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深层稠油油藏天然气吞吐开采技术研究
【摘要】天然气吞吐技术在深层稠油油藏的开采将是一个新项目，本文以辽河油田深层稠油油藏天然气吞吐开采的实际情况为参数，对利用天然气开采深层稠油技术的开采机理、影响因素、影响规律和开采过程中的参数优化设计进行实验研究，以期为辽河油田的深层稠油油藏天然气吞吐开采，经济高效的开发深层稠油油藏提供一些参考。
【关键词】深层稠油 天然气吞吐 技术 研究
目前稠油但通常采用热采技术，包括蒸汽驱、蒸汽吞吐、蒸汽辅助重力泄油、火烧油层等。其中最常使用蒸汽驱和蒸汽吞吐技术。我国很多油藏尤其是稠油油藏都处于深埋藏区，由于埋藏深，在开采时很难实现注蒸汽压力，因此用蒸汽吞吐和蒸汽驱技术经常无法实现开采，而且这两种开采技术污染严重、热损失较大。天然气资源具有清洁无污染、可回收利用的特点，为如今倡导的清洁、节能生产提供了良好的市场。天然气资源的优良特性为深沉稠油油藏注天然气吞吐开采提供了新方式。本文将针对辽河油田的实际情况，对利用天然气开采深层稠油技术的开采机理、影响因素、影响规律和开采过程中的参数优化设计进行实验研究，以期为辽河油田的深层稠油油藏天然气吞吐开采，经济高效的开发深层稠油油藏提供一些参考。
1 天然气吞吐采油机理
1.1 天然气的物理和化学性质
天然气是一种具有很高热量的可燃性气体，它的物理性质会随不同的温度和压力条件而改变，因此它的密度、粘度、偏差系数等物性参数是注气设计的基本数据。可以通过高压物性试验方法或者直接取气样的实验室方法确定天然气在各种状态下的物性参数。
在化学性质上，天然气是有少量非烃类气体和以饱和饱和烃为主的烃类气体组成的混合气体。其中主要由甲烷（CH4）组成，还含有少量的丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）、乙烷（C2H6）、和戊烷（C5H12），还含有二氧化碳（CO2）、水蒸汽（H2O）、氮气（N2）、硫化氢（H2S）、一氧化碳（CO）、氧气（O2）、氢气（H2）等非烃类气体。
下表1显示了天然气的主要组成物质和物理化学性质。
1.2 辽河油田天然气吞吐采油机理
作为我国最大稠油生产基地，辽河油田具有超稠油油藏埋藏深、油藏压力高、原油粘度高的特点。在温度50摄氏度下，油田深处超稠油粘度高达20万/毫帕秒。稠油主要分布在西部凹陷砂岩油藏中，在纵向上发育成了十套稠油层系。
稠油油藏注天然气吞吐采油方式属于非混相驱油，稠油注天然气吞吐开采主要的机理有以下几个方面降低原油粘度、原油体积膨胀、降低界面张力、抽提原油中的轻质组分、 压力下降造成溶解气驱、提高近井地带油藏的压力，增大生产压差。
降低原油粘度：天然气吞吐采油法机理的降粘过程主要利用天然气在原油中的溶解度，天然气在原油中被溶解后会使原油的粘度大大降低，实验显示饱和天然气原油比不含天然气的原油粘度低98%，由此可见，注入天然气后可以使原油粘度降低，从而使采油率提高。
原油体积膨胀：注入天然气后，随着天然气在原油中的溶解度增加，原油和残余油体积都会膨胀，从而使一部分残余油滞留空间“溢出”变成可采出油。
降低界面张力：天然气在原油中的溶解，碳数较小的分子与碳数较大的分子混溶，使得原油密度降低，分子间作用力产生的界面张力下降。
压力下降造成溶解气驱：油藏压力会随着生产过程下降，溶解到稠油中的气体也会逐渐脱出，形成溶解气驱。当油藏压力下降至低于饱和压力时，随着油层压力的进一步降低，原处于溶解状态的气体将分离出来，气泡的膨胀能将原油趋向井底。
