氮氣驅提高采收率機理與應用-課件

氮氣驅提高采收率機理與應用勝利油田2019年6月勝利油田分公司氮氣驅提高采收率勝利油田2019年6月勝利油田分公司1一、氮氣基本性質二、氮氣驅驅替類型和機理三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結

四、氮氣驅在國內外的應用六、認識目錄一、氮氣基本性質二、氮氣驅驅替類2

常溫常壓下，N2為無色無味的氣體，惰性，相對分子質量為28.013，密度為1.160kg／m3。N2臨界壓縮系數為0.292，偏心因子為0.040。在常壓下，溫度為298K時，氣體粘度為175.44×10-7mPa·S，氣體熱導率為0.02475W／(m·K)；溫度為123K時，液體粘度為0.038mPa·S，液體熱導率為0.0646W／(m·K)。當溫度為63.15K時，凝固成雪狀的固體。一、氮氣基本性質常溫常壓下，N2為無色無味的氣體，惰性，相對分子質量3

一、氮氣基本性質

二、氮氣驅驅替類型和機理

三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結四、氮氣驅在國內外的應用六、認識目錄一、氮氣基本性質二、氮氣驅驅替類4（1）多次接觸混相驅替：向地層中注入氮氣時，氮氣一方面會抽提原油中的輕烴組分，另一方面又會向原油中溶解，但抽提能力大于溶解能力，因此，有較大量的輕烴組分被抽提進入氣相，直到氣液達到平衡而混相。但是，當氮氣在生產井底突破時，其強烈的抽提作用使原油不斷失去輕質組分變?yōu)橹刭|原油而逐漸失去流動性，直至產生固態(tài)沉積，使油井的產能急劇下降。而且，注N2混相驅比CO2和烴類氣體混相驅要求的條件高，實施的難度大，適用的范圍較窄。二、氮氣驅驅替類型和機理

1、單獨注氮氣驅（2）注N2非混相驅替：其作用機理主要有四條：一是有限量的蒸發(fā)和抽提；二是注氣后，油氣間的界面張力遠小于油水間的界面張力(約4倍)，而油氣密度差又大于油水密度差(約6.7倍)，從而減小了毛管力的作用；三是氮氣能夠進入水波及不到的微孔隙；四是氮氣的注入可有效增加地層的彈性能量。（3）循環(huán)注氮氣：向地層中注入N2時，由于N2在原油及地層水中的溶解性非常差，但有良好的膨脹性，有利于保持油藏壓力。但是，注純N2會導致露點壓力上升，從而引起地層中液體的析出（4）注N2重力驅：是指對傾斜的、垂向滲透較高的地層，在含油氣構造頂部注入N2，利用重力分異作用保持或部分保持油藏壓力。它要求油層具有足夠高的垂向滲透率(>0.2um2)，以便使油氣在垂向上能有效地分異和移動，并且注入速度應當小于臨界速度Vc，使重力足以維持密度較小的N2與原油分離，以便抑制粘性指進的形成，從而提高波及系數。（5）注N2壓水錐：其原理主要有三個方面。第一，氮氣的非混相驅替作用。第二，氮氣的重力分異驅替作用。在向油層注入氮氣后，由于重力分異，注入的氮氣就會進入微構造高部位形成次生小氣頂，從而增加了一個附加的彈性能量，驅替頂部原油向下移動，延緩了油水界面的恢復。第三，氮氣不溶于水，較少溶于油，且具有良好的膨脹性，驅油時彈性能量大，能保持地層壓力，有利于減緩底水錐進。（1）多次接觸混相驅替：向地層中注入氮氣時，氮氣一方面會抽提5(1)保持地層壓力，增加彈性能量。(2)稀釋降粘：在高壓下，氮氣能部分溶解于原油，使原油膨脹，降低原油粘度。同時氮氣溶解使原油體積膨脹，膨脹油將水擠出孔隙空間，使排驅的油相相對滲透率高于吸吮時的水相相對滲透率，發(fā)生相對滲透率轉換，有利于油流流動。(3)堵水不堵油：泡沫具有“遇油消泡、遇水穩(wěn)定”的性能，它在含油飽和度高的油層部位易溶于油，不起泡，不堵塞孔隙孔道，提高油相滲透率；而在水層中能夠發(fā)泡、增粘，降低水相滲透率，從而有效地提高波及系數及驅油效率。(4)擴大油層加熱帶：泡沫具有“堵大不堵小”的功能，即優(yōu)先進入高滲透大孔道，從而防止熱水的突進。因此，注熱水的同時注入氮氣泡沫，可擴大熱水加熱半徑，增加熱水的波及體積。(5)提高洗油效率：起泡劑本身是一種活性很強的陰離子型表面活性劑，能較大幅度降低油水界面張力，改善巖石表面潤濕性，使原來呈束縛狀的油通過油水乳化、液膜置換等方式成為可流動的油。(6)調剖作用：一是泡沫對高滲透帶的選擇性封堵：高滲透帶阻力小，氣體會優(yōu)先進入，占據孔隙的大部分空間，減少液相的飽和度，從而降低液相的流動能力。二是泡沫對高含水層的選擇性封堵：泡沫對含油飽和度比較敏感，在含油飽和度低的地方，能形成穩(wěn)定的強泡沫，產生有效的封堵。三是泡沫封堵后能產生液流轉向作用：對高含水層和高滲透帶產生有效封堵后，注入水產生液流轉向作用，擴大波及體積，提高驅油效率。四是泡沫中的氣組分在氣泡破裂后產生重力分異，上升到滲透率更低的，注入水難以到達的油層頂部，擴大了波及體積。2、氮氣泡沫驅二、氮氣驅驅替類型和機理

