公司公告
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2025年度燃氣工程系列（專業(yè)）中級專業(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格評審委員會評審通過人員公示名單[25-11-21]
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關(guān)于2025年度全市燃氣工程中級專業(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格評審工作有關(guān)事宜的通知[25-09-25]
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關(guān)于2025年度全市燃氣工程中級專業(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格筆試考試和面試評審工作安排的通知[25-09-25]
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哈爾濱中慶燃氣有限責任公司廢舊燃氣表處置公告[25-09-09]
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2024年度燃氣工程系列（專業(yè)）中級專業(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格評審委員會評審通過人員公示名單[24-12-10]
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關(guān)于2024年度全市燃氣工程中級專業(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格評審工作有關(guān)事宜的通知[24-09-10]
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關(guān)于2024年度全市燃氣工程中級專業(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格筆試考試和面試評審工作安排的通知[24-09-06]
深層稠油油藏天然氣吞吐開采技術(shù)研究
【摘要】天然氣吞吐技術(shù)在深層稠油油藏的開采將是一個新項目，本文以遼河油田深層稠油油藏天然氣吞吐開采的實際情況為參數(shù)，對利用天然氣開采深層稠油技術(shù)的開采機理、影響因素、影響規(guī)律和開采過程中的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計進行實驗研究，以期為遼河油田的深層稠油油藏天然氣吞吐開采，經(jīng)濟高效的開發(fā)深層稠油油藏提供一些參考。
【關(guān)鍵詞】深層稠油 天然氣吞吐 技術(shù) 研究
目前稠油但通常采用熱采技術(shù)，包括蒸汽驅(qū)、蒸汽吞吐、蒸汽輔助重力泄油、火燒油層等。其中最常使用蒸汽驅(qū)和蒸汽吞吐技術(shù)。我國很多油藏尤其是稠油油藏都處于深埋藏區(qū)，由于埋藏深，在開采時很難實現(xiàn)注蒸汽壓力，因此用蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)技術(shù)經(jīng)常無法實現(xiàn)開采，而且這兩種開采技術(shù)污染嚴重、熱損失較大。天然氣資源具有清潔無污染、可回收利用的特點，為如今倡導的清潔、節(jié)能生產(chǎn)提供了良好的市場。天然氣資源的優(yōu)良特性為深沉稠油油藏注天然氣吞吐開采提供了新方式。本文將針對遼河油田的實際情況，對利用天然氣開采深層稠油技術(shù)的開采機理、影響因素、影響規(guī)律和開采過程中的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計進行實驗研究，以期為遼河油田的深層稠油油藏天然氣吞吐開采，經(jīng)濟高效的開發(fā)深層稠油油藏提供一些參考。
