稠油重力驅過程中滲流速度的影響因素分析

修麗群，楊樹人，劉麗麗，王 洋，何鑫迪

稠油重力驅過程中滲流速度的影響因素分析

修麗群1，楊樹人1，劉麗麗1，王 洋2，何鑫迪2

（1. 東北石油大學， 黑龍江 大慶 163318； 2. 大慶油田有限責任公司， 黑龍江 大慶 163000）

我國稠油資源豐富，但由于稠油的特殊物理性質使其開發及其困難。以重力泄水輔助蒸汽驅和稠油驅泄復合開發技術為基礎，采用計算流體動力學軟件ANYSY CFX計算分析油層的傾斜角度和油層厚度及原油密度對油（水）滲流速度的影響。研究表明：稠油重力驅過程中，當油層傾斜角度在40o與60o之間時油水的滲流速度減小較快。油層高度在15 m與25 m之間時，水的滲流速度增長較快，并且密度對于兩相的滲流速度也有較大的影響。取得研究成果為稠油重力驅滲流研究提供借鑒。

滲流速度；重力驅；數值計算；ANYSY CFX

我國稠油資源豐富[1]，對于中深層稠油熱采較淺層有更高的開采難度，埋藏深、沿程熱損失大、地層壓力高、蒸汽釋放的熱量少[2]。針對中深層稠油開采，其關鍵技術在于最大程度提高注入油藏蒸汽干度，降低油藏壓力，提高油藏采注比[3]。所見報道中多從油藏數值模擬角度，對蒸汽腔的擴展進行研究[4]，及建立數學模型推導泄油公式，而未見對稠油重力驅滲流速度影響因素分析，本文運用數值計算方法，結合計算流體動力學，討論分析原油密度，油層厚度，油層傾斜角度對滲流速度的影響規律，明確重力與壓力復合作用機理，豐富稠油重力驅滲流理論，為研究稠油重力驅機理提供理論依據。

1 基本概況

在我國油田稠油油藏立體開發實踐中，重力泄油、重力泄水已顯著改善了油藏的開發效果[4-9]。主要開發方式有：蒸汽驅輔助重力泄油、重力泄水輔助蒸汽驅。重力作用在整個油藏開采過程中總是處處存在的，然而在多數情況下，與其它能量相比，重力所起的作用不大，只有當進入油藏開發后期，其它驅動力都比較微弱時，重力才會顯示主要驅動作用。在某種主導驅動作用下，利用重力作用輔助生產，會獲得更好的開發效果。尤其是傾角大、厚度大和滲透率好的油藏，往往可以合理利用重力進行驅油。

本文的實驗區塊，油層含油面積4.2 km2，地質儲量10×104t。凈總厚度比：0.7；平均孔隙度：35%；平均滲透率：1 613×10-3μm2；原始地層壓力：7.35 MPa（中深750 m）；原始油層溫度：60 ℃；50 ℃脫氣粘度：16.815×104mPa·s；地面原油密度：1.001 g/cm3。

2 數值計算與結果分析

2.1模型的建立及參數的設定

根據實驗區地質條件，運用Solidworks建立不同油層厚度的5個模型，模型設定直徑5 m，高度分別為15、25、35、45、55、65 m，如圖1所示。本文基于ANSYS CFX軟件的多孔介質模型，設定模型的孔隙度為0.35，滲透率為1 613×10-3μm2，模型中的流體為油水兩相，水的密度為1 000 kg/m3，原油的密度為 990 kg/m3，初始含油飽和度設定為40%。

2.2數值計算與結果分析

2.2.1 油層的傾斜角度對滲流速度的影響

設置原油的溫度分別為250、270、290 ℃，在每個溫度下都設置模型的傾角（與豎直方向的夾角）為0°、30°、45°、60°、90°，油層厚度為15 m，縱向壓力梯度為2.43 MPa/m，初始含油飽和度為40%。油層的傾斜角度與速度的關系如圖2-圖3所示。