常用的氮氣泡沫驅有氮氣泡沫熱水驅、氮氣泡沫和水交替驅、氮氣泡沫調驅等幾種形式，其作用機理大體相同。主要有以下幾個方面：(1)保持地層壓力，增加彈性能量。(5)提高洗油效率：起泡劑6

一、氮氣基本性質

二、氮氣驅驅替類型和機理

三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素

五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結四、氮氣驅在國內外的應用六、認識目錄一、氮氣基本性質二、氮氣驅驅替類7三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素

氮氣驅開發(fā)方式的有利因素:①氮氣是非腐蝕性的惰性氣體，在工藝上不存在防腐問題，無水質問題，可避免一整套比較復雜的處理水質的工藝流程設備；②吸氣能力強，能保持穩(wěn)定，容易實現注采平衡；③注氣流壓低于注水流壓，有利于避免裂縫張開，防止產生竄進現象；④油井見注入氣的情況比見注入水的情況簡單，比較容易管理；⑤氣源廣，可以就地取材，不需要管道輸送，現有的制氮、分離、注入技術和設備能夠完全滿足需要，有堅實的物質基礎；⑥壓縮系數比氣頂氣、煙道氣和CO2的都大，有利于增加地層能量．而且注氮氣效果與注干氣相近，成本相對要低得多，同時也可以防止大氣污染；⑦對于低滲透儲層、正韻律儲層可以大大提高采收率，比注水效果好得多。⑧受礦化度影響很小，能解決注水困難或水敏性油藏的很多問題。三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素8氮氣驅開發(fā)方式的影響因素:二、試驗區(qū)塊篩選

三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素①對于低滲油田，注氣壓力高，注入能力低；②裂縫油藏不容易注氣，如何注氣、防止氣竄是一個難題；③氮氣強烈的抽提作用，易產生固相沉積問題；④注氮氣采出的天然氣需要專門的設備除去氮氣；⑤注N2要求的純度高，一般要達到99%以上，如有少量O2混入，會引起壓縮機內潤滑油起火爆炸；⑥起泡劑降解和吸附，使得階段采出程度降低；⑦氮氣泡沫、水交替驅采油方式下，氣水交替年限是最大的影響因素，隨著氣水交替注入年限的增加，累積產油量隨之增加，但萬方氣換油率隨之降低；⑧礦化度，適當的礦化度可以降低泡沫劑分子極性基團之間的靜電斥力，增加泡沫的穩(wěn)定性；過高的礦化度尤其是過高的鈣鎂離子濃度，使泡沫劑的極性集團附近形成離子團簇，大大降低了泡沫劑分子的規(guī)則排布，從而降低泡沫體系在多孔介質中封堵調剖能力；⑨注入方式，連續(xù)注入方式可以保證油層中形成的泡沫流連續(xù)推進，但消耗量過大，一般采用段塞式。但是段塞大小及停注間隔時間要進行優(yōu)選，以求得油層中泡沫流不致中斷消失。一般采用小段塞混注方式為佳。氮氣驅開發(fā)方式的影響因素:二、試驗區(qū)塊篩選三、氮氣驅現9

