塔河油田单井注氮气采油技术现场应用

高的部位没有采出（阁楼油）［2-3］。塔河油田于 2012 年成功引入了注氮气采油技术，由单井注气先导实 验至 2014 年单井注气全面推广，注氮气采油技术在 现场实践中取得了良好效果。
1 剩余油分布及注氮气采油机理
1.1 剩余油分布 塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏既有与底水沟
作者简介：黄江涛，1983 年生。2005 年毕业于中国石油大学（北京）石油工程专业，现主要从事油气田开发研究和采油、采气的现场管理 工作，工程师。电话：0996-4688455。E-mail：huangjtt119@。通讯作者：周洪涛，1969 年生。主要研究方向为提高 原油采收率、胶体与界面化学、油气田开发工程、油田化学，副教授。电话：0532-86981901。E-mail：zhouht@。
3 注氮气采油的选井
通过对已注氮气井的综合分析，总结了选井经 验：阁楼储集体发育是选井的重要条件，包括井周 构造高部位发育的储集体和水平井水平段上发育的 储集体等类型；溶洞型储集体比裂缝型储集体注氮 气效果好，适合展开多轮次注氮气；区域物质基础 好，剩余可采储量高，注氮气效果较好。
结合动、静态资料确定储层特征，依据构造特征
2012 年 2 月开始注入液氮 755 m3，当轮次增油 达到 2 659 t，注水替油效果明显改善。试验结果分 析认为：单井注氮气，氮气可以进入油藏顶部，将顶 部阁楼油开采出来，实现大幅度增油。 2.2 推广阶段：气水混注
在 TKA-1 井油藏评价获得成功的基础上，塔河 油田开始进一步推广注氮气采油技术。由于液氮费 用比较高，因此有必要研究“低成本、高收益”的技 术方案。
2012 年底塔河油田先后选取其他 4 口注水替油 失效的井进行注氮气采油。至 2013 年初，4 口井均 评价效果较好，日增油能力达到 95 t。同时 TKA-1 井 第 二 轮 次 注 气 评 价 也 取 得 较 好 效 果。 至 2013 年底共有 18 口井进行了注氮气采油，年增油达到 16 987 t，增油效果显著。
Field application of oil recovery technique by nitrogen injection in single-well in Tahe Oilfield HUANG Jiangtao1, ZHOU Hongtao2, ZHANG Ying1, LU Shijuan1, TANG Yanbing1, YANG Bo3
（2）水平段上型：该类型油井的水平段钻遇储集 体的中下部，油水界面随着油藏的不断开发而升高， 造成水平段水淹；水平段上的储集体是剩余油富集 的区域，通过注氮气形成次生气顶，可以补充剩余油 弹性能量，平衡底水能量，有效驱替剩余油至水平段 溢出口。
（3）裂缝 - 溶洞型：该类型油井没有钻遇溶洞型 储集体，通过天然裂缝或人工改造裂缝沟通溶洞储 集体中下部，开发后期油水界面淹没地层与井筒间 连通通道，溢出口之上富集剩余油。
塔河油田单井注氮气采油技术现场应用
黄江涛 1 周洪涛 2 张 莹 1 芦世娟 1 汤妍冰 1 杨 博 3
（1. 中国石化西北油田分公司，新疆乌鲁木齐 830011；2. 中国石油大学（华东），山东青岛 266580； 3. 中国石油长庆油田分公司第五采油厂，陕西西安 710200）
引用格式：黄江涛，周洪涛，张莹，等 . 塔河油田单井注氮气采油技术现场应用［J］. 石油钻采工艺，2015，3（7 3）：103-105. 摘要：塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏经过多年开发后，底水锥进、油水界面抬升，剩余油主要以阁楼油形式富集。现场实 践证实注氮气采油开发碳酸盐岩缝洞型油藏是可行的，能有效动用阁楼型剩余油，并且在实践中总结了注氮气采油的选井经 验，建立了高效注气井分类模型，为同类碳酸盐岩缝洞型油藏开发提供了参考依据。注氮气采油技术是一种高效提高采收率的 技术手段。 关键词：碳酸盐岩；缝洞型油藏；注氮气；选井条件；采油机理；经济效益 中图分类号：TE355.3 文献标识码：B
2014 年，塔河油田不断推广单井注氮气采油， 1—9 月新增注氮气采油井共 18 口，阶段增油 4.07 万 t。目前，塔河油田注气井总井数达到 36 口井，总 地质储量为 2 316 万 t，至 2014 年 9 月底累积增油达 到 5.87 万 t，提高油井原油采收率达 0.3%，见表 1。 注氮气采油技术成为碳酸盐岩缝洞型油藏增油上产 的又一技术手段。
黄江涛等：塔河油田单井注氮气采油技术现场应用
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和连通特征对注气井进行分类，结合注气后评价效 果，初步确定四类高效注氮气采油井：残丘斜坡型、 水平段上型、裂缝 - 溶洞型、相对定容型。
（1）残丘斜坡型：该类型油井的井周残丘、斜坡 发育，钻遇溶洞型储集体，底水发育，溢出口位于储 集体中、下部位，底水锥进淹没溢出口，油水界面之 上大量阁楼油富集，进行注氮气采油效果较好。