由圖2可知油相滲流速度和水相滲流速度均隨傾斜角度的增加而減小，當油層傾斜角度在40o與60o之間時，油水的滲流速度減小較快。

由圖3可知傾斜角度增加時水相滲流速度與油相滲流速度的差逐漸減小，說明當驅替方向接近水平方向時，兩相的滲流速度更加接近，并且不隨溫度的變化而變化。

2.2.2 油層的高度對滲流速度的影響

設置油層溫度為 290 ℃，壓力梯度為 1.19 MPa/m，分別改變模型的高度為15、25、35、45、55、65 m，直徑均是5 m，油層滲透率為1613 mD，初始含油40%，油水滲流速度與油層的高度關系如圖4所示。

由圖4可見由于重力的作用，油相滲流速度和水相滲流速度隨油層高度的增加而增加，當油層高度在15 m與25 m之間時，兩相的滲流速度均增長較快，當高度在25 m與65 m之間時兩相的滲流速度較為平穩地增長。

2.2.3 原油的密度對滲流速度的影響

在CFX軟件的前處理中設置油層的溫度為250℃，壓力梯度為2.43 MPa/m，改變密度分別為990、995、998、1 000、1 002、1 005 kg/m3，油層滲透率為1 613 mD，初始含油40%，設置此時的模型高度為30 cm，直徑2.5 cm，原油的密度與油相和水相的滲流速度關系如下圖5-圖6所示。

由圖5可知油相和水相的滲流速度隨油相密度的變化呈波浪形變化，并且當原油密度大于995kg/m3時兩相的滲流速度的變化趨勢是相同的。

由圖6可知油相和水相的滲流速度差值變化情況與油相的密度有關，并且當油相的密度與水相的密度相同均為1 000 kg/m3時，兩相的滲流速度差值最為接近。

3 結 論

（1）油層的傾斜角度影響泄油與泄水的速度。油水滲流速度隨傾斜角度的增加而減小，當油層傾斜角度在 40o與 60o之間時油水的滲流速度減小較快。在傾斜角度改變時水相滲流速度與油相滲流速度的差是不隨溫度的變化而變化的。

（2）油水滲流速度隨油層高度的增加而增加，當油層高度在15 m與25 m之間時，水的滲流速度增長較快，大于25m時油水滲流速度較為平穩地增長。

（3）原油的密度影響泄油與泄水的速度。當原油密度大于 960 kg/m3時油水滲流速度的變化趨勢是相同的。當原油密度為1 000 kg/m3及與水密度相同時油相滲流速度與水相滲流速度最為接近。

［1］ 崔紅巖，李冬冬，林新宇，等．水平井蒸汽輔助重力泄油數值模研究[J]．長江大學學報,2011，8（6）：47-50．

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［3］ 李鳳霞，重力泄油室內實驗及油藏模擬[J]．特種油氣藏,2004，11（5）：118-119．

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［9］ 張小波，遼河油區稠油采油工藝技術發展方向[J]．特種油氣藏，2005（5）：9-13.

Analysis on Factors Influencing the Flow Velocity of Heavy oil Gravity Drive

XIU Li-qun1，YANG Shu-ren1，LIU Li-li1，WANG Yang2，HE Xin-di3
（1. Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China；2. Daqing Oilfield Co., Ltd. Downhole Operation Branch, Heilongjiang Daqing 163000，China）

Heavy oil resources are rich in our country, but its development is difficult because of special physical properties of heavy oil. Based on the assisted gravity draining steam flooding and the development technology of drive drain compound, computation fluid dynamics software ANYSY CFX was used to analyze effect of inclined angle of oil layer, oil reservoir thickness and density of the crude oil (water) on the flow velocity. The results show that, in the process of heavy oil gravity drive, when inclined angle of reservoir is between 40oand 60o, oil and water seepage velocity decreases rapidly; when the reservoir height is between 15 m and 25 m, water seepage velocity increases rapidly; and the density has great influence on two phase seepage velocity. The research results can provide reference for seepage study of gravity drive of heavy oil.

Flow velocity; Gravity drainage; Numerical calculation; ANYSY CFX

TE 357

： A

： 1671-0460（2015）05-1114-03

2014-12-01

修麗群（1990-），女，在讀碩士研究生，研究方向：復雜流體數值模擬。E-mail：996577741@qq.com。