齐40蒸汽驱伴生气回注油藏效果分析.doc

齐40蒸汽驱伴生气回注油藏效果分析摘要：辽河油田稠油开发方式多种多样，如蒸汽驱、sagd、火驱等，取得了较好的采收效果。但其开发过程的伴生气体出现了以硫化氢和二氧化碳为特征的酸性气体，其分布几乎覆盖了所有稠油热采区块，对油田生产构成危害。如何合理治理这些酸性气体、达到降害增效的效果十分重要。试验研究表明，把稠油开采过程的伴生气体收集后再回注到油藏中进行循环流动，既可以减少污染物排放，又可改善开发效果，是一项变害为利、安全环保生态工程。关键词：蒸汽驱；sagd；酸性气体；驱替试验前 言辽河油田是中国最大的稠油生产基地，开发技术走在世界前列，开发方式多种多样，如蒸汽吞吐、蒸汽驱、sagd、火烧油层等，取得了较好的开发效果。但是伴随着稠油热采过程，其伴生气体出现了较高浓度的以硫化氢和二氧化碳为特征的酸性气体，其分布几乎覆盖了所有稠油热采区块，特别是蒸汽驱区块，h2s和co2浓度很高，严重威胁到油田的安全生产和油区的生态环境。目前，辽河油田硫化氢的地面处理方法包括简单的碱液吸收以及固体吸附剂的干法脱硫，这些处理方法，多是硫化氢的单纯处理，而且蒸汽驱气体中co2浓度大多超过59%，脱硫处理后的气体不具可燃性，排放到空气中又会造成co2环境污染，每年的治理费用相当庞大。而从世界范围来看，针对石油和天然气生产过程产生的酸性气体处理技术可归纳为两类：一是酸气的地面处理方式，主要有干法脱硫和湿法脱硫两种方式；二是把产出的酸气再回注地层1。针对上述情况，本项研究以齐40蒸汽驱为目标区，提出了伴生气体回注油藏提高原油采收率方案，主要是把稠油开采过程的伴生气体收集后再回注到油藏中进行循环利用，既可以减少有害气体排放，还可以提高原油采收率。因此它是一项变害为利、安全环保生态工程。1 齐40酸性伴生气体的组成及油藏特征通过对硫化氢气体的跟踪检测，发现辽河油田含硫化氢气体集中分布在西部凹陷稠油热采区块，例如高升、欢喜岭、小洼、冷家等地区。从成因来看，都是伴随着油藏热采过程形成的，属次生硫化氢气体234，由含硫有机质水热裂解和硫酸盐热还原生成5，其中蒸汽驱产生硫化氢的浓度最高（表1）。2010年1月对齐40蒸汽驱的10个站统计表明,齐40蒸汽驱一天产气量大约为110103m3，其中h2s浓度主要分布范围在30006000ppm，co2浓度范围在70%90%。表1 西部凹陷稠油热采不同方式硫化氢含量统计表开采方式地 区井 号h2s，ppmco2，%硫醇+硫醚，ppm蒸汽驱洼38块洼365313123079.23106.11齐40块10-0293271581.2391.23蒸汽吞吐齐40块2-2310710.9910.5sagd 杜84块平43503279.5333,71火驱杜66块464021813.6812.9齐40块于1987年进行蒸汽吞吐开发，1998年转蒸汽驱后，前后经历了三个阶段：热连通阶段、蒸汽驱阶段、蒸汽突破阶段。这期间，油层温度不断上升，转驱5个月后油层温度为132。在蒸汽驱替阶段，油层温度最高可达220，蒸汽突破阶段油层的温度普遍升高，并在一定区域内形成较稳定的温度分布。现在生产井井底温度一般在100210，油层压力1.0mpa3.0mpa。20的原油密度为0.9826g/cm3，50地面脱气原油粘度4923mpas，凝固点2，含蜡量5.60，胶质沥青质含量47.62。原油饱和烃含量为29.26；芳烃含量为34.70；非烃含量为18.93；沥青质含量为17.10。2 酸气回注地层室内试验酸气回注是一种气体处理工艺过程，即将所处理的酸性气体压缩到足够高的压力后通过井筒注入所选定的地层67。回注的地层通常是密闭性很好的水层或废弃的生产层，把酸气永久保存地层内，也可以是正在开采的地层，用以气驱开发方式提高采收率。我们的研究是利用蒸汽驱过程中产出酸气回注油藏来提高采收率的酸气处理方式。（1）地层原油与co2、n2高压物性试验co2提高原油采收率的机理是注入co2后，能使原油膨胀，降低原油粘度，减少残余油饱和度，从而提高原油采收率8910。a 实验仪器及设备实验仪器有高压物性pvt测定仪（图1）、高温高压落球粘度计、高压电动泵、色谱仪等。2153461、2 高压计量泵 3 储样器（井下取样器或配样器） 4 pvt容器 5、6 恒温浴图1 pvt流程图b 实验用及复配用气的组成实验用的原油是齐40-40-59井的原油，20的脱气原油密度为0.9845g/cm3，常压下粘度为4010.2mpa.s，实验用气体为co2和n2，试验温度为120。c 地层原油配制将一定量的齐40-40-59井油样加入到高压物性pvt测定仪中，加热至地层温度120，然后在饱和压力下（15.7mpa、18.4mpa）分别在pvt筒中搅拌，加压至地层压力，测得原油的饱和压力及溶液的气油比，如果饱和压力与地层原油实际饱和压力不等，则相应调整pvt筒中原油的溶解气量，直到相等。