1 天然氣吞吐采油機理
1.1 天然氣的物理和化學性質(zhì)
天然氣是一種具有很高熱量的可燃性氣體，它的物理性質(zhì)會隨不同的溫度和壓力條件而改變，因此它的密度、粘度、偏差系數(shù)等物性參數(shù)是注氣設(shè)計的基本數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^高壓物性試驗方法或者直接取氣樣的實驗室方法確定天然氣在各種狀態(tài)下的物性參數(shù)。
在化學性質(zhì)上，天然氣是有少量非烴類氣體和以飽和飽和烴為主的烴類氣體組成的混合氣體。其中主要由甲烷（CH4）組成，還含有少量的丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）、乙烷（C2H6）、和戊烷（C5H12），還含有二氧化碳（CO2）、水蒸汽（H2O）、氮氣（N2）、硫化氫（H2S）、一氧化碳（CO）、氧氣（O2）、氫氣（H2）等非烴類氣體。
下表1顯示了天然氣的主要組成物質(zhì)和物理化學性質(zhì)。
1.2 遼河油田天然氣吞吐采油機理
作為我國最大稠油生產(chǎn)基地，遼河油田具有超稠油油藏埋藏深、油藏壓力高、原油粘度高的特點。在溫度50攝氏度下，油田深處超稠油粘度高達20萬/毫帕秒。稠油主要分布在西部凹陷砂巖油藏中，在縱向上發(fā)育成了十套稠油層系。
稠油油藏注天然氣吞吐采油方式屬于非混相驅(qū)油，稠油注天然氣吞吐開采主要的機理有以下幾個方面降低原油粘度、原油體積膨脹、降低界面張力、抽提原油中的輕質(zhì)組分、 壓力下降造成溶解氣驅(qū)、提高近井地帶油藏的壓力，增大生產(chǎn)壓差。
降低原油粘度：天然氣吞吐采油法機理的降粘過程主要利用天然氣在原油中的溶解度，天然氣在原油中被溶解后會使原油的粘度大大降低，實驗顯示飽和天然氣原油比不含天然氣的原油粘度低98%，由此可見，注入天然氣后可以使原油粘度降低，從而使采油率提高。
原油體積膨脹：注入天然氣后，隨著天然氣在原油中的溶解度增加，原油和殘余油體積都會膨脹，從而使一部分殘余油滯留空間“溢出”變成可采出油。
降低界面張力：天然氣在原油中的溶解，碳數(shù)較小的分子與碳數(shù)較大的分子混溶，使得原油密度降低，分子間作用力產(chǎn)生的界面張力下降。
壓力下降造成溶解氣驅(qū)：油藏壓力會隨著生產(chǎn)過程下降，溶解到稠油中的氣體也會逐漸脫出，形成溶解氣驅(qū)。當油藏壓力下降至低于飽和壓力時，隨著油層壓力的進一步降低，原處于溶解狀態(tài)的氣體將分離出來，氣泡的膨脹能將原油趨向井底。
抽提原油中的輕質(zhì)組分：注入的天然氣可以在不同相之間發(fā)生傳質(zhì)作用，通過這種作用，可以萃取原油中的輕質(zhì)組分。
提高近井地帶油藏的壓力，增大生產(chǎn)壓差：天然氣的注入以及原油體積的膨脹能夠提高近井地帶油藏的壓力，增大生產(chǎn)壓差，提高原油的采收率。
2 遼河油田單井天然氣吞吐實驗
于2010年選擇遼河油田的齊40塊作為實驗對象，齊40塊是遼河油田中深普通稠油油藏蒸汽驅(qū)生產(chǎn)的典范，選擇這里作為實驗對象為其它類型的稠油開采提供普遍的借鑒意義。
實驗方案設(shè)計：注氣量20萬方，燜井時間15天，單井初期產(chǎn)量10-12方/天，生產(chǎn)周期90天。實驗結(jié)果如下2.1 原油粘度大幅降低
齊40塊在實施注天然氣吞吐前地面原油粘度10200mpa.s，在實施注天然氣吞吐后原油粘度為2493mpa.s，從注天然氣吞吐前后的實驗對比來看，注天然氣吞吐方案實施后原油粘度明顯降低。