一、氮氣基本性質

二、氮氣驅驅替類型和機理三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結四、氮氣驅在國內外的應用

六、認識目錄一、氮氣基本性質二、氮氣驅驅替類10四、氮氣在國內外采油中的應用

美國七十年代開始用含氮氣85%以上和含二氧化碳15%以下的煙道氣進行提高油田采收率研究和工業(yè)試驗。至八十年代中期，日注氮氣量總計達到1500×104m3（每年50×108m3以上）。1986年，美國用氮氣驅油的油田增加28.6%。1987年5月，美國德士古公司獲準在埋藏41砂層的區(qū)塊上進行注氮作業(yè)，在進行的三個注氮周期中，在每一個周期內，15天注氮110×104m3。由于注氮成功，該區(qū)塊獲增產原油約0.88萬噸。1988年美國僅氮氣泡沫壓裂每年達3600井次，氮氣泡沫酸化達1000井次以上，蘇聯僅在某一油田，用氮氣泡沫試油年達800井次。1、氮氣在國外采油中的應用四、氮氣在國內外采油中的應用美國七十年代開始用含氮氣811四、氮氣在國內外采油中的應用2、氮氣在國內采油中的應用1985年5月4日，我國首次氮氣泡沫壓裂在遼河油田施工成功，標志著我國氮氣泡沫壓裂工藝技術已向國際先進水平起步。從2019年起，遼河、江漢、勝利三大油田上了六套油田現場制氮注氮裝置，用于三次采油來提高采收率，經幾年運行均取得可喜成果。我國大慶油田自主開發(fā)的“泡沫復合驅油技術”已在大慶采油一廠和采油二廠進行先導性礦場試驗，取得十分成功，在全國科學技術大會上獲得了2019年國家技術發(fā)明二等獎。遼河油田和河南油田利用氮氣隔熱助排工藝增加稠油產能均取得成功。其中，遼河曙光古潛山稠油油藏05年7月實施了氮氣隔熱助排工藝技術217口井，累計注氮增油31705噸，。2019年4月，泡沫復合驅油單井試注在埕東油田進展順利，實施后28－8井吸水剖面有所改善，周圍油井明顯受效，目前勝利油田濱南采油廠、現河采油廠、孤島采油廠等投入千余萬元自己購置了制氮氣系統設備。東辛采油廠主要用氮氣泡沫進行沖砂、洗井、誘噴、解堵作業(yè)工藝。樁西采油廠利用氮氣泡沫酸酸化及排酸技術較多。純梁采油廠梁家樓油田05年11月6日在純47-4井組開展了第一口注氮氣試驗獲得成功，06年8月8日在純56-17井開展了氮氣強化泡沫驅試驗也取得顯著效果。四、氮氣在國內外采油中的應用2、氮氣在國內采油中的應用19812

一、氮氣基本性質

二、氮氣驅驅替類型和機理三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結

四、氮氣驅在國內外的應用六、認識目錄一、氮氣基本性質二、氮氣驅驅替類131、地理位置

樊29塊位于位于山東省高青縣境內,大蘆湖油田中部。大蘆湖油田為典型的低滲油藏，地質儲量1789萬噸，其中樊29塊地質儲量647.4萬噸,92年投入開發(fā)，五點法井網，注采井距250米。9-11五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結一、試注前期工作1、地理位置樊29塊位于位于山東省高青縣境內,大蘆湖142、鉆井情況到目前為止，樊29塊完鉆各類井55口，其中取心井2口(F10、F29）F29F10-X18開油井開水井停產油井停產水井樊29斷塊沙三中4開發(fā)井位圖★★五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結2、鉆井情況到目前為止，樊29塊完鉆各類井55口，其中取心井153、地層對比樊29塊以沙三中為主力含油層系，沙三中屬于深湖－半深湖沉積，儲層以細砂巖為主，為深水濁積成因。縱向上有7個砂層組，9個小層。主力含油層系沙三中4、5砂層組。其中4-2、4-3、4-4、5-3為主力含油小層。五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結3、地層對比樊29塊以沙三中為主力含油層系，沙三中屬于深湖－16樊29塊為斷層切割的穹隆背斜構造，傾角1.59-1.94度。埋深2800-2950m，孔隙度16.3%，滲透率12.1×10-3μm2，為低孔低滲巖性油藏。沙三中4頂面埋深圖4、構造特征五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結樊29塊為斷層切割的穹隆背斜構造，傾角1.59-1.94度。175、儲層特征砂體平面上分布范圍大五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結5、儲層特征砂體平面上分布范圍大五、氮氣驅在樊29塊的前期186、儲層特征構造高部位，砂體厚度大，砂體總厚度45～50m，處于有利相帶（水道微相），孔隙度為15～16％左右，滲透率大于20×10-3μm2。4-3小層砂頂構造圖4-3小層滲透率等值圖4-3小層孔隙度等值圖五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結6、儲層特征構造高部位，砂體厚度大，砂體總厚度45～50197、開發(fā)現狀F29F10-X18

