11 注氣開發(fā)課件

1油田注氣開發(fā)2要點

1低滲透油田注氣開發(fā)問題的提出2油田注氣開發(fā)的適用條件3注氣方式簡介4干氣非混相驅(qū)生產(chǎn)特征及生產(chǎn)階段劃分5干氣非混相驅(qū)開發(fā)和注水開發(fā)的異同點3（一）低滲透油田注氣開發(fā)

問題的提出油田注氣開發(fā)歷史悠久。注氣開發(fā)和注水開發(fā)同屬二次采油方法，目的在于提高地層壓力，提高產(chǎn)能和采收率。低滲透油田注水開發(fā)中暴露出一系列問題：注水壓力高，注水量小，補充地層能量困難；易受污染，滲透率進一步降低；水質(zhì)要求高，注水成本高；產(chǎn)能低，采收率低；投入大，產(chǎn)出小，經(jīng)濟效益差等。4

（二）油田注氣開發(fā)的適用條件52.1注氣開發(fā)的一般適應條件（1）儲層泥質(zhì)含量過高，注水開發(fā)易引起水敏的油藏；（2）儲層束縛水飽和度高，注水效果不好的油田；（3）一般稠油油藏，注氣開發(fā)可降低地層原油粘度，以便于開采；（4）非均質(zhì)性不嚴重，裂縫不發(fā)育的均質(zhì)油藏，不易引起氣竄；（5）薄油層，減小氣竄的可能性。62.2低滲透油田注氣開發(fā)的有利方面與注水相比，注氣壓力較低，吸氣能力強。注入氣體不會和地層中的地層水和巖石礦物，尤其是和粘土礦物發(fā)生物理的和化學的反應造成儲層傷害。注入的氣體在地層條件下很容易溶解在原油中，使原油粘度降低，有利于開采。若在地層條件下能實現(xiàn)混相或者半混相，則能大大減小毛管力的不利影響，有利于提高驅(qū)油效率。這一點對孔隙孔道細小的低滲透油田十分有利。注氣工藝方法較為簡單，沒有注水中水質(zhì)處理等一系列復雜工藝流程。72.3低滲透油田注氣開發(fā)的不利方面非均質(zhì)性會影響注氣效果。 氣體粘度很小，流度很大，和原油之間的流度比很大。在氣體驅(qū)油的過程中，極容易發(fā)生氣體超前，造成氣竄。 低滲透儲層一般非均質(zhì)性嚴重，并存在裂縫系統(tǒng)，注氣開發(fā)會遇到困難。注氣成本高 注氣開發(fā)的昂貴成本，和低滲透油田的低產(chǎn)能之間形成一個突出矛盾。因此，需要認真研究，權(quán)衡利弊，以決取舍。82.4注氣方式選擇注氣方式主要取決于儲層性質(zhì)和氣源條件。對于大多數(shù)油田，氣源的選擇余地是很有限的。如果油層下部或附近有天然氣田或者CO2氣田，對注氣開發(fā)自然是很有利的。在有了一定氣源條件下，根據(jù)儲層性質(zhì)和氣體成分可以確定適宜的注氣方式。 儲層性質(zhì)主要指儲層構(gòu)造特征、埋藏深度、地層壓力、地層溫度、原油成分、混相條件等。由此可以確定該儲層是否適宜注氣和以什么方式注氣。9（三）注氣方式簡介按地層中油氣接觸方式可分為兩大類：混相驅(qū)和非混相驅(qū)。注入氣體種類有：干氣、富氣、二氧化碳氣、氮氣、空氣等。注入方式上提出了氣水混注。10

3.1混相驅(qū)

消除相界面，降低毛管阻力低滲透油田，注水開發(fā)中存在的突出問題是孔隙孔道細小，油水界面毛管力作用強烈，嚴重影響驅(qū)油效率和微觀波及效率。混相驅(qū)是使驅(qū)替氣體和原油之間在地層條件下形成一個混相帶，消除驅(qū)替劑和被驅(qū)替劑之間的相界面，從理論上分析可使孔隙介質(zhì)中的毛管力降至零，能夠大大提高驅(qū)油效率。但是，混相驅(qū)往往受混相壓力和混相溫度的制約，許多油田達不到混相條件的要求。 根據(jù)注入氣體的成分不同，混相驅(qū)又可分為以下幾種：