抽提原油中的轻质组分：注入的天然气可以在不同相之间发生传质作用，通过这种作用，可以萃取原油中的轻质组分。
提高近井地带油藏的压力，增大生产压差：天然气的注入以及原油体积的膨胀能够提高近井地带油藏的压力，增大生产压差，提高原油的采收率。
2 辽河油田单井天然气吞吐实验
于2010年选择辽河油田的齐40块作为实验对象，齐40块是辽河油田中深普通稠油油藏蒸汽驱生产的典范，选择这里作为实验对象为其它类型的稠油开采提供普遍的借鉴意义。
实验方案设计：注气量20万方，焖井时间15天，单井初期产量10-12方/天，生产周期90天。实验结果如下2.1 原油粘度大幅降低
齐40块在实施注天然气吞吐前地面原油粘度10200mpa.s，在实施注天然气吞吐后原油粘度为2493mpa.s，从注天然气吞吐前后的实验对比来看，注天然气吞吐方案实施后原油粘度明显降低。
2.2 单井产量明显提高
齐40块在实施注天然气吞吐前产油约20吨/天，而在实施注天然气吞吐后，初期产油量便达到了35吨/天。而且在实施注天然气吞吐后，油井的连续生产时间超过60天，可见，齐40块的吞吐实验取得了初步的成功。3 结论
在对辽河油田齐40块的单井注天然气吞吐开发技术试验后，作者又对实验进行了相关的实验室模拟和建立相关的数学模型研究，研究结果表明，辽河油田齐40块的单井注天然气吞吐开发技术是确实可行的，并结合实验得出如下结论；
（1）在对辽河油田齐40块的注天然气吞吐实验结果表明，由于天然气的注入使得原油和天然气的混合体系饱和压力迅速上升，使得地层原油的膨胀性也曾强。
（2）使用注天然气吞吐技术开发深层稠油油藏，油的增量会随着注气量的周期增加而增加；而换油率却随着周期增加而减小；注气量的大小与注气速度和压力有密切的关系。
（3）辽河油田齐40块的单井实验结果表明，深层稠油油层采用注天然气吞吐开发技术比采用原始的衰竭式开发技术不管是在产油量上，还是在含水量和采出程度上都明显的提高。而且采用天然气吞吐开发技术污染小，能源的利用率高，实现了清洁、节约生产的要求。
【关键词】深层稠油 天然气吞吐 技术 研究
目前稠油但通常采用热采技术，包括蒸汽驱、蒸汽吞吐、蒸汽辅助重力泄油、火烧油层等。其中最常使用蒸汽驱和蒸汽吞吐技术。我国很多油藏尤其是稠油油藏都处于深埋藏区，由于埋藏深，在开采时很难实现注蒸汽压力，因此用蒸汽吞吐和蒸汽驱技术经常无法实现开采，而且这两种开采技术污染严重、热损失较大。天然气资源具有清洁无污染、可回收利用的特点，为如今倡导的清洁、节能生产提供了良好的市场。天然气资源的优良特性为深沉稠油油藏注天然气吞吐开采提供了新方式。本文将针对辽河油田的实际情况，对利用天然气开采深层稠油技术的开采机理、影响因素、影响规律和开采过程中的参数优化设计进行实验研究，以期为辽河油田的深层稠油油藏天然气吞吐开采，经济高效的开发深层稠油油藏提供一些参考。
1 天然气吞吐采油机理
1.1 天然气的物理和化学性质
天然气是一种具有很高热量的可燃性气体，它的物理性质会随不同的温度和压力条件而改变，因此它的密度、粘度、偏差系数等物性参数是注气设计的基本数据。可以通过高压物性试验方法或者直接取气样的实验室方法确定天然气在各种状态下的物性参数。
在化学性质上，天然气是有少量非烃类气体和以饱和饱和烃为主的烃类气体组成的混合气体。其中主要由甲烷（CH4）组成，还含有少量的丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）、乙烷（C2H6）、和戊烷（C5H12），还含有二氧化碳（CO2）、水蒸汽（H2O）、氮气（N2）、硫化氢（H2S）、一氧化碳（CO）、氧气（O2）、氢气（H2）等非烃类气体。
