交替蒸汽驅(qū)在淺層低滲油田開發(fā)中的優(yōu)越性

1、 交替蒸汽驅(qū)在淺層低滲 油田開發(fā)中的優(yōu)越性 劉洪芹 趙力 遼河油田鉆采院采油工藝所 一九九六年九月十四日 交替蒸汽驅(qū)在淺層低滲 油田開發(fā)中的優(yōu)越性 摘要 本文詳細(xì)論述了交替蒸汽驅(qū)的原理及其在淺層低滲油田中的優(yōu)越性，并對(duì)淺層低滲油藏廟5塊進(jìn)行了從95年12月21日吞吐后轉(zhuǎn)驅(qū)的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，證實(shí)了交替注汽為本區(qū)塊的最佳蒸汽驅(qū)方案，進(jìn)而進(jìn)行了交替周期的優(yōu)選，給出了方便現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的交替周期判斷方法。主題詞：淺層 低滲 交替注汽 蒸汽驅(qū)1 引言 對(duì)于廟5塊82-40井組這類淺層低滲油藏，由于滲透率低，導(dǎo)致采用蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)時(shí)的波及范圍小，影響了驅(qū)替效率。尋求一種經(jīng)濟(jì)、有效的提高采收率的開采方案已成為采油技術(shù)

2、的挑戰(zhàn)。 眾所周知，在蒸汽驅(qū)油藏內(nèi)，連續(xù)向含油多孔介質(zhì)注入蒸汽的過(guò)程中，在注汽井周圍將形成一個(gè)蒸汽帶。蒸汽帶的溫度實(shí)際是處于飽和溫度下。在蒸汽帶中，初始含油飽和度已降到某一低值Sorst，即蒸汽驅(qū)殘余油飽和度，Sorst與原油的粘度成一定的函數(shù)關(guān)系。其量級(jí)為10%的孔隙體積1。由于注汽井的注汽壓力較大，注入蒸汽的一部分在地層中呈液相存在著。在蒸汽帶前緣，由于地層對(duì)蒸汽的冷卻，也產(chǎn)生部分冷凝水。對(duì)于廟5-82-40井組，由于油層埋深較淺，原始地層壓力低，約5.6MPa，而注汽壓力為12MPa左右，注汽井附近與地層之間的壓力梯度較大。當(dāng)流體在地層運(yùn)移中，由于交替注汽的來(lái)回驅(qū)動(dòng)，進(jìn)入低壓部分的冷凝水

3、在焓值不變的情況下將出現(xiàn)閃蒸現(xiàn)象。注入流體的焓將滿足下列等式： H=(1-x)hw+xhs 其中，x為蒸汽干度，hw為水的焓，hs焓蒸汽的焓。 例如，12MPa的水運(yùn)移到8MPa的壓力下可閃蒸出干度為0.12的蒸汽。閃蒸作用使得這部分體積迅速膨脹，而且生成氣體不會(huì)有隨之冷卻的特點(diǎn)。它占有了孔隙中大部分原油的體積，原油會(huì)受到以這幾百倍孔隙體積成汽相的水的驅(qū)動(dòng)，從地層擠向附近低壓區(qū)，即生產(chǎn)井井底。所以，對(duì)于淺層油藏，交替注汽產(chǎn)生的閃蒸現(xiàn)象，能夠提高井組的采收率和油汽比。 交替注汽的另一好處在于蒸汽在地層運(yùn)移中的平面調(diào)整上。在地層中，原油、水以及儲(chǔ)集巖的壓縮系數(shù)整個(gè)構(gòu)成了油藏的彈性能量。當(dāng)?shù)貙訅毫Ω?/p>

4、于飽和壓力時(shí)，就是靠這部分能量采出地層中的石油。當(dāng)注汽井向地層注汽時(shí)，注汽井周圍形成了很高壓力的蒸汽帶及熱水前緣，這個(gè)壓力隨著蒸汽的不斷注入一時(shí)難以釋放，聚集成彈性能存在地層中。當(dāng)這口井停止注汽，另一口井進(jìn)行交替注汽時(shí)，由于壓力傳播，這個(gè)壓力借助已有的彈性能把流體反推回來(lái)。以較小的力產(chǎn)生較大的能量，從而有效地提高蒸汽的平面波及系數(shù)和掃油面積。在以往的蒸汽驅(qū)中，造成低采收率的原因之一就是井組中有很大區(qū)域沒有被蒸汽驅(qū)到，交替注汽能使得蒸汽在地層中運(yùn)移面積增大，提高了原油的流動(dòng)性，達(dá)到提高油汽比和采收率的目的。 蒸汽驅(qū)一個(gè)重要的特點(diǎn)是，在絕大部分情況下都有蒸汽的重力分離（上覆作用）現(xiàn)象。這起因于蒸汽

