHD32-6的水锥情况,目前西区E平台的底水及次生底水的锥进严重，03年底只剩4口低含水井（共24口井），生产形式严峻。,一、水/气锥产生机理及危害三、氮气泡沫压
4、水锥技术的应用,二、注氮气（泡沫）压锥原理,内 容,在（水锥井）油水界面或（气锥井）油气界面注入氮气泡沫剂关井开井采油，多周期吞吐。,1、压水/气锥过程,2、压水锥机理,1）向油井较长时间高压、大排量注入105数量级标方的氮气，近井区域快速升压。注入气体不但弥补近井带压力亏空，还形成升压漏斗，促使近井带水锥下移。2）注入及关井期间，由于重力分异作用，纵向上气体上移， 油、水下移，形成次生气顶及新的气油、油水界面，近井带形成原油富集区域。,2、压水锥机理（续）,3）泡沫剂是亲水的表面活性剂，大部分进入含水高区域。氮气在多孔介质中被泡沫剂捕集，形成气泡， 由于气泡的“贾敏效应”或 “气阻效应”，使
5、泡封堵渗流通道。,4）含油饱和度是影响泡沫形成及阻力大小的关键因素。当油层中含油饱和度(So)低于20时，也即高含水的水锥带形成泡沫；So小至0时，泡沫阻力或压力梯度最大。(泡沫粘度在地下可达100mPa.s以上，泡沫阻力因子是水的100倍多）,2、压水锥机理（续）,含油饱和度与阻力因子关系曲线,含油饱和度对泡沫形成的影响,5）泡沫阻力与含油饱和度的关系,岩石中不存在“泡沫相”，由气液两部分组成：气相（液膜中少量液体将气泡分开）；液相（充填了自己的孔隙网络）。泡沫不改变水的相对渗透率（Krw）和饱和度（Sw）的关系，但是泡沫“锁住”气体的移动，强迫气体聚积，驱出水，降低Krw(Sw)。用方程表
6、示：,2、压水锥机理（续）,6）泡沫对水渗流的影响,当泡沫以一个大系数降低气体相对流度rg时，Sw必须下降（因此Krw(Sw)下降）以保持气流的流动速度比。假如降低rg足够大，Sw会降得很低，以致Krw为零。比如，在150md-300md Berea砂岩中，以高达250000的系数降低气体流度，Sw降低到17%时，Krw降低到0.00005。,fw=任意一点，水的流动速度与总流速之比w=水的粘度rg=气体的相对流度,2、压水锥机理（续）,7）在压锥期间，水锥被压低到一定高度，同时，水锥带是泡沫的富集区域，是水渗流的高阻力区域，在合理的生产压差下，气泡稳定在多孔介质中，阻挡底水锥进；另外，由于达
7、不到混相，注入氮气能降低水相相对渗透率。从而降低产出液含水。,8）氮气不溶于水，很少溶于油，且具有良好的膨胀性（其压缩性是CO2的三倍），在生产期间，其高弹性能一方面可以驱替原油，另一方面补充地层压力，减缓近井带由于原油的产出导致的压力下降，从而减缓底水锥进。,2、压水锥机理,因此，重力分异、气顶、泡沫阻力、降低水相流度、氮气的高弹性能等是氮气压水锥降水增油的主要原因。,3、氮气泡沫压气锥机理,基本原理与压水锥相同。气锥带含油饱和度低，氮气泡沫在气锥带大量产生。生产期间，氮气泡沫带锁住气锥，阻止气锥下移，从而降低产气量，增加产油量。,一、水/气锥产生机理及危害二、注氮气（泡沫）压锥原理,三、氮
8、气泡沫压水锥技术的应用,内 容,1)油田总体情况：块状砂岩巨厚底水油藏，埋深1000-1300m，厚度3060m，水体是油体10倍多，50OC脱气原油粘度10000mpa.s。油田峰值年产油100万吨。由于底水能量充足，加上油田采用蒸汽吞吐多周期开采，油层大幅度降压，不到10年，底水上升近40米（射孔段几乎全部水淹），综合含水92.7,采收率10。,1、胜利单家寺油田单井压水锥作业情况,2）试验及推广应用情况：“十五”期间试验10口井注氮压锥并推广。统计98-03年间，累计进行21口井(一个井组)的压水锥作业。单井压锥氮气量14万标方，泡沫剂约5吨，蒸汽量3000吨。作业后，除一口井未增产外，
9、20口井均增油降水，累计增油29000t，平均单井增产1388t。,3）油井情况，2-38-16井，纯油层厚约36, 油水过渡层厚约13，水体厚约60的。,4)注氮压锥参数：向油层注入氮气控制底水锥进为重力稳定非混相驱过程。注氮过程中不生产，直到水锥下降到油水界面1172.6 时为止（试验前1153）。,4)注氮压锥参数（续）：考虑四种注氮速度(2003/、4003/、6003/、8003/)进行模拟。,5）2-38-16井三个周期的产能预测：注氮气与未注氮气相比,单井日产油、周期产油均有明显上升,注氮三个周期结束后,预计增产原油2659,提高采收率2.6%,少采水8383。,6）注氮气方案:
10、,a、压水锥阶段，以6003/h的注入速度向井中注氮10天；b、热氮混注阶段,由环空注氮气,油管注蒸汽同时注10天,蒸汽3000,氮气注入速率为4006003/；c、焖井及生产：注后焖井5天,然后开井生产,直至油汽比接近经济极限（0.25）,视生产动态转入下一周期。,7）2-38-16井注氮气压水锥作业效果：,与上周期生产指标相比，油井生产周期延长一倍(由109天上升到222天);周期增油764(由1311上升到2075),按15%递减计算,措施增油961;周期含水率下降了8.5%;油汽比由0.3上升到0.54。,综合含水率平均下降9.9%；平均增油 8.0/；累计增油14285吨；油汽比由0
11、.25（极限）上升到0.56,且周围井也出现了不同程度的含水下降和油量上升。,8）“十五”期间，继续进行10口井氮气压水锥作业，取得显著的经济效益：,2、华北雁岭油田整体压水锥情况,油田情况：潜山油藏，埋深28003100米，储层为古生界裂缝性碳酸盐岩具厚块状轻油油藏，具有较强的底水层，油水界面无致密隔层。在雁岭油田的北山头，选择了一个注氮气先导试验区，一口注气井（雁33井），周围5口生产井及六口观察井。试验前，采出程度16.5，底水锥进水淹体积达90，含水97.9%，仅在构造顶部有纯油带。,注氮情况：由顶部雁33井注氮，周围生产井关井，累积注入2122X104Nm3。在重力分异及氮气驱替作用
12、下，形成气油界面、油水界面，在构造顶部形成人工气顶，周围5口井测到气油界面，在气油、油水界面之间形成了约47m的富集油带，在富集油带的采油井开井采油。作业结果：先后有10口井开井生产，累积产油4.65万吨，尤其在最初半年，7口生产井累积产油1.68万吨，平均日产油75吨，平均含水下降至86.7，取得了显著的降水增油效果。,注氮气控制底水锥进技术, 是一种能在巨厚块状底水油藏生产中控制底水锥进、提高采收率的有效手段。充分利用氮气的膨胀性和驱油时弹性能量大的特性,能保持地层压力, 延长生产时间,改善开发效果。建议在QHD326、W114等边底水锥进严重的油田开展氮气压锥技术的应用。,结论及建议,谢 谢,