開油井開水井停產油井停產水井樊29斷塊沙三中4開發(fā)井位圖區(qū)塊動液面低、綜合含水高、產量低

五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結7、開發(fā)現狀F29F10-X18開油井樊29斷塊沙三20五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結8、初選井組基本情況樊29塊目前生產井網、開發(fā)層系比較完善，有中心受效井，注水井井況好、層位全、砂層發(fā)育好，注水井邊部注水防止N2外溢，非常適合注氮氣開發(fā)。由于氮氣混相壓力高且該塊地層溫度高于混相溫度，因此為氮氣非混相驅。初選F10-3井組進行氮氣驅試驗。該井組含油面積0.1033km2，主力砂體地質儲量25.54×104t。有注水井4口，單井日注水20.8m3/d，注水壓力13.6MPa；油井1口，日油1.5t/d，綜合含水86.9％，動液面1769m。測算井口注氣壓力29-36MPa，正常注氣壓力17-18MPa，注N2設備可以滿足現場要求。

五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結8、初選井組基本情況214-24-34-45-25-3試驗井組柵狀圖9、試驗井組連通情況試驗井組連通性較好五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結4-24-34-45-25-3試驗井組柵狀圖9、試驗井組連通2210、試驗井組生產現狀F29F10-X18開油井開水井停產油井停產水井樊29斷塊沙三中4開發(fā)井位圖五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結試驗井組地層能量不足、動液面低，含水高、液量低10、試驗井組生產現狀F29F10-X18開油井樊223五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結二、現場試注情況1、第一階段試注情況F9-11井于2019年9月11日開始注氮氣，至12月4日結束第一階段注氣施工。第一階段累積注入氮氣量71141m3，折合地下約377m3

。試注前沒有動井內分層注水管柱，配水器被堵死，正注壓力超過施工限壓35MPa，無法正常施工。9月15日改為反注，至20日基本能夠完成每天的注入量，壓力穩(wěn)定在33MPa左右。由于油料和下雨的影響，停注3天后，9月22再次注入時，壓力基本半個小時就上升至33.9MPa，每天注入量在400-500m3。針對注入壓力高，不能夠連續(xù)施工的情況，10月9日我們對地層擠入油層清洗劑，處理后壓力還是很高。10月10至20日改為注水，每天配注20m3，壓力21Mpa，較注氣前上升了4MPa。10月21-25日進行酸化處理，從起出原井管柱情況來看，上部1500m油管外壁銹蝕比較嚴重，下部1300m管柱內壁結垢較嚴重，連接工具處油管結垢最嚴重，第二個配水器整個被垢堵死，底部球座被垢堵的很嚴實。酸化后進行正注水3天，日注20m3，壓力10MPa，較酸化前下降了11MPa，說明酸化前地層堵塞較嚴重。10月30日至11月1日，連續(xù)正常注氣3天，壓力33.2MPa。由于注氮設備壞，11月2日至12月4日設備維修，影響施工一個多月。五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結二、現場試注情況1、第24五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結二、現場試注情況2、第二階段試注情況第二階段注氣從12月5日開始施工，至12月29日鄰井F8-10發(fā)生氣竄停止注氣施工。開始注氣壓力14MPa，1個小時后壓力上升至19MPa，3個小時后壓力上升至30MPa，后來壓力在33.60-33.70之間趨于穩(wěn)定，能夠連續(xù)注入，為了穩(wěn)定壓力，我們采取了低排量施工，控制排量650m3/h，每天的注入量在15000-16000m3左右，壓力基本在33.6-33.75之間波動，連續(xù)注氣19天，累積注氣量374386m3，折合地下約：1984m3。五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結二、現場試注情況2、第25五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結三、下步工作打算1、繼續(xù)開展注氮氣現場試驗從F9-11井的試注情況看，該塊地層的注氣壓力大約在33MPa左右，地面設備基本能夠滿足注入的要求。在總結F9-11井前期試注經驗的基礎上，經過與采油院、地質院等科研院所結合，加快了注氮氣先導試驗的進程。下步準備在F10-3井組的4口注水井上同時注氮氣。并且注氣前對井筒進行處理，以降低注氣壓力，保證可以連續(xù)注氣。目前，四口水井的井筒處理已經完成，注氣前正常注水。地面工程設計已經下發(fā)，地面工程已準備開工。五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結三、下步工作打算1、繼26五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結三、下步工作打算2、優(yōu)化施工參數，完善安全預案本次試驗采用氣水交替注入的方式，延緩氣竄的速度。同時加強周圍生產井的監(jiān)控，隨時跟蹤異常變化。具體做到如下要求：①、注氣前應對注氣井對應的生產井的情況進行徹底調查，井口必須有三證，井口閘門必須靈活好用，對于使用年限長、不合格的井口進行更換。②、由于該塊天然裂縫和人工裂縫的存在，注氣一段時間后，可能會出現氣竄，個別對應油井出現壓力升高，一旦發(fā)生氣竄，注氣井要立即停止注氣施工，生產油井要立即停井，接硬管線帶減噴器進行外排放噴，嚴禁進流程管線。③、注氣期間必須對周圍生產井進行密切跟蹤，注氣5天后每天應對對應生產井進行取油樣、氣樣化驗，分析氣樣成分是否有變化，2天測一次油套壓。④、整個注氣過程中采油礦要派專人負責，做好每天的跟蹤和取樣檢測，跟蹤檢測過程注意高壓可能造成的傷害，及時匯報出現的特殊情況。⑤、注氣過程中，根據實際注入情況對注入方式和注入量進行調整和優(yōu)化。五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結三、下步工作打算2、優(yōu)27