5、的超浮作用和蒸汽帶中原油的流動(dòng)性很高。重力分離的快慢取決于原油粘度、垂向滲透率和蒸汽溫度。蒸汽的上覆作用使得下部原油流動(dòng)性減弱，上部蒸汽流速過(guò)快，易產(chǎn)生汽竄，不利于蒸汽驅(qū)。交替注汽使得蒸汽在地層中來(lái)回驅(qū)動(dòng)，增加了蒸汽、原油、冷凝液、冷地層的混合機(jī)會(huì)，降低了上覆作用對(duì)蒸汽驅(qū)帶來(lái)的不利影響。3 廟5塊82-40井組蒸汽驅(qū)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè) 廟5塊82-40井組（見圖1）為典型的淺層低滲油藏，于1995年12月20日吞吐結(jié)束，21日開始轉(zhuǎn)驅(qū)。我們對(duì)本試驗(yàn)井組進(jìn)行了轉(zhuǎn)驅(qū)方案的數(shù)值模擬研究。優(yōu)選中假定最大注汽壓力為13.0MPa，注汽溫度325，注汽干度0.75，注汽速度158噸/天，生產(chǎn)井單井排液能力為50噸/

6、天,在注汽生產(chǎn)中各參數(shù)保持不變。模擬時(shí)間為610天。各轉(zhuǎn)驅(qū)方案的模擬計(jì)算結(jié)果如表1所示。 表1 轉(zhuǎn)驅(qū)方案優(yōu)選計(jì)算結(jié)果 轉(zhuǎn)驅(qū)方案 天數(shù) d累注量 kt累產(chǎn)油 kt累產(chǎn)水 kt累產(chǎn)液 kt油汽比采收率 注采比 反五點(diǎn) 610144 .12 30.92138.98169.90 0.21 6.78 1.18 不規(guī)則反七點(diǎn) 610136.50 24.92139.33164.25 0.18 5.47 1.20 81-41.83-39同時(shí)對(duì)角注 610170.89 17.13178.87196.00 0.11 3.74 1.15 83-39吞吐一周轉(zhuǎn)對(duì)角注 610171.67 16.36180.35196.

7、71 0.10 3.59 1.15 83-39吞吐兩周轉(zhuǎn)對(duì)角注 610159.99 16.59167.92184.51 0.11 3.64 1.15 四井吞吐的對(duì)角注 610182.03 26.35179.17205.52 0.15 5.78 1.13 交替對(duì)角注 610159.89 34.71162.10196.81 0.21 7.62 1.23 反九點(diǎn) 610 60.61 11.02 56.57 67.59 0.17 2.42 1.12 加密反九點(diǎn) 610 82.69 26.01 78.19104.20 0.28 5.71 1.26 四個(gè)反五點(diǎn) 610261.60 5.96274.9428

8、0.90 0.03 1.31 1.07 從表1的數(shù)值模擬研究結(jié)果中可以看出，交替對(duì)角注方案的采收率比同種生產(chǎn)條件下的其它方案都高，油汽比僅次于加密反九點(diǎn)。其原因是，交替注汽能使冷凝于淺層油藏中的水產(chǎn)生閃蒸現(xiàn)象，有效地改善了蒸汽在地層內(nèi)的分布、運(yùn)移，提高了蒸汽的熱利用率，并且，它能減弱蒸汽的上覆作用，從而減少了蒸汽汽竄的可能性。4 交替注汽周期優(yōu)選 交替注汽有諸多有利因素，為了提高交替注汽的油汽比及采收率，我們根據(jù)蒸汽吞吐階段實(shí)際生產(chǎn)資料以及由擬合建立起來(lái)的廟5塊油藏模型，對(duì)交替注汽周期時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)選。 在數(shù)值模擬研究中，我們分別模擬了交替注汽周期為30天、60天、90天、300天的蒸汽驅(qū)生產(chǎn)動(dòng)

