薄互層超稠油油藏高周期吞吐后化學輔助蒸汽驅提高采收率對策研究
——以泌淺10斷塊Ⅳ9層為例

費永濤 ，李 星，劉 寧，王 俊，劉士夢，賈玉亮

(1.中國石化河南油田分公司石油勘探開發研究院，河南鄭州 450018;2.中國石化石油工程地球物理有限公司河南分公司)

河南油田稠油油藏大多為單層厚度薄(1～3 m)、隔夾層發育的薄互層稠油油藏, 采取蒸汽吞吐開發20余年，吞吐輪次高，汽竄干擾嚴重，產量遞減幅度大，地層壓力下降幅度大，吞吐開發后勁不足[1-2]。為此，在直接繼承蒸汽吞吐井網基礎上，陸續開展了不同條件下的吞吐轉蒸汽驅礦場試驗[3-5]，取得了一定的效果，汽驅階段采收率達到10.4%～15.6%，為薄互層稠油油藏高周期吞吐后期轉換開采方式積累了一定的經驗。同時，礦場試驗也暴露出汽竄干擾依然嚴重的問題，仍有部分井汽驅見效差或不見效，對此雖然采取了轉驅前注汽井大劑量調剖、注過飽和蒸汽、生產井吞吐引效、間歇汽驅、汽驅過程中熱采氮氣泡沫調剖等措施，汽竄情況有所緩解，但吞吐階段汽竄方向仍然是蒸汽驅階段汽竄主要方向，蒸汽波及體積難以有效擴展[6]。

為進一步提高薄互層稠油油藏高周期吞吐后的采收率，決定在古城油田泌淺10斷塊Ⅳ9層優選8個井組試驗區開展井網調整+化學輔助蒸汽驅試驗，通過井網調整最大限度避開吞吐階段汽竄通道，利用化學劑實現蒸汽均勻推進[7-8]，提高蒸汽波及體積，從而改善蒸汽驅開采效果，為轉換開發方式提供理論依據。

1 試驗井組概況

試驗井組目的層為古近系核桃園組三段Ⅳ9層，地層傾角為12°，儲層巖性為細砂巖和粉砂巖，為三角洲水下辮狀河道沉積，膠結疏松。油層埋深230.0～360.6 m，平均294.6 m，平均有效厚度9.4 m，縱向上細分為Ⅳ91、Ⅳ92、Ⅳ93、Ⅳ94和Ⅳ95五個單油層，平均孔隙度34%，平均滲透率2.28 μm2，原始含油飽和度75%，油層溫度下脫氣原油黏度為54 000 mPa·s，系淺層超稠油油藏。該井組1988年8月開始蒸汽吞吐開發，目前單井平均日產油僅0.69 t，油層動用程度差異較大。在泌淺10斷塊Ⅳ9層選取8個井組模型，模型中平面網格數為76×57=4332，縱向網格數為9，其中包括47口井，井距約為70 m×100 m，井網控制儲量為69×104t。

2 井網井距研究

2.1 井網

井網形狀與井距直接影響到化學輔助蒸汽驅注采動態及開發效果。確定合理井網與井距主要考慮以下因素：①充分考慮油藏的非均質性及油層連通程度，盡可能使注汽井注入的蒸汽向多井點均勻推進，提高面積掃油系數及有效熱利用率；②注采井數比要滿足蒸汽驅開采過程中采注比大于1.0的要求，足以形成真正的蒸汽驅開采；③要盡可能為蒸汽突破后或發生不規則竄流后留有調整井網及井距的余地。

根據統計2009年后新投產蒸汽吞吐井的砂厚及不同采注比階段下的單井產液量、注汽強度，并結合目前現場的實際情況，確定單井最高排液量15 m3/d。由此計算五點井網注汽速度約為22.5 t/d。這樣的注汽速度很難維持蒸汽的干度，而根據對泌淺10斷塊Ⅳ9層先導試驗區排液能力和注采能力的判斷，注入能力能夠達到產液能力的3倍，因此，最終選定使用反九點法井網。