TKA-1 井先导试验注液氮成本为 5 300 元 /m3， 首轮注入液氮 755 m（3 相当于体积氮气 1 600 m3）的 费用高达 400 万元。塔河油田经过探索研究，以空 气为气源，通过分离空气得到氮气，使成本降低为 1.8 元 /m3，注入同等体积氮气 1 600 m3 仅需 90 万元 左右。但是，单纯注入氮气存在注气压力高的问题， TKA-1 井在试验中注入压力高达 45 MPa，不仅存 在井控风险，而且一般注气设备的最高工作压力为 30 MPa，难以达到注气要求。塔河油田尝试在注气 过程中进行气、水混注，通过试验确定气、水质量比 为 2∶1 时可将注气压力控制在 30 MPa 以内。由此， 形成了以空气为气源、以气、水混注为注入方式的注 氮气工艺，既降低注气成本，又满足设备条件和井控 安全要求，为注氮气采油技术的大规模推广奠定技 术基础。
图 1 阁楼型剩余油分布示意图
1.2 注氮气采油机理 阁楼油位于油藏的较高部位，要求驱油剂也能
够进入油藏的高部位，从而引入了注气挖潜技术。 注气提高原油采收率的机理分为混相驱与非混相驱 两种［1］。室内实验研究认为：塔河油田溶洞型储集 空间注氮气驱替原油属于非混相驱替过程，碳酸盐 岩溶洞型储集体具有良好的遮蔽性，注入气体在重 力分异作用下形成次生气顶，补充顶部弹性能量，将 顶部剩余油向下驱替，注入氮气不会与原油发生混 相（混相会降低重力分异驱油的效果），有利于缝洞 单元注气重力分异驱油［2-3］，使塔河油田缝洞阁楼油 型剩余油开采成为可能。
Abstract: After years of development of fractured-vuggy carbonate reservoirs in Tahe Oilfield, the bottom water coning occurs and oil/water contact rises, and the remaining oil accumulates mainly by way of attic oil. Field practice shows that oil recovery by injecting nitrogen is viable in fracture-vuggy carbonate reservoirs, which can effectively produce the attic-type remaining oil. It is a highlyefficient technique to increase crude recovery rate. In field practices, the experiences in well selection for producing oil by injecting nitrogen were summarized, and the model for efficient gas injection well classification was built, providing the basis for the development of fractured-vuggy carbonate oil reservoirs. Oil production by nitrogen injection is a technique to efficiently improve oil recovery rate.
2 注氮气采油技术现场实践
在剩余油分布研究和室内研究的基础上，塔河 油田在 2012 年开始进行注氮气的现场试验，到现在 可以分为探索和推广应用两个阶段。 2.1 探索阶段：单井氮气吞吐
TKA-1 井在钻井过程中未钻遇放空漏失，说明 没有发育大型溶洞；生产层段均为表层岩溶，具有 独立缝洞结构和压力系统；其天然压力开采阶段初 期产量高，见水速度快，见水后含水上升迅速，分析 认为是独立缝洞体底水快速锥进的原因。
第 37 卷 第 3 期 2015 年 5 月
石油钻采工艺 OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY
Vol. 37 No. 3 May 2015
文章编号：1000 – 7393（2015）03 – 0103 – 03 doi:10.13639/j.odpt.2015.03.023
2006 年 9 月 该 井 开 始 二 次 采 油 注 水 开 发，至 2012 年 1 月注气前累计进行了 8 个周期的注水替油， 周期产油由 5 790 t 下降至 1.9 t。分析认为多轮次注 水替油已将该缝洞体内油水界面抬升，底部水淹，但 顶部仍有一定“阁楼油”存在，注氮气可以作为单井 注水替油后的接替技术。
（4）相对定容型：该类型油井的储集体相对封 闭，与底水不连通或连通较差，缺乏能量补充。开发 初期依靠油气弹性能量自喷生产，基本不产水，能量 下降转抽后很快供液不足，通过注水替油补充能量 能有效改善供液。但是注水替油后期，人工注入水 到达溢出口附近，油井开始出水，注水替油逐渐失 效，而溢出口之上仍富集剩余油。通过注入氮气形 成次生气顶，将剩余油向下驱替能有效提高该类油 井采收率。