2.2 單井產(chǎn)量明顯提高
齊40塊在實施注天然氣吞吐前產(chǎn)油約20噸/天，而在實施注天然氣吞吐后，初期產(chǎn)油量便達到了35噸/天。而且在實施注天然氣吞吐后，油井的連續(xù)生產(chǎn)時間超過60天，可見，齊40塊的吞吐實驗取得了初步的成功。3 結(jié)論
在對遼河油田齊40塊的單井注天然氣吞吐開發(fā)技術(shù)試驗后，作者又對實驗進行了相關(guān)的實驗室模擬和建立相關(guān)的數(shù)學模型研究，研究結(jié)果表明，遼河油田齊40塊的單井注天然氣吞吐開發(fā)技術(shù)是確實可行的，并結(jié)合實驗得出如下結(jié)論；
（1）在對遼河油田齊40塊的注天然氣吞吐實驗結(jié)果表明，由于天然氣的注入使得原油和天然氣的混合體系飽和壓力迅速上升，使得地層原油的膨脹性也曾強。
（2）使用注天然氣吞吐技術(shù)開發(fā)深層稠油油藏，油的增量會隨著注氣量的周期增加而增加；而換油率卻隨著周期增加而減??；注氣量的大小與注氣速度和壓力有密切的關(guān)系。
（3）遼河油田齊40塊的單井實驗結(jié)果表明，深層稠油油層采用注天然氣吞吐開發(fā)技術(shù)比采用原始的衰竭式開發(fā)技術(shù)不管是在產(chǎn)油量上，還是在含水量和采出程度上都明顯的提高。而且采用天然氣吞吐開發(fā)技術(shù)污染小，能源的利用率高，實現(xiàn)了清潔、節(jié)約生產(chǎn)的要求。
【關(guān)鍵詞】深層稠油 天然氣吞吐 技術(shù) 研究
目前稠油但通常采用熱采技術(shù)，包括蒸汽驅(qū)、蒸汽吞吐、蒸汽輔助重力泄油、火燒油層等。其中最常使用蒸汽驅(qū)和蒸汽吞吐技術(shù)。我國很多油藏尤其是稠油油藏都處于深埋藏區(qū)，由于埋藏深，在開采時很難實現(xiàn)注蒸汽壓力，因此用蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)技術(shù)經(jīng)常無法實現(xiàn)開采，而且這兩種開采技術(shù)污染嚴重、熱損失較大。天然氣資源具有清潔無污染、可回收利用的特點，為如今倡導的清潔、節(jié)能生產(chǎn)提供了良好的市場。天然氣資源的優(yōu)良特性為深沉稠油油藏注天然氣吞吐開采提供了新方式。本文將針對遼河油田的實際情況，對利用天然氣開采深層稠油技術(shù)的開采機理、影響因素、影響規(guī)律和開采過程中的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計進行實驗研究，以期為遼河油田的深層稠油油藏天然氣吞吐開采，經(jīng)濟高效的開發(fā)深層稠油油藏提供一些參考。
1 天然氣吞吐采油機理
1.1 天然氣的物理和化學性質(zhì)
天然氣是一種具有很高熱量的可燃性氣體，它的物理性質(zhì)會隨不同的溫度和壓力條件而改變，因此它的密度、粘度、偏差系數(shù)等物性參數(shù)是注氣設(shè)計的基本數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^高壓物性試驗方法或者直接取氣樣的實驗室方法確定天然氣在各種狀態(tài)下的物性參數(shù)。
在化學性質(zhì)上，天然氣是有少量非烴類氣體和以飽和飽和烴為主的烴類氣體組成的混合氣體。其中主要由甲烷（CH4）組成，還含有少量的丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）、乙烷（C2H6）、和戊烷（C5H12），還含有二氧化碳（CO2）、水蒸汽（H2O）、氮氣（N2）、硫化氫（H2S）、一氧化碳（CO）、氧氣（O2）、氫氣（H2）等非烴類氣體。
下表1顯示了天然氣的主要組成物質(zhì)和物理化學性質(zhì)。
1.2 遼河油田天然氣吞吐采油機理