d 地层原油高压物性参数的测定将配制好的的地层原油进行pv关系及一次脱气实验，在高于饱和压力下（22mpa、25mpa）一次脱气至地面压力，测定原油的pvt参数如表2：表2 原油的pvt参数气体组成饱和压力，mpa原油粘度，mpa.s体积系数压缩系数mpa-1收缩率，%一次脱气气油比，m3/t气体平均溶解系数，mpa-1地层原油密度，g/cm3n215.7856.31.0684100.9510-56.4048.3200.53230.9204co218.4335.51.229780.9510-518.67778.984.4220.9162e 地层原油高压物性多级脱气及粘度测定将进行完单级脱气后原油进行多级脱气即衰竭压力实验，测得相应原油物性参数：各级衰竭压力下原油的体积系数、气油比、原油密度、原油粘度。见图2（图中系列1为co2，系列2为n2）。地层原油注入气量与压力关系地层原油体积系数与压力关系原油密度与压力关系原油粘度与压力关系图2 原油物性参数与压力关系f 实验结果分析随着注气量的增加，地层原油饱和压力、体系系数、溶液气油比增加、地层原油粘度降低。且注气量越大、地层原油高压物性变化越大；在相同条件下，注入co2使地层原油高压物性变化幅度大于n2气体，co2驱比n2驱效果好。（2）蒸汽驱条件下硫化氢的溶解度实验伴生气回注蒸汽驱油藏后，硫化氢的溶解度如何，能否被油藏矿物吸附一部分或全部，达到消除部分或全部硫化氢的效果，是我们关心的主要内容。齐40蒸汽驱目前油藏压为2.5mpa，蒸汽带温度210左右，井间低温带80左右。为此，我们模拟齐40蒸汽驱油藏条件，注入一定量的硫化氢气体，分别在常温常压下4h、80常压下4h、100常压下、1501.5mpa下、2102.5mpa下和2105mpa下测定反应釜排出气体中硫化氢的浓度。见表3。表3 模拟蒸汽驱油藏条件下硫化氢溶解度试验结果试验条件20常压下4h80常压下4h100常压下1501.5mpa2102.5mpa2105mpa硫化氢浓度,%0.0024.8326.0356.1266.1316.129实验结果表明，随着温度增高，硫化氢分子摆脱水分子的作用逃逸到气体中，导致硫化氢浓度迅速增高；地层水中的铁离子、储层矿物等对硫化氢有一定的吸附作用，但对硫化氢浓度减小的作用不大；模拟试验结果和现场实际测试结果吻合，即温度场高的地方其硫化氢浓度高，温度场低的地方其硫化氢浓度低。（3）伴生气回注油藏室内实验模拟稠油油藏蒸汽驱条件，用二氧化碳气体进行驱替实验，通过实验，观察伴生气中二氧化碳组分的驱油效果。实验分三组进行，分别是纯蒸汽驱驱油、蒸汽+co2（气汽比1:2）复合驱驱油和蒸汽+co2（气汽比1:1）复合驱。试验结果见图3。图3 齐40-40-59井不同方式的驱油效率曲线室内实验结果表明，不同气汽比的蒸汽+co2复合驱比单纯蒸汽驱在一定程度上略有提高驱油效率的作用，预示着酸气回注油藏会产生一定的提高采收率的效果。（4）岩石酸敏性评价通过齐40块岩石酸敏性试验对伴生气体回注引起储层渗透率的改变进行预测，实验结果如表4。由于伴生气体主要成分为co2，co2注入储层后，首先溶解于地层水中使ph值下降，地层水呈弱酸性，导致矿物部分溶解，使孔隙度增加，渗透率上升。溶液中的离子化合生成新的矿物，超出溶解度后生成沉淀，沉淀堵塞了孔隙或喉道，使孔隙度、渗透率下降。另外，在压差作用下，孔隙喉道中微粒的运移也将使渗透率进一步下降。总之，储层物性的改变取决于这些因素的综合影响。表4 岩石酸敏性评价数据样品编号孔隙度%空气渗透率10-3m2盐酸浓度%酸化前渗透率10-3m2酸化后渗透率10-3m2酸敏指数%酸敏程度12-425.251680.131283.80955.71233.53强酸敏20-827.121240.561270.86544.78636.8强酸敏26-731.38365.34125.1273.98822.22中等偏强酸敏3 几点认识（1）辽河油田稠油蒸汽驱二氧化碳含量普遍较高，由于二氧化碳的特殊性质易于改善原油物性参数，是理想的用于气驱开发的气体，充分利用这些伴生气体是寻求油田开发新的模式。（2）通过n2、co2与齐40块地层原油pvt测量分析，注入co2对于原油中溶解气量增加，原油粘度降低，地层原油体积膨胀等高压物性变化幅度大于n2，更有利于降低残余油饱和度，提高原油采收率。（3）蒸汽驱内硫化氢的溶解度很小，储层矿物等对硫化氢的吸附有限，回注油藏的硫化氢浓度不会降低。但硫化氢在驱内封存与地面处理比较，利大于弊。（4）酸气回注有两种方式，用于气驱开发和地层埋存。酸气用于气驱开发是酸气治理的一种过渡模式，酸气封存地层是解决酸气治理的最终模式，两种方式要统筹考虑。参考文献：1 john j，carroll，等. 酸气回注酸气处理的另一途径p.天然气工业，2009，10.2 戴金星.中国含硫化氢的天然气分布特征、分类及其成因探讨j.沉积学报,1985,3(4):109120.3 朱光有,张水昌,梁英波,戴金星.四川盆地h2s的硫同位素组成及其成因探讨j.地球化学, 2006，35(3):432442.4 樊广锋，戴金星，戚厚发.中国天然气地质学（卷一）m.北京：石油工业出版社.1992：31-33.5 吴拓，杨俊印，等.稠油注蒸汽开发区块h2s成因研究j.特种油气藏，no.3 2008：80-836 周静，陈京元，等.酸气回注井筒流动模型 j.天然