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（1）高壓干氣混相驅(qū)高壓干氣混相驅(qū)，主要適用于揮發(fā)性組份含量較高的油藏。原油中揮發(fā)性組份和注入的甲烷氣形成混相。但是，需要相當高的混相壓力和混相溫度，適宜于深層油藏。高壓混相氣驅(qū)盡管驅(qū)替效率較高，注氣成本也比富氣低，但許多油藏滿足不了如此高的混相壓力要求，使用是很有限的。12

（2）富氣混相驅(qū)富氣是指富含乙烷、丙烷和丁烷的氣體。當注入的富氣與原油接觸時，注入氣中的富組份開始脫出，溶解在原油中，連續(xù)注入的富氣和脫出的輕餾分形成一個C2～C4的富集氣帶。如果注入氣體富化程度高，注入量充分的話，在達到混相條件的情況下，地層中的原油就開始與注入氣體混相，在原油和富氣之間形成一個混相段塞。注入量一般為10%PV～20%PV，之后再注干氣或水。這種方法混相壓力較低，能提高驅(qū)油效率。一些油田注氣比注水采收率提高4%～20%。但是，混相段塞的穩(wěn)定性，尤其是非均質(zhì)油藏和裂縫性油藏則不易控制。 另外，富氣的昂貴價格使開發(fā)者望而卻步。13

（3）CO2混相驅(qū)CO2混相驅(qū)是一種較理想的氣驅(qū)方法。CO2易溶于原油，使原油粘度降低。混相壓力也較低。當然它也存在氣驅(qū)的共同弱點，即容易發(fā)生氣竄。應考慮CO2對設備的腐蝕。14（4）混相驅(qū)開發(fā)實例15

3.2非混相驅(qū)

干氣非混相驅(qū)亦稱非混相面積注氣。早期用此法保持地層壓力，后來又發(fā)展到蒸發(fā)氣驅(qū)。?注氣能有效提高了地層壓力。?氣相中的一部分天然氣溶解到油相中，使原油粘度降低。?蒸發(fā)氣驅(qū)：

油相中的一部分輕質(zhì)組份蒸發(fā)到氣相中，干氣在驅(qū)油的過程中被富化。采出地面后，可用輕烴回收裝置將濕氣中的C3和C4組份分離出來成為輕質(zhì)油。被分離后的氣體又成為干氣，再注入地層。如此循環(huán)，可繼續(xù)采出一部分原油。如果地層壓力高、溫度高，則蒸發(fā)作用強烈，采出的油會更多一些。16

3.4氣水混注（1）問題的提出：注入氣粘度極低，在地層中很容易向前突進，形成氣竄，很快在油井突破。氣體一旦突破油井氣油比會急劇上升，影響油井正常生產(chǎn)，使產(chǎn)能和采收率降低。氣竄是油田注氣開發(fā)的巨大威脅。為解決氣竄問題，采用氣水混注的方法來控制驅(qū)替前緣，使之較為均勻地向前推進。方法是注一階段氣，接著注一階段水，如此進行氣水交替混注。

173.4氣水混注（2）氣水混注效果：這種水氣交替混注的方法在一定程度上減小了氣竄影響的程度。這種方法的有效性似乎是有限的，尤其是嚴重非均質(zhì)性油藏和裂縫性油藏。水氣混注使地層中含水飽和度和含氣飽和度增大，使油相有效滲透率急劇降低，影響原油的產(chǎn)量。 這一點對低滲透油田應當特別注意。18（四）干氣非混相驅(qū)生產(chǎn)特征及 生產(chǎn)階段劃分