一、氮氣基本性質

二、氮氣驅驅替類型和機理三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素

五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結

四、氮氣驅在國內外的應用

六、認識

目錄一、氮氣基本性質二、氮氣驅驅替類28六、認識（1）氮氣是非腐蝕性的惰性氣體，氣源廣，可以就地取材，不需要管道輸送，現有的制氮、分離、注入技術和設備能夠完全滿足需要，相對于注CO2、烴類氣體、干氣等，成本較低。對于低滲透儲層、正韻律儲層可以大大提高采收率，比注水效果好得多，能解決注水困難或水敏性油藏的很多問題。（2）注氣前要對注氣井的情況進行仔細認真的分析，包括井身結構、井下工具、注水情況、作業(yè)井史等。盡量不動管柱直接注氣，但也要避免未采取前期處理措施而導致注氣壓力過高，無法注入的問題。（3）對于低滲油田，注氣壓力高，注入能力低；天然裂縫發(fā)育和壓裂投產的油藏，如何注氣、防止氣竄是一個急需解決的問題。（4）連續(xù)注入氮氣可以保證油層中氮氣驅替連續(xù)推進，但氮氣消耗量過大，成本高，同時易發(fā)生氣竄。通常采取水氣交替注入的方式，調節(jié)水和氣的比例對于達到最好的驅替效率是非常重要的。水氣注入比要結合注入井和受效井的實際情況進行優(yōu)化，這樣才能取得最好的宏觀驅替效率和微觀驅替效率，取得最高的原油采收率。六、認識（1）氮氣是非腐蝕性的惰性氣體，氣源廣，可以就地取材29謝謝大家謝謝大家30謝謝！31謝謝！31氮氣驅提高采收率機理與應用勝利油田2019年6月勝利油田分公司氮氣驅提高采收率勝利油田2019年6月勝利油田分公司32一、氮氣基本性質二、氮氣驅驅替類型和機理三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結

四、氮氣驅在國內外的應用六、認識目錄一、氮氣基本性質二、氮氣驅驅替類33

常溫常壓下，N2為無色無味的氣體，惰性，相對分子質量為28.013，密度為1.160kg／m3。N2臨界壓縮系數為0.292，偏心因子為0.040。在常壓下，溫度為298K時，氣體粘度為175.44×10-7mPa·S，氣體熱導率為0.02475W／(m·K)；溫度為123K時，液體粘度為0.038mPa·S，液體熱導率為0.0646W／(m·K)。當溫度為63.15K時，凝固成雪狀的固體。一、氮氣基本性質常溫常壓下，N2為無色無味的氣體，惰性，相對分子質量34

一、氮氣基本性質

二、氮氣驅驅替類型和機理

三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結四、氮氣驅在國內外的應用六、認識目錄一、氮氣基本性質二、氮氣驅驅替類35（1）多次接觸混相驅替：向地層中注入氮氣時，氮氣一方面會抽提原油中的輕烴組分，另一方面又會向原油中溶解，但抽提能力大于溶解能力，因此，有較大量的輕烴組分被抽提進入氣相，直到氣液達到平衡而混相。但是，當氮氣在生產井底突破時，其強烈的抽提作用使原油不斷失去輕質組分變?yōu)橹刭|原油而逐漸失去流動性，直至產生固態(tài)沉積，使油井的產能急劇下降。而且，注N2混相驅比CO2和烴類氣體混相驅要求的條件高，實施的難度大，適用的范圍較窄。二、氮氣驅驅替類型和機理

