油田開發中后期如何應用蒸汽吞吐提升采收效果

◎蔣延明

油田開發中后期如何應用蒸汽吞吐提升采收效果

◎蔣延明

隨著低產、低效井的不斷增加，油田穩產會變得越來越困難。經過多年開發之后，如何能夠更好地發現油田區塊低產、低效井的根本原因，并采取有針對性的措施，提高油井產能和生產效果，為減緩區塊遞減提供經驗借鑒。在這種情況下，油田大部分區塊都會進入需要蒸汽吞吐方式進行開發的中后期開發階段，這是本文的重點。

油井低產、低效的原因

造成油井低產、低效的主要原因主要有地層壓力降低造成油井低產，汽竄影響油井生產效果，水淹造成油井高含水，出砂造成油井低產或影響油井正常生產等。

油井正常產能受汽竄影響的情況。經過多個輪次的蒸汽吞吐工藝后，油井往往會出現一些變化影響產能的發揮，主要表現在油井產出物中含水上升、溫度變化，這些都會不同程度影響到產能的發揮。注汽井在生產過程中，伴隨著壓力下降，原來在井底的原油由于受到溫度降低的影響，粘度會變大，產出的難度會增加，這樣會明顯地影響到油井的注汽效果。同時，還有汽竄帶來的影響，汽竄在某種程度上來說，會有一定的增油作用，但降產的直接作用也比較明顯，可以說是一把雙刃劍，但總的來說，汽竄對于生產的影響偏負面，會對油井的正常生產能力帶來一定的負面效應，所以我們在生產過程中，還是要盡可能地減少汽竄的影響。

地層壓力降低使油井供液能力變差、產能降低。隨著多輪次的開采，地下的原油等液體會被大量采出，這樣下來的結果是地層處于嚴重虧空狀態，特別是經過蒸汽吞吐多個步驟的強加效應，在一定程度上會造成井下壓力失衡，從而使地層壓力大幅降低，這對產能也有著非常明顯的影響。

出砂造成油井產能降低。油井出砂問題的出現，會對油井產能的穩定帶來不小的困難，特別是如果出現卡井等問題，會使蒸汽吞吐效果大打折扣，甚至這個影響是無法挽回的。我們要考慮充分的是，究竟是什么原因使砂堵油層與砂埋油層出現下降。并且如果采取措施避免或者減少出砂現象，避免油井生產受到出砂的影響，確保產能不受這些問題的困擾。

水淹造成油井含水上升降低油井產油能力。多輪次蒸汽吞吐降壓開采，會造成地層壓力降低，從而使邊、底水大量內侵，油井含水大幅上升，邊、水與油藏的壓力差逐漸增大。如果在生產中的油井只含有水分或都含水量超高，我們就必須加以警惕，要盡可能地避免水淹層的出現，減少水淹層的產能無法發揮出現的機率，從而實現油井的正常生產。

在油層分布中，由于粘度高，阻力大，滲流困難，并且舉升難度大，最終采收率會比較低、常規開發產能低，動用程度低，含水上升速度快，這“三低一快”現象的普遍存在，對于我們采取常規的開發方式很難進行開采，這對油田的持續穩定發展，特別是經濟型發展具有非常大的困難。

注蒸汽開采能夠大幅度提高油層吸汽能力，使熱蒸汽能夠迅速得到熱傳導，并且在熱傳導的作用下，實現井筒到油藏之間的溫度的平衡，在這樣的作用下，原油的流動能力得以迅速提高，從而使生產井的生產能力得到保障；注蒸汽的手段不同于壓裂，不會將蒸汽大面積注入油藏，從而有效提高與蒸汽的接觸面積，使熱傳導的效果更佳。因此，在石油技術不斷進步的今天，基于現實的考慮和現有的技術條件、地質資源和已有的技術基礎來說，蒸汽開采的工藝技術比較具有廣泛的推廣價值，是實現經濟效益與開發效益最佳匹配的合理選擇。

蒸汽吞吐開采技術的應用情況

蒸汽開采方式有許多種選擇，一般情況下常用的包括蒸汽驅、蒸汽吞吐、蒸汽輔助重力泄油。蒸汽的采油機理主要作用是降低原油粘度、原油重力泄油、流體驅替的相互結合，使原油被驅出或被攜帶出。

蒸汽吞吐通常作為注蒸汽開采的第一階段，主要有兩個作用：一是降低原油粘度、增加原油流動能力，使蒸汽能夠更多地波及原油的體積；二是使油層壓力下降，作為蒸汽驅及蒸汽輔助重力驅的預熱方法之一，能夠使井底原油之間，甚至不同采油井之間熱相互連通，為實現整體開發效果的提升奠定較好的基礎。

依靠油層的天然能量將降粘的原油驅動到井底，是蒸汽吞吐的主要作用。當然，蒸汽吞吐也受許多條件的限制，當蒸汽吞吐達到一定程度后，伴隨著油層壓力的不斷下降，會出現油汽比降低、油井壓力下降的現象，這個時候已經不能再采取這種方式進行開采，就需要進一步需要轉入蒸汽驅的開發方式。而注采井距需要優化來選擇經濟合理的井距，主要是針對不同原油粘度的油藏來采取的不同選擇。

蒸汽輔助重力泄油方法的基本原理是以蒸汽作為加熱介質，依靠原油的重力作用使流體形成熱對流和熱傳導。

蒸汽開采的注采工藝參數一般情況下由油藏工程計算、數值模擬、類比等方法得出，并要結合現場實際操作的環境、壓力、溫度等綜合方面進行考慮。主要包括周期注汽量、：注汽速度、注汽干度、蒸汽吞吐轉汽驅時機、生產井排液速度、蒸汽驅結束油汽比等。

