稠油水平井多元熱流體驅影響因素敏感性研究

李敬松，姜 杰，朱國金，鄭 偉，楊 兵

(1.中海油服務股份有限公司，天津 300450;2.中海油研究總院，北京 100010)

引 言

多元熱流體驅替技術是利用航天火箭發(fā)動機燃燒噴射的原理，在高壓燃燒室內同時注入燃料、空氣及水進行混合燃燒，從而產生高溫高壓的水蒸汽、CO2以及N2等混合氣體，注入井內，向井組內鄰井進行驅替的熱力采油技術[1]。目前多元熱流體吞吐熱采已在渤海稠油油田取得較好的開發(fā)效果[2]。由國內外熱采經驗可知，稠油油藏多輪次蒸汽吞吐后可轉入驅替熱采來進一步提高采收率[3-4]。但多元熱流體中汽-氣協(xié)同作用的增油機理復雜，且驅替熱采受地質及工藝條件等因素影響，因此有必要在研究多元熱流體驅替增油機理的基礎上，對這些影響因素進行敏感性分析，篩選出關鍵因素，為后續(xù)的驅替技術油藏篩選、注采參數(shù)設計及技術界限研究等提供理論指導。

1 模型建立

渤海X油田為中國海上具有高孔、高滲特征的稠油油藏，該油田已實施過多元熱流體吞吐試驗，取得了較好的開發(fā)效果。在該油田實際地質油藏特征及井網分布的基礎上，選取水平井注、水平井產的注采井組為研究對象，利用CMG-Stars軟件建立多元熱流體井組驅替的模型，進行數(shù)值模擬研究。設計的井網組合見圖1，建立的模型見圖2。

圖1 水平井注、水平井采井網組合設計

圖2 多元熱流體驅井組數(shù)值模擬模型

2 正交數(shù)值設計

2.1 正交數(shù)值實驗原理

目前常用的敏感性分析方法為單因素法，難以反映多種影響因素同時作用時的綜合效應，而正交數(shù)值實驗引用了正交設計表，利用其整齊可比及均衡分散的結構特征設計多因素實驗方案，并對實驗結果統(tǒng)計分析，可用少量方案反映全面方案的規(guī)律和主次矛盾[5]。因此，該方法既可彌補單因素法的不足，又可減小工作量，提高工作效率，故在分析已實施多元熱流體吞吐油田實際資料基礎上，引入“正交設計表”，結合數(shù)值模擬進行影響因素敏感性研究。

2.2 數(shù)值方案設計及模擬結果

結合國內外水平井熱采油藏地質參數(shù)及海上熱采工藝條件[6-13]，分別選取7個地質因素和工藝參數(shù)因素的3個水平值進行研究(表1、2)。

表1 多元熱流體驅地質因素敏感性分析水平設計

表2 多元熱流體驅工藝因素敏感性分析水平設計

根據(jù)正交設計表結構設計18個實驗方案，方案評價指標為階段采收率，利用數(shù)值模擬方法進行指標預測。以地質因素為例設計及預測結果見表3。

表3 多元熱流體驅地質因素敏感性分析實驗設計及結果

3 影響因素敏感性分析

3.1 敏感性排序

通過直觀分析法可分析各因素對驅替效果的敏感性影響。分析結果表明:地質因素敏感性依次為有效厚度、滲透率、油藏傾角、凈總比、孔隙度、原油黏度、油藏埋深;工藝參數(shù)因素敏感性依次為采注比、注入溫度、蒸汽干度、井距、氣水比、CO2含量、注入強度(表4、5)。

表4 多元熱流體驅替地質因素敏感性直觀分析結果

表5 多元熱流體驅替工藝因素敏感性直觀分析結果

3.2 影響程度分析——方差分析法

通過方差法可分析各因素對評價指標影響的顯著程度[14]。由表6、7可知:地質顯著因素依次為有效厚度、滲透率、油藏傾角、凈總比;工藝參數(shù)顯著因素依次為采注比、注入溫度。因此，試驗井組篩選和工藝參數(shù)優(yōu)化設計時，應優(yōu)先考慮這些顯著影響因素的設計[10]。

表6 多元熱流體驅替地質因素敏感性方差分析結果

表7 多元熱流體驅替工藝因素敏感性方差分析結果

通過以上研究可知，地質條件和工藝參數(shù)對海上多元熱流體驅的效果均有一定影響，其中影響較大的參數(shù)為有效厚度、滲透率、油藏傾角和凈總比、采注比、注入溫度，因此在進行驅替試驗前，應根據(jù)關鍵地質參數(shù)進行試驗區(qū)篩選，同時參數(shù)設計時，應優(yōu)先考慮關鍵工藝參數(shù)的最優(yōu)值，以有效保障驅替熱采的開發(fā)效果。

4 結論

(1)采用正交數(shù)值實驗可綜合考慮各因素的交互作用，利用直觀法和方差法可分析影響多元熱流體驅替效果，其中地質因素敏感性依次為有效厚度、滲透率、油藏傾角、凈總比、孔隙度、原油黏度、油藏埋深，工藝參數(shù)敏感性依次為采注比、注入溫度、蒸汽干度、井距、氣水比、CO2含量、注入強度。

(2)影響稠油油藏水平井多元熱流體驅的關鍵參數(shù)為有效厚度、滲透率、油藏傾角和凈總比、采注比、注入溫度。

(3)分析結果可為多元熱流體驅的試驗井組篩選和工藝參數(shù)的優(yōu)化設計提供理論指導，在油藏篩選及工藝參數(shù)優(yōu)化時應優(yōu)先考慮關鍵因素。

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