2.2 井距

井距大小直接影響到化學輔助蒸汽驅開發效果，如要較快地見到蒸汽驅效果并獲得較高的采油速度，就需要采用較小井距；但井距越小，需鉆油井數越多，開發投資增大。對于淺層油藏井網密度可增大。根據三個不同井距模型的數值模擬結果，70 m×100 m井距采出程度73.64%，接近50 m×70 m井距采出程度75.41%;油汽比指標0.34也接近50 m×70 m井距條件下的0.35，開發指標高于100 m×140 m井距。對于淺層油藏，采用70 m×100 m井距，井網密度增加幅度不大，投資費用較為合理。

2.3 注汽井位置

對于地層傾斜的稠油油藏，在注蒸汽開發過程中，需要特別考慮蒸汽超覆對開發效果的影響。模擬油藏傾角10°，井距70 m×100 m反九點井網，注汽井分別在井網中心、上(下)移動1/3和1/2井距的開發指標。以注汽井位于井網中心為基準點，注汽井越往上移，越容易出現蒸汽超覆現象，越容易發生汽竄，產油量下降越快，達到極限油汽比時間越短，開發效果越差；而注汽井越往下移，對蒸汽超覆和汽竄的抑制效果越好，開發效果較優；注汽井下移1/3～1/2位置時，開發效果較為接近，因此注汽井位于井網中心偏下1/3～1/2之間是較優的。

3 化學劑注入方式優化

3.1 化學劑段塞大小

在70 m×100 m反九點井網的基礎上，模擬注入不同化學劑段塞時間分別為3、6、9、12、15和18個月，后續純蒸汽驅，直至瞬時油汽比0.13模擬結束。圖1顯示，段塞增加至12個月，化學蒸汽驅開發效果較為明顯，之后累產油量和階段油汽比曲線平緩。因此確定最佳的化學劑段塞為12個月，累積注入TFP-2量為550 t。

3.2 化學劑注入順序

化學輔助蒸汽驅中的TFP-2和氮氣在驅油機理中的作用相輔相成，TFP-2含發泡劑，氮氣也是形成泡沫的必要條件，注入順序將直接影響泡沫驅油的效果。

圖1 化學劑段塞大小與累產油和階段油汽比關系

在70 m×100 m反九點井網的基礎上，在TFP-2、氮氣注入量相同的條件下，模擬先注TFP-2、先注氮氣以及同注三種注入方式的開采效果。圖2顯示，TFP-2和氮氣與蒸汽同時注入的效果最優。

圖2 不同化學劑注入順序對累產油和階段油汽比影響

3.3 化學劑濃度

化學輔助蒸汽驅中的TFP-2作為發泡劑，其濃度將直接影響泡沫驅油的規模。在70 m×100 m反九點井網的基礎上，同時注入TFP-2和氮氣12個月，后續純蒸汽驅至瞬時油汽比0.13。原始注入流體中TFP-2質量分數為0.0136%，模擬TFP-2不同注入量的開采效果。圖3表明，隨著TFP-2質量分數增加，累產油量和階段油汽比增加，質量分數由0.0001%增加至0.027%，對化學輔助蒸汽開發效果影響較為明顯，高于0.027%之后，對化學輔助蒸汽開發效果影響減弱，因此確定最佳的化學劑質量分數為0.027%。

4 注采參數優化

4.1 注汽強度、速度

在70 m×100 m反九點井網的基礎上，通過改變產液量保持注采比不變，模擬注汽強度對開采效果的影響，圖4顯示，隨著注汽強度/速度的增加，累產油量和階段油汽比增加，當注汽強度達到4.58t/(m·d)時，開采效果最好，對應的平均注汽速度為36.63 t/d。

圖3 不同化學劑濃度與累產油和階段油汽比關系

圖4 不同注汽強度與累產油和階段油汽比關系

4.2 注汽干度

圖5顯示，隨著注汽干度的增加，注入熱焓增加，升溫降黏效果增強，累產油量和階段油汽比增加，當注汽干度達到峰值0.8后，注汽速度再增加，化學輔助蒸汽驅效果變化不明顯?？紤]到現場的實際情況，在后續采注比研究中使用注氣干度0.55。