9、態(tài)。優(yōu)選中假定最大注汽壓力為13.0MPa，注汽溫度325，注汽干度0.75，注汽速度158噸/天，生產(chǎn)井單井排液能力為50噸/天,在注汽生產(chǎn)中各參數(shù)保持不變。模擬預(yù)測(cè)時(shí)間為610天。模擬計(jì)算結(jié)果如表2所示。圖2、圖3分別給出了三種注汽周期的采收率、油汽比對(duì)比曲線。 表2 交替注汽周期優(yōu)選計(jì)算結(jié)果交替注汽周期 天數(shù) d 累注量 kt累產(chǎn)油 kt累產(chǎn)水 kt累產(chǎn)液 kt油汽比采收率 注采比 30 610 97.86 35.89 96.18 132.07 0.37 7.88 1.35 60 610 97.20 35.63 96.05131.68 0.37 7.82 1.35 90 610 97.8

10、4 35.36 96.78132.14 0.36 7.76 1.35 300 610102.88 27.84 113.13140.97 0.27 6.11 1.37 從計(jì)算結(jié)果中可以看出，交替注汽周期為30天、60天的油汽比及采收率明顯好于90天、300天的生產(chǎn)情況。由此可見，交替注汽周期越短，油汽比及采收率就越好。但這并不是絕對(duì)的。從四種方案的采收率及油汽比的對(duì)比曲線中可以看到，到500天為止，交替注汽周期為60天的采收率及油汽比均高于周期為30天的情況?？紤]減少工藝措施的復(fù)雜性，我們將交替注汽周期為60天作為優(yōu)選結(jié)果。5 以壓力或溫度作為判斷交替周期的指標(biāo) 為了方便現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，我們將要確

11、定以壓力或溫度為判斷指標(biāo)，來(lái)衡量?jī)煽诰惶孀⑵臅r(shí)機(jī)，即以什么指標(biāo)來(lái)確定交替注汽時(shí)機(jī)為最佳值。 這項(xiàng)研究可以給現(xiàn)場(chǎng)一種測(cè)試手段來(lái)決定交替驅(qū)替的周期時(shí)間。5.1 壓力場(chǎng)變化情況 我們給出了間歇交替周期為60天的地層壓力場(chǎng)隨時(shí)間的變化情況?？梢钥吹?，注汽井壓力場(chǎng)第一周期不很穩(wěn)定，前10天壓力上升，以后各天壓力下降，壓力場(chǎng)半徑也由10天的80m變?yōu)?0天的40m。從第二周期起，壓力場(chǎng)變化呈規(guī)律性進(jìn)展。注汽時(shí)壓力逐漸上升，壓力場(chǎng)半徑逐漸增大。觀看注汽井廟83-39，第二周期井底壓力從7.0升至13.0MPa；第三周期從6.7MPa升至12.6MPa；第四周期從6.0MPa升至11.6MPa；第五周期從

12、6.0MPa升至11.4MPa。各周期壓力場(chǎng)半徑分別為40m、83m、100m、103m、98m。而注汽井廟81-41，第二周期的井底壓力從4.2MPa升至7.6MPa，第三周期從4.0MPa升至7.8MPa，第四周期從4.3升MPa至8.2MPa；第五周期從4.8MPa升至8.1MPa。各周期壓力場(chǎng)半徑分別為40m、93m、90m、121m、95m。5.2 溫度場(chǎng)變化情況 從計(jì)算的溫場(chǎng)分布來(lái)看，注汽井的加熱半徑每一周期擴(kuò)大一輪，但變化幅度不大。觀看注汽井廟83-39，從第一到第五周期的加熱半徑分別為12.6m、21.0m、29.8m、35.1m、41.6m，注汽井井底溫度各周期變化規(guī)律相同，

13、即在注汽時(shí)升至蒸汽溫度325，燜井時(shí)降到245左右。溫度場(chǎng)變化不是很大。5.3 以壓力場(chǎng)為交替注汽周期的判斷指標(biāo) 這里，我們通過(guò)注汽井的井底壓力變化，來(lái)決定交替注汽的周期。 從圖4我們看到，對(duì)于廟83-39，井底流壓的變化是從6MPa到12MPa來(lái)回波動(dòng)，我們決定，當(dāng)井底流壓注到12MPa左右時(shí)停注，注廟81-41。當(dāng)廟83-39井底流壓降到6MPa時(shí)，停注廟81-41，注廟83-39。6 結(jié)論 a、詳細(xì)分析了交替注汽的機(jī)理，論述了交替注汽可以使淺層油藏內(nèi)產(chǎn)生閃蒸現(xiàn)象，能夠調(diào)整蒸汽在地層平面上的運(yùn)移、分布，減弱縱向上的蒸汽上覆作用，克服產(chǎn)生汽竄的可能性，從而達(dá)到提高油汽比及采收率的目的。 b、對(duì)廟5塊82-4