根據(jù)室內(nèi)注氣研究，干氣非混相驅(qū)注氣過程大體可以分為四個階段194.1地層壓力上升階段此階段隨著注氣量的增加，首先在注氣井井底附近出現(xiàn)氣相。在注氣量不變的情況下，注氣壓力有所降低。這是因為隨著井底附近地層含氣飽和度的增加，氣相有效滲透率增大。這時地層深處和對應生產(chǎn)井未出現(xiàn)氣相。如果注氣量充足，則地層壓力提高，產(chǎn)油量和產(chǎn)氣量增加。生產(chǎn)氣油比仍保持不變。204.2地層壓力第一平穩(wěn)階段當注入氣體不斷擴散到地層內(nèi)部，使地層內(nèi)部逐漸出現(xiàn)氣相，地層壓力得到提高，并逐漸趨于穩(wěn)定，達到第一個地層壓力變化較為平穩(wěn)的階段。注氣井附近地層壓力和注氣壓力較為平穩(wěn)。生產(chǎn)井附近的地層壓力也較為穩(wěn)定。生產(chǎn)氣油比仍保持不變。產(chǎn)油量較高，是注氣開發(fā)的主要見效階段。214.3生產(chǎn)井氣體突破階段從注入氣體在生產(chǎn)井突破開始進入第三階段。注入氣體一旦在生產(chǎn)井突破，平均地層壓力迅速降低。注氣井注入壓力也迅速降低。這時生產(chǎn)井井底出現(xiàn)氣相。產(chǎn)油量快速降低。產(chǎn)氣量增大，生產(chǎn)氣油比快速上升。并且產(chǎn)出物中的甲烷含量快速增加。22

4.4地層壓力第二平穩(wěn)階段經(jīng)過第三階段氣體在生產(chǎn)井突破，地層壓力迅速降低之后，在新的生產(chǎn)狀態(tài)下地層壓力又逐漸趨于相對穩(wěn)定，進入地層壓力第二平穩(wěn)階段。地層壓力已降到較低水平，并且地層壓力受注氣量（或注氣壓力）的影響較小。生產(chǎn)井的產(chǎn)油量平穩(wěn)降低。產(chǎn)氣量平穩(wěn)上升。產(chǎn)出物中甲烷含量穩(wěn)定上升。這種狀態(tài)一直持續(xù)到注氣結(jié)束。234.5生產(chǎn)特征綜合分析地層壓力第一平穩(wěn)階段是注氣開發(fā)的主要見效階段。地層壓力較高，并且較為穩(wěn)定，產(chǎn)油量也較高較穩(wěn)定。因此，延長這一階段的開采時間對整個油田注氣開發(fā)效果是有利的。當這一階段結(jié)束時，氣體開始在生產(chǎn)井突破，這時應當關(guān)閉見氣井，或者將見氣生產(chǎn)井轉(zhuǎn)為注氣井。通常，沿裂縫方位的生產(chǎn)井首先見氣，轉(zhuǎn)為注氣井后可形成沿裂縫方向的注氣井排，實施排狀注氣。注入氣體沿垂直裂縫方向驅(qū)油，保持全油藏的地層壓力，使生產(chǎn)井具有較高的產(chǎn)能。24

4.6注入天然氣的重復利用部分天然氣溶解到原油中，降低原油粘度。部分天然氣隨原油從生產(chǎn)井采出，地面分離后重新注入，循環(huán)使用。注氣開發(fā)結(jié)束后，保留在地層中的天然氣仍可采出，回收利用。25（五）干氣非混相驅(qū)開發(fā)和

注水開發(fā)的異同點26

5.1注入流體突破前后兩種開采方式的異同點項目突破前后注水開發(fā)注氣開發(fā)地層壓力突破前高高突破后能保持在較高水平急劇降低生產(chǎn)井產(chǎn)能突破前初始產(chǎn)能高，降低快產(chǎn)能高于注水突破后平穩(wěn)降低產(chǎn)能急劇降低，低于注水生產(chǎn)氣油比突破前較穩(wěn)定較穩(wěn)定突破后較穩(wěn)定急劇上升生產(chǎn)井含水率突破前迅速上升先上升，后降低突破后緩慢上升急劇降低，甚至為0275.2注水、注氣效果分析注入流體在生產(chǎn)井突破前，在較高的地層壓力情況下，不管是注水還是注氣都具有較高的產(chǎn)能，注氣效果更優(yōu)于注水。注入流體在生產(chǎn)井突破后，注水開發(fā)的地層壓力能保持在一個較高的水平上，油井產(chǎn)能降低緩慢。而注氣開發(fā)則出現(xiàn)地層壓力急劇降低，油井產(chǎn)能可能低于注水開發(fā)。因此，當生產(chǎn)井普遍見氣后，不可避免地會引起地層壓力降低，產(chǎn)油量降低，生產(chǎn)氣油比急劇上升。 這時應當根據(jù)采出程度的大小，考慮其他接替的開采方式。28（六）小結(jié)（1）充足的氣源條件是注氣開發(fā)的首要問題。（2）

根據(jù)氣源