圖5 不同注汽干度與累產油和階段油汽比關系

4.3 采注比

圖6顯示，當采注比小于1.10時，地層能量充足，隨著采注比的增加，產液能力增強，累產油量和階段油汽比增加，當采注比為1.10之后，化學輔助蒸汽驅效果減弱。因此，確定最佳采注比1.10。

5 化學蒸汽驅井網調整研究

根據上述的蒸汽驅的井網井距及注汽井位置的研究結果，在泌淺10斷塊Ⅳ9層先導試驗區選出兩套具有代表性的8個反九點注采井組，按照現井網轉向(井網與構造走向平行)及現井網不轉向兩種類型，開展化學輔助蒸汽驅井網部署設計優選。

圖6 不同采注比與累產油和階段油汽比關系

不轉向井網與地質構造呈一定角度(約為30°)，注采井距約為70 m×100 m，注汽井8口(可利用老井3口，需新鉆注汽井5口)；油井39口(可利用老井29口，需新鉆采油井10口)。

轉向井網與地質構造基本平行，采用反九點注采井網，注采井距約為70 m×100 m，注汽井8口(可利用老井1口，需新鉆注汽井7口)；油井40口(可利用老井30口，需新鉆采油井10口)。

開發方式為注一年的化學劑，后續純蒸汽驅，直至極限油汽比0.13模擬結束，并對比此時的采出程度。化學輔助蒸汽驅過程中，生產井單井產液量15 m3/d，井底流壓0.2 MPa，邊角井進行相應的產量劈分。單井注汽強度4.6 t/(m·d)，平均蒸汽注入量36.6 t/d，氮氣注入量1 377 m3/d，TFP-2注入量0.4 t/d，注入溫度270 ℃，蒸汽干度0.55。純蒸汽驅階段單井注汽強度5.6 t/(m·d)，平均蒸汽注入量45 t/d，注入溫度270 ℃，干度0.55。

表1為不同井網方案開發指標情況，對比顯示，井網轉向的開發指標好于井網不轉向，其中，方案6避開已形成的汽竄通道，將所有新鉆注汽井的位置在井網中心偏下1/3～1/2，并向物性較差、剩余油飽和度較高的區域偏移的井網部署，其開發效果最優，階段采出程度可達17.68%。因此推薦方案6作為化學輔助蒸汽驅開發方案。

6 結論

采用數值模擬技術對泌淺10斷塊Ⅳ9層開展化學蒸汽驅井網井距、化學劑注入方式、注采參數等進行優化研究，得出了各參數值；對井網不轉向及轉向條件下的化學蒸汽驅效果進行對比表明，在井網轉向條件下，化學蒸汽驅階段采出程度最高可達17.68%。井網轉向是化學蒸汽驅井網調整的主要方向，這為薄互層超稠油油藏在高周期吞吐后轉換開發方式提供了理論依據。

表1 不同井網方案開發指標對比

[1] 胡常忠,劉新福.提高淺薄層特超稠油資源利用程度的技術途徑[J].河南石油,1996,10(4):8-13.

[2] 肖衛權,高孝田,張玉霞,等.河南油田超稠油油藏蒸汽驅的可行性及先導性試驗[J].石油天然氣學報,2008,30(1):341-343.

[3] 關群麗.淺薄層特稠油過熱蒸汽驅開發研究與試驗[J].石油地質與工程,2011,25(2):76-78.

[4] 李星,黃鄭,費永濤,等.過熱蒸汽吞吐開采界限及注采參數優化研究[J].石油天然氣學報,2012,34(6):148-151.

[5] 李彥平,張平,揣金海,等.超稠油油藏轉小井距蒸汽驅條件及時機[J].西北地質,2003,36(4):74-78.

[6] 馬明英,馬明賢,羅林.淺薄層特超稠油吞吐轉蒸汽驅油現場試驗與推廣[J].西部探礦工程,2007,19(7):67-70.

[7] 袁士義,劉尚奇,張義堂,等.熱水添加氮氣泡沫驅提高稠油采收率研究[J].石油學報,2004,25(1):57-61,65.

[8] 魏新輝.化學蒸汽驅提高驅油效率機理研究[J].油氣地質與采收率,2012,19(3):84-86.