1、單獨注氮氣驅（2）注N2非混相驅替：其作用機理主要有四條：一是有限量的蒸發(fā)和抽提；二是注氣后，油氣間的界面張力遠小于油水間的界面張力(約4倍)，而油氣密度差又大于油水密度差(約6.7倍)，從而減小了毛管力的作用；三是氮氣能夠進入水波及不到的微孔隙；四是氮氣的注入可有效增加地層的彈性能量。（3）循環(huán)注氮氣：向地層中注入N2時，由于N2在原油及地層水中的溶解性非常差，但有良好的膨脹性，有利于保持油藏壓力。但是，注純N2會導致露點壓力上升，從而引起地層中液體的析出（4）注N2重力驅：是指對傾斜的、垂向滲透較高的地層，在含油氣構造頂部注入N2，利用重力分異作用保持或部分保持油藏壓力。它要求油層具有足夠高的垂向滲透率(>0.2um2)，以便使油氣在垂向上能有效地分異和移動，并且注入速度應當小于臨界速度Vc，使重力足以維持密度較小的N2與原油分離，以便抑制粘性指進的形成，從而提高波及系數。（5）注N2壓水錐：其原理主要有三個方面。第一，氮氣的非混相驅替作用。第二，氮氣的重力分異驅替作用。在向油層注入氮氣后，由于重力分異，注入的氮氣就會進入微構造高部位形成次生小氣頂，從而增加了一個附加的彈性能量，驅替頂部原油向下移動，延緩了油水界面的恢復。第三，氮氣不溶于水，較少溶于油，且具有良好的膨脹性，驅油時彈性能量大，能保持地層壓力，有利于減緩底水錐進。（1）多次接觸混相驅替：向地層中注入氮氣時，氮氣一方面會抽提36(1)保持地層壓力，增加彈性能量。(2)稀釋降粘：在高壓下，氮氣能部分溶解于原油，使原油膨脹，降低原油粘度。同時氮氣溶解使原油體積膨脹，膨脹油將水擠出孔隙空間，使排驅的油相相對滲透率高于吸吮時的水相相對滲透率，發(fā)生相對滲透率轉換，有利于油流流動。(3)堵水不堵油：泡沫具有“遇油消泡、遇水穩(wěn)定”的性能，它在含油飽和度高的油層部位易溶于油，不起泡，不堵塞孔隙孔道，提高油相滲透率；而在水層中能夠發(fā)泡、增粘，降低水相滲透率，從而有效地提高波及系數及驅油效率。(4)擴大油層加熱帶：泡沫具有“堵大不堵小”的功能，即優(yōu)先進入高滲透大孔道，從而防止熱水的突進。因此，注熱水的同時注入氮氣泡沫，可擴大熱水加熱半徑，增加熱水的波及體積。(5)提高洗油效率：起泡劑本身是一種活性很強的陰離子型表面活性劑，能較大幅度降低油水界面張力，改善巖石表面潤濕性，使原來呈束縛狀的油通過油水乳化、液膜置換等方式成為可流動的油。(6)調剖作用：一是泡沫對高滲透帶的選擇性封堵：高滲透帶阻力小，氣體會優(yōu)先進入，占據孔隙的大部分空間，減少液相的飽和度，從而降低液相的流動能力。二是泡沫對高含水層的選擇性封堵：泡沫對含油飽和度比較敏感，在含油飽和度低的地方，能形成穩(wěn)定的強泡沫，產生有效的封堵。三是泡沫封堵后能產生液流轉向作用：對高含水層和高滲透帶產生有效封堵后，注入水產生液流轉向作用，擴大波及體積，提高驅油效率。四是泡沫中的氣組分在氣泡破裂后產生重力分異，上升到滲透率更低的，注入水難以到達的油層頂部，擴大了波及體積。2、氮氣泡沫驅二、氮氣驅驅替類型和機理

常用的氮氣泡沫驅有氮氣泡沫熱水驅、氮氣泡沫和水交替驅、氮氣泡沫調驅等幾種形式，其作用機理大體相同。主要有以下幾個方面：(1)保持地層壓力，增加彈性能量。(5)提高洗油效率：起泡劑37

一、氮氣基本性質

二、氮氣驅驅替類型和機理

三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素

五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結四、氮氣驅在國內外的應用六、認識目錄一、氮氣基本性質二、氮氣驅驅替類38三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素

氮氣驅開發(fā)方式的有利因素:①氮氣是非腐蝕性的惰性氣體，在工藝上不存在防腐問題，無水質問題，可避免一整套比較復雜的處理水質的工藝流程設備；②吸氣能力強，能保持穩(wěn)定，容易實現注采平衡；③注氣流壓低于注水流壓，有利于避免裂縫張開，防止產生竄進現象；④油井見注入氣的情況比見注入水的情況簡單，比較容易管理；⑤氣源廣，可以就地取材，不需要管道輸送，現有的制氮、分離、注入技術和設備能夠完全滿足需要，有堅實的物質基礎；⑥壓縮系數比氣頂氣、煙道氣和CO2的都大，有利于增加地層能量．而且注氮氣效果與注干氣相近，成本相對要低得多，同時也可以防止大氣污染；⑦對于低滲透儲層、正韻律儲層可以大大提高采收率，比注水效果好得多。⑧受礦化度影響很小，能解決注水困難或水敏性油藏的很多問題。三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素39氮氣驅開發(fā)方式的影響因素:二、試驗區(qū)塊篩選