作為我國最大稠油生產(chǎn)基地，遼河油田具有超稠油油藏埋藏深、油藏壓力高、原油粘度高的特點。在溫度50攝氏度下，油田深處超稠油粘度高達20萬/毫帕秒。稠油主要分布在西部凹陷砂巖油藏中，在縱向上發(fā)育成了十套稠油層系。
稠油油藏注天然氣吞吐采油方式屬于非混相驅(qū)油，稠油注天然氣吞吐開采主要的機理有以下幾個方面降低原油粘度、原油體積膨脹、降低界面張力、抽提原油中的輕質(zhì)組分、 壓力下降造成溶解氣驅(qū)、提高近井地帶油藏的壓力，增大生產(chǎn)壓差。
降低原油粘度：天然氣吞吐采油法機理的降粘過程主要利用天然氣在原油中的溶解度，天然氣在原油中被溶解后會使原油的粘度大大降低，實驗顯示飽和天然氣原油比不含天然氣的原油粘度低98%，由此可見，注入天然氣后可以使原油粘度降低，從而使采油率提高。
原油體積膨脹：注入天然氣后，隨著天然氣在原油中的溶解度增加，原油和殘余油體積都會膨脹，從而使一部分殘余油滯留空間“溢出”變成可采出油。
降低界面張力：天然氣在原油中的溶解，碳數(shù)較小的分子與碳數(shù)較大的分子混溶，使得原油密度降低，分子間作用力產(chǎn)生的界面張力下降。
壓力下降造成溶解氣驅(qū)：油藏壓力會隨著生產(chǎn)過程下降，溶解到稠油中的氣體也會逐漸脫出，形成溶解氣驅(qū)。當油藏壓力下降至低于飽和壓力時，隨著油層壓力的進一步降低，原處于溶解狀態(tài)的氣體將分離出來，氣泡的膨脹能將原油趨向井底。
抽提原油中的輕質(zhì)組分：注入的天然氣可以在不同相之間發(fā)生傳質(zhì)作用，通過這種作用，可以萃取原油中的輕質(zhì)組分。
提高近井地帶油藏的壓力，增大生產(chǎn)壓差：天然氣的注入以及原油體積的膨脹能夠提高近井地帶油藏的壓力，增大生產(chǎn)壓差，提高原油的采收率。
2 遼河油田單井天然氣吞吐實驗
于2010年選擇遼河油田的齊40塊作為實驗對象，齊40塊是遼河油田中深普通稠油油藏蒸汽驅(qū)生產(chǎn)的典范，選擇這里作為實驗對象為其它類型的稠油開采提供普遍的借鑒意義。
實驗方案設(shè)計：注氣量20萬方，燜井時間15天，單井初期產(chǎn)量10-12方/天，生產(chǎn)周期90天。實驗結(jié)果如下2.1 原油粘度大幅降低
齊40塊在實施注天然氣吞吐前地面原油粘度10200mpa.s，在實施注天然氣吞吐后原油粘度為2493mpa.s，從注天然氣吞吐前后的實驗對比來看，注天然氣吞吐方案實施后原油粘度明顯降低。
2.2 單井產(chǎn)量明顯提高
齊40塊在實施注天然氣吞吐前產(chǎn)油約20噸/天，而在實施注天然氣吞吐后，初期產(chǎn)油量便達到了35噸/天。而且在實施注天然氣吞吐后，油井的連續(xù)生產(chǎn)時間超過60天，可見，齊40塊的吞吐實驗取得了初步的成功。3 結(jié)論
在對遼河油田齊40塊的單井注天然氣吞吐開發(fā)技術(shù)試驗后，作者又對實驗進行了相關(guān)的實驗室模擬和建立相關(guān)的數(shù)學模型研究，研究結(jié)果表明，遼河油田齊40塊的單井注天然氣吞吐開發(fā)技術(shù)是確實可行的，并結(jié)合實驗得出如下結(jié)論；
（1）在對遼河油田齊40塊的注天然氣吞吐實驗結(jié)果表明，由于天然氣的注入使得原油和天然氣的混合體系飽和壓力迅速上升，使得地層原油的膨脹性也曾強。
（2）使用注天然氣吞吐技術(shù)開發(fā)深層稠油油藏，油的增量會隨著注氣量的周期增加而增加；而換油率卻隨著周期增加而減??；注氣量的大小與注氣速度和壓力有密切的關(guān)系。
（3）遼河油田齊40塊的單井實驗結(jié)果表明，深層稠油油層采用注天然氣吞吐開發(fā)技術(shù)比采用原始的衰竭式開發(fā)技術(shù)不管是在產(chǎn)油量上，還是在含水量和采出程度上都明顯的提高。而且采用天然氣吞吐開發(fā)技術(shù)污染小，能源的利用率高，實現(xiàn)了清潔、節(jié)約生產(chǎn)的要求。
