江汉油田-注氮气提高采收率研究

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1、江汉油田注氮气提高采收率研究张书平何建华摘要本文从氮气性质、氮气注入对原油性质的影响等方面着手，探讨了注氮气提高采收率机理；总结了氮气非混相驱筛选标准；通过注氮气提高采收率室内实验，进行注氮气影响因素及配套工艺技术研究；最后介绍了黄场油田黄16井区注氮提高采收率研究及水气交替注氮现场试验情况。关键词氮气；提高采收率；非混相驱；水气交替一注氮气提高采收率机理1氮气性质在常温常压下，N2为无色无味的气体。N2的临界温度为-146.80℃，熔点为-209.89℃，沸点为-195.78℃，临界压力为3.398MPa。当压力为0.1MPa，温度为0℃

2、时，N2的密度为1.25kg/m3，动力粘度为0.0169mPa.s。N2化学性质极不活泼，在常态下表现出很大的惰性。它不易燃烧、干燥、无爆炸性、无毒、无腐蚀性。氮气的密度随压力升高而增加，随温度的升高而降低。氮气粘度总的趋势是随压力升高而升高；氮气的粘度受温度的影响较小。氮气在水中的溶解性很微弱；含盐量越高，溶解度越小；压力增加，氮气的溶解度提高。氮气在原油中的溶解性也较弱，且对轻质原油的溶性比对重质原油好。氮气与二氧化碳、烟道气等气体相比，具有以下特点：①、在相同压力、温度条件下，氮气的压缩系数比二氧化碳、烟道气大。②、氮气对大多数液体

3、的溶解性差，对原油的降粘作用比二氧化碳效果差。③、氮气是惰性气体，而二氧化碳、烟道气具有腐蚀性；④、氮气气源充足且价廉，且氮气无需特殊处理，注入流程简单，副作用少，易于实施。因此注氮气开采油气技术越来越受到重视并得到迅速发展。2注氮气对原油性质的影响当氮气注入油层时，它与地层油接触，产生溶解-抽提传质过程，氮气被富化，导致气-油两相间的界面张力则会不断降低；而地层原油性质因溶解氮气或逐渐失去轻烃和中间组分而发生变化。通过对黄35-1井潜43原油体系进行注入氮气对原油性质的影响实验研究，得出以下结论：①、随着氮气注入比例的增加，重质组分比例越

4、来越少，原油越来越轻。②、在饱和压力下地层原油粘度、密度明显下降。③、地层原油体积膨胀能量增大，且注入氮气比例越大，原油膨胀能力越强。④、原油体系的饱和压力升高。⑤、原油体积系数注入氮气后增加约9.48%。⑥12、随注入氮气摩尔百分含量的增加，原油溶解气量逐渐增大。这表明注氮后原油体系的弹性能增加，有利于保持地层压力。3注氮气提高采收率机理从氮气驱替机理分，注氮提高采收率可分为氮气混相驱和氮气非混相驱二种类型。3.1氮气混相驱氮气混相驱是多次接触混相过程，其主要机理是：在高压下通过蒸发作用从原油中提取轻烃和中间烃，达到与原油混相。氮气与原油

5、的最低混相压力（64MP）很高，所以氮气混相驱一般只适应于深层油藏压力高的油藏，另外要求原油中轻烃含量高。3.2氮气非混相驱氮气非混相驱包括单纯注氮气非混相驱、水气交替注氮非混相驱等多种形式。氮气非混相驱机理主要体现在以下几方面：①、氮气压缩系数大，注入氮气可有效补充地层能量和保持油藏压力,且由于氮气有良好的膨胀性，使其具有良好的驱替、气举和助排等作用；氮气能进入水难以进入的低渗透层段和小孔道，水驱后留在油层中的不可动残余油随氮气进入而替换出小孔道，使残余油饱和度变小。②、氮气对原油有限量的蒸发和抽提作用。注入氮气与油藏原油接触过程中，原油

6、中的中间烃产生蒸发、氮气产生抽提作用，气相不断被富化，注入气体更易产生近混相作用，提高驱油效率。③、氮气部分溶解于原油，有一定的使原油膨胀作用和降低原油粘度作用。同时,氮气溶解使原油体积膨胀，膨胀油将水挤出孔隙空间，使排驱的油相相对渗透率高于吸吮时的水相相对渗透率，发生相对渗透率转换，形成有利的油流动环境。注入氮气后，氮气在开采压力下降过程中产生溶解气驱作用。水气交替注氮气提高采收率，除以上氮气非混相驱提高采收率机理外还有其特殊性。气水交替方式注氮把水驱和气驱的优点有效地结合在一起，不仅可以改善由于气水粘度差异造成的粘性指进，使驱替前沿相对

7、均匀，而且由于渗吸作用，对低渗透层剩余油的驱替更有利。水相主要驱扫油层中下部，注入的气相由于重力分异作用向上超覆主要驱扫油层上部，气液交替驱扫不同含油孔道，有效提高驱油效率。二氮气非混相驱筛选标准在广泛调研国内外开展的氮气驱主要是氮气非混相驱的现场试验情况基础上，参照J.J.Taber12制订的非混相气驱筛选标准和KLINS制订的二氧化碳非混相驱筛选标准，结合氮气非混相驱室内实验研究成果，综合制订了江汉油田氮气非混相驱的油藏筛选标准（表1）。表1氮气非混相驱油藏筛选标准（江汉油田）油藏地质流体参数推荐的标准Ⅰ推荐的标准Ⅱ原油密度≤0.849

8、8≤0.8498粘度，mPa.s≤100，最好≤10≤100，最好≤10成分轻烃的高百分比轻烃的高百分比油藏含油饱和度，%≥40≥40地层类型砂岩或碳酸盐岩，允许有少量裂缝砂岩或