三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素①對于低滲油田，注氣壓力高，注入能力低；②裂縫油藏不容易注氣，如何注氣、防止氣竄是一個難題；③氮氣強烈的抽提作用，易產生固相沉積問題；④注氮氣采出的天然氣需要專門的設備除去氮氣；⑤注N2要求的純度高，一般要達到99%以上，如有少量O2混入，會引起壓縮機內潤滑油起火爆炸；⑥起泡劑降解和吸附，使得階段采出程度降低；⑦氮氣泡沫、水交替驅采油方式下，氣水交替年限是最大的影響因素，隨著氣水交替注入年限的增加，累積產油量隨之增加，但萬方氣換油率隨之降低；⑧礦化度，適當的礦化度可以降低泡沫劑分子極性基團之間的靜電斥力，增加泡沫的穩(wěn)定性；過高的礦化度尤其是過高的鈣鎂離子濃度，使泡沫劑的極性集團附近形成離子團簇，大大降低了泡沫劑分子的規(guī)則排布，從而降低泡沫體系在多孔介質中封堵調剖能力；⑨注入方式，連續(xù)注入方式可以保證油層中形成的泡沫流連續(xù)推進，但消耗量過大，一般采用段塞式。但是段塞大小及停注間隔時間要進行優(yōu)選，以求得油層中泡沫流不致中斷消失。一般采用小段塞混注方式為佳。氮氣驅開發(fā)方式的影響因素:二、試驗區(qū)塊篩選三、氮氣驅現40

一、氮氣基本性質

二、氮氣驅驅替類型和機理三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結四、氮氣驅在國內外的應用

六、認識目錄一、氮氣基本性質二、氮氣驅驅替類41四、氮氣在國內外采油中的應用

美國七十年代開始用含氮氣85%以上和含二氧化碳15%以下的煙道氣進行提高油田采收率研究和工業(yè)試驗。至八十年代中期，日注氮氣量總計達到1500×104m3（每年50×108m3以上）。1986年，美國用氮氣驅油的油田增加28.6%。1987年5月，美國德士古公司獲準在埋藏41砂層的區(qū)塊上進行注氮作業(yè)，在進行的三個注氮周期中，在每一個周期內，15天注氮110×104m3。由于注氮成功，該區(qū)塊獲增產原油約0.88萬噸。1988年美國僅氮氣泡沫壓裂每年達3600井次，氮氣泡沫酸化達1000井次以上，蘇聯僅在某一油田，用氮氣泡沫試油年達800井次。1、氮氣在國外采油中的應用四、氮氣在國內外采油中的應用美國七十年代開始用含氮氣842四、氮氣在國內外采油中的應用2、氮氣在國內采油中的應用1985年5月4日，我國首次氮氣泡沫壓裂在遼河油田施工成功，標志著我國氮氣泡沫壓裂工藝技術已向國際先進水平起步。從2019年起，遼河、江漢、勝利三大油田上了六套油田現場制氮注氮裝置，用于三次采油來提高采收率，經幾年運行均取得可喜成果。我國大慶油田自主開發(fā)的“泡沫復合驅油技術”已在大慶采油一廠和采油二廠進行先導性礦場試驗，取得十分成功，在全國科學技術大會上獲得了2019年國家技術發(fā)明二等獎。遼河油田和河南油田利用氮氣隔熱助排工藝增加稠油產能均取得成功。其中，遼河曙光古潛山稠油油藏05年7月實施了氮氣隔熱助排工藝技術217口井，累計注氮增油31705噸，。2019年4月，泡沫復合驅油單井試注在埕東油田進展順利，實施后28－8井吸水剖面有所改善，周圍油井明顯受效，目前勝利油田濱南采油廠、現河采油廠、孤島采油廠等投入千余萬元自己購置了制氮氣系統設備。東辛采油廠主要用氮氣泡沫進行沖砂、洗井、誘噴、解堵作業(yè)工藝。樁西采油廠利用氮氣泡沫酸酸化及排酸技術較多。純梁采油廠梁家樓油田05年11月6日在純47-4井組開展了第一口注氮氣試驗獲得成功，06年8月8日在純56-17井開展了氮氣強化泡沫驅試驗也取得顯著效果。四、氮氣在國內外采油中的應用2、氮氣在國內采油中的應用19843

一、氮氣基本性質

二、氮氣驅驅替類型和機理三、氮氣驅現場應用的優(yōu)勢和影響因素五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結