下表1显示了天然气的主要组成物质和物理化学性质。
1.2 辽河油田天然气吞吐采油机理
作为我国最大稠油生产基地，辽河油田具有超稠油油藏埋藏深、油藏压力高、原油粘度高的特点。在温度50摄氏度下，油田深处超稠油粘度高达20万/毫帕秒。稠油主要分布在西部凹陷砂岩油藏中，在纵向上发育成了十套稠油层系。
稠油油藏注天然气吞吐采油方式属于非混相驱油，稠油注天然气吞吐开采主要的机理有以下几个方面降低原油粘度、原油体积膨胀、降低界面张力、抽提原油中的轻质组分、 压力下降造成溶解气驱、提高近井地带油藏的压力，增大生产压差。
降低原油粘度：天然气吞吐采油法机理的降粘过程主要利用天然气在原油中的溶解度，天然气在原油中被溶解后会使原油的粘度大大降低，实验显示饱和天然气原油比不含天然气的原油粘度低98%，由此可见，注入天然气后可以使原油粘度降低，从而使采油率提高。
原油体积膨胀：注入天然气后，随着天然气在原油中的溶解度增加，原油和残余油体积都会膨胀，从而使一部分残余油滞留空间“溢出”变成可采出油。
降低界面张力：天然气在原油中的溶解，碳数较小的分子与碳数较大的分子混溶，使得原油密度降低，分子间作用力产生的界面张力下降。
压力下降造成溶解气驱：油藏压力会随着生产过程下降，溶解到稠油中的气体也会逐渐脱出，形成溶解气驱。当油藏压力下降至低于饱和压力时，随着油层压力的进一步降低，原处于溶解状态的气体将分离出来，气泡的膨胀能将原油趋向井底。
抽提原油中的轻质组分：注入的天然气可以在不同相之间发生传质作用，通过这种作用，可以萃取原油中的轻质组分。
提高近井地带油藏的压力，增大生产压差：天然气的注入以及原油体积的膨胀能够提高近井地带油藏的压力，增大生产压差，提高原油的采收率。
2 辽河油田单井天然气吞吐实验
于2010年选择辽河油田的齐40块作为实验对象，齐40块是辽河油田中深普通稠油油藏蒸汽驱生产的典范，选择这里作为实验对象为其它类型的稠油开采提供普遍的借鉴意义。
实验方案设计：注气量20万方，焖井时间15天，单井初期产量10-12方/天，生产周期90天。实验结果如下2.1 原油粘度大幅降低
齐40块在实施注天然气吞吐前地面原油粘度10200mpa.s，在实施注天然气吞吐后原油粘度为2493mpa.s，从注天然气吞吐前后的实验对比来看，注天然气吞吐方案实施后原油粘度明显降低。
2.2 单井产量明显提高
齐40块在实施注天然气吞吐前产油约20吨/天，而在实施注天然气吞吐后，初期产油量便达到了35吨/天。而且在实施注天然气吞吐后，油井的连续生产时间超过60天，可见，齐40块的吞吐实验取得了初步的成功。3 结论
在对辽河油田齐40块的单井注天然气吞吐开发技术试验后，作者又对实验进行了相关的实验室模拟和建立相关的数学模型研究，研究结果表明，辽河油田齐40块的单井注天然气吞吐开发技术是确实可行的，并结合实验得出如下结论；
（1）在对辽河油田齐40块的注天然气吞吐实验结果表明，由于天然气的注入使得原油和天然气的混合体系饱和压力迅速上升，使得地层原油的膨胀性也曾强。
（2）使用注天然气吞吐技术开发深层稠油油藏，油的增量会随着注气量的周期增加而增加；而换油率却随着周期增加而减小；注气量的大小与注气速度和压力有密切的关系。
（3）辽河油田齐40块的单井实验结果表明，深层稠油油层采用注天然气吞吐开发技术比采用原始的衰竭式开发技术不管是在产油量上，还是在含水量和采出程度上都明显的提高。而且采用天然气吞吐开发技术污染小，能源的利用率高，实现了清洁、节约生产的要求。