四、氮氣驅在國內外的應用六、認識目錄一、氮氣基本性質二、氮氣驅驅替類441、地理位置

樊29塊位于位于山東省高青縣境內,大蘆湖油田中部。大蘆湖油田為典型的低滲油藏，地質儲量1789萬噸，其中樊29塊地質儲量647.4萬噸,92年投入開發(fā)，五點法井網，注采井距250米。9-11五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結一、試注前期工作1、地理位置樊29塊位于位于山東省高青縣境內,大蘆湖452、鉆井情況到目前為止，樊29塊完鉆各類井55口，其中取心井2口(F10、F29）F29F10-X18開油井開水井停產油井停產水井樊29斷塊沙三中4開發(fā)井位圖★★五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結2、鉆井情況到目前為止，樊29塊完鉆各類井55口，其中取心井463、地層對比樊29塊以沙三中為主力含油層系，沙三中屬于深湖－半深湖沉積，儲層以細砂巖為主，為深水濁積成因?？v向上有7個砂層組，9個小層。主力含油層系沙三中4、5砂層組。其中4-2、4-3、4-4、5-3為主力含油小層。五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結3、地層對比樊29塊以沙三中為主力含油層系，沙三中屬于深湖－47樊29塊為斷層切割的穹隆背斜構造，傾角1.59-1.94度。埋深2800-2950m，孔隙度16.3%，滲透率12.1×10-3μm2，為低孔低滲巖性油藏。沙三中4頂面埋深圖4、構造特征五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結樊29塊為斷層切割的穹隆背斜構造，傾角1.59-1.94度。485、儲層特征砂體平面上分布范圍大五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結5、儲層特征砂體平面上分布范圍大五、氮氣驅在樊29塊的前期496、儲層特征構造高部位，砂體厚度大，砂體總厚度45～50m，處于有利相帶（水道微相），孔隙度為15～16％左右，滲透率大于20×10-3μm2。4-3小層砂頂構造圖4-3小層滲透率等值圖4-3小層孔隙度等值圖五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結6、儲層特征構造高部位，砂體厚度大，砂體總厚度45～50507、開發(fā)現狀F29F10-X18

開油井開水井停產油井停產水井樊29斷塊沙三中4開發(fā)井位圖區(qū)塊動液面低、綜合含水高、產量低

五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結7、開發(fā)現狀F29F10-X18開油井樊29斷塊沙三51五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結8、初選井組基本情況樊29塊目前生產井網、開發(fā)層系比較完善，有中心受效井，注水井井況好、層位全、砂層發(fā)育好，注水井邊部注水防止N2外溢，非常適合注氮氣開發(fā)。由于氮氣混相壓力高且該塊地層溫度高于混相溫度，因此為氮氣非混相驅。初選F10-3井組進行氮氣驅試驗。該井組含油面積0.1033km2，主力砂體地質儲量25.54×104t。有注水井4口，單井日注水20.8m3/d，注水壓力13.6MPa；油井1口，日油1.5t/d，綜合含水86.9％，動液面1769m。測算井口注氣壓力29-36MPa，正常注氣壓力17-18MPa，注N2設備可以滿足現場要求。

五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結8、初選井組基本情況524-24-34-45-25-3試驗井組柵狀圖9、試驗井組連通情況試驗井組連通性較好五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結4-24-34-45-25-3試驗井組柵狀圖9、試驗井組連通5310、試驗井組生產現狀F29F10-X18開油井開水井停產油井停產水井樊29斷塊沙三中4開發(fā)井位圖五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結試驗井組地層能量不足、動液面低，含水高、液量低10、試驗井組生產現狀F29F10-X18開油井樊254五、氮氣驅在樊29塊的前期試注總結二、現場試注情況1、第一階段試注情況F9-11井于2019年9月11日開始注氮氣，至12月4日結束第一階段注氣施工。第一階段累積注入氮氣量71141m3，折合地下約377m3

。試注前沒有動井內分層注水管柱，配水器被堵死，正注壓力超過施工限壓35MPa，無法正常施工。9月15日改為反注，至20日基本能夠完成每天的注入量，壓力穩(wěn)定在33MPa左右。由于油料和下雨的影響，停注3天后，9月22再次注入時，壓力基本半個小時就上升至33.9MPa，每天注入量在400-500m3。針對注入壓力高，不能夠連續(xù)施工的情況，10月9日我們對地層擠入油層清洗劑，處理后壓力還是很高。10月10至20日改為注水，每天配注20m3，壓力21Mpa，較注氣前上升了4MPa。10月21-25日進行酸化處理，從起出原井管柱情況來看，上部1500m油管外壁銹蝕比較嚴重，下部1300m管柱內壁結垢較嚴重，連接工具處油管結垢最嚴重，第二個配水器整個被垢堵死，底部球座被垢堵的很嚴實。酸化后進行正注水3天，日注20m3，壓力10MPa，較酸化前下降了11MPa，說明酸化前地層堵塞較嚴重。10月30日至11月1日，連續(xù)正常注氣3天，壓力33.2MPa。由于注氮設備壞，11月2日至12月4日設備維修，影響施工一個多月。五、氮氣驅在樊29塊的