蒸汽吞吐技術

蒸汽吞吐從注蒸汽開始到油井不能正常生產為止，成為一個吞吐周期。從定義上來說，蒸汽吞吐主要是指在單井中完成注蒸汽、燜井和開井生產三個過程的熱采方法。蒸汽吞吐技術是原油采收過程中所占比例較大的一部分。由于段與油層的接觸面大、單井控制儲量多、注入油層的熱利用率高。

蒸汽吞吐的采油機理

解堵：對于井筒附近鉆井液的污染等雜物，我們需要利用高溫蒸汽對巖石的沖刷，這樣可以有效地清除這些堵井的雜質，確保油井的順暢。

降粘：原油粘度會隨著溫度的升高而出現下降，這對于開采具有重要的意義。注入高溫蒸汽的時候，可以使油層溫度升高，大幅度降低了粘度，從而原油流動性得到大幅度提高，這是蒸汽的主要作用之一。

熱膨脹：蒸汽帶來高溫，導致水、原油和巖石發生熱脹效果，從而增加產油量。

降低界面張力：高溫蒸汽會降低油水界面張力，改善液阻和氣阻效應，從而起到降低原油流動阻力的作用。

蒸汽吞吐開采技術

注汽。注汽是開采技術的關鍵。一般情況下，注入時間一般為10天左右或者更長的時間，在這個過程中，需要將高溫蒸汽快速地注入到油層中，要盡可能地保證注入蒸汽的干度。注入的蒸汽量取決于油層厚度，換句話說，注汽量、注汽速度、注氣壓力及注氣干度四個參數的設置與控制，都是充分考慮這幾個方面的因素。

燜井。注汽過程結束后，需要有關井作業的過程。這個階段主要是使蒸汽攜帶的熱量交換到油層中，用于加熱油層，降低原油粘度。要以向油藏的熱傳遞最大確定燜井時間，不以向蓋底巖層的熱損失最小為準，即效果優先考慮，這是確保產出量達到最佳的保障。

采油。蒸汽吞吐的自噴能力與原油粘度高低有關。對于油井的生產來說，一般包括自噴和抽油兩個階段。自噴階段產出的主要是油井周圍的冷凝水和大量加熱了的原油，自噴能量來自于注入的高壓蒸汽。當井底流壓與地層壓力接近或者小于自噴流壓時，就需要進入抽油階段來完成采油的過程，這個階段也是吞吐的主要產油階段，有必要盡可能地延長工作時間，因為一旦抽油階段的產量接近經濟極限產油量，就意味著整個吞吐周期的完成，需要進入下一個周期。

提高油井產能技術的研究效果

根據低產、低效井的原因，近幾年油田開發工作者摸索了各種提高油井產能的措施，也一定程度上取得了較好的效果。通過對低產能井產能的提高，使區塊產量得以穩定，從而實現油田穩產超產的良好業績，為油田新井投產贏得時間和生產的主動權。

間歇吞吐

理論依據。間歇吞吐技術是在生產實踐中研究和逐步推廣起來的。這種技術是根據現場分析，如果低壓區油井由于采出程度高，由于油層壓力下降無法實現原油的正常開采。這其中的主要原因，是由于原油采空后，由于采空區域無法實現水或者其它填充物的填充。由于粘度高，流動阻力大，隨著液量的采出后的一段時間內，近井地帶的虧空得不到及時補充，形成壓降漏斗，導致油井產能出現下降。這個時候可以采取停關一段時間，讓水或者其它填充物能夠回流到這個區域，再行注汽的方法，可以使油層能量得到恢復，壓降漏斗減小，提高油井產能。

實施情況及效果。以油田某作業區為例，近年對于低效井開展間注措施，綜合有效率超過70%，間注增油的效果較為明顯。這證明了間注的油井生產效果很明顯，目前已經得到廣泛的使用和推廣。

采取有效措施提高產能

防止汽竄對策研究。汽竄主要受層間矛盾、蒸汽吞吐波及半徑和井距的影響。本質原因是井間壓力差產生的壓力傳遞。因此要防治汽竄主要就是消除或最大限度的降低井間壓力差，根據汽竄的影響因素確定出防治汽竄的主要措施為：采用低速注汽、多井輪換注汽或同時注汽降低井間壓力差的產生；采用分注或化學類調剖措施解決層間矛盾；通過調整油井生產層位增加同層位油井的井距防止壓力差的傳遞。

綜合治理砂害。針對出砂的問題可以采用井筒擋砂、地層防砂、井筒排沙等多種綜合手段和措施，并且可以通過下防砂泵的進行治理，效果較好。

開發效果評價

低產、低效井大幅降低。通過對造成低產、低效井原因機理分析，并采用了針對性的挖潛措施，使低產、低效井首次出現了負增長，油區穩產的成效十分顯著。

經濟效益顯著。針對低產低效井共實施各類措施實現增油15%，扣除操作成本每噸800元，額外投入射孔費、化學藥劑費用、防砂費用，則累計創效投入產出可達比1：2，效果非常明顯，證明了采取措施的有效性。

結論及建議

要加強增儲穩產技術攻關。以攻克勘探開發關鍵核心技術；以火成巖儲層評價、深層潛山注氣、水淹油藏火驅等項目為依托，支撐精細勘探與效益開發；不斷加強基礎、前沿技術研究，增強穩產后勁。要全方位優化稠油吞吐，實施二氧化碳輔助吞吐，實施大修、側鉆、壓裂等措施，確保產能建設順利。

要深化降本降耗技術應用。加大注水系統工藝提效、雙驢頭抽油機研發、地熱資源利用、高凝油污泥調剖等重點技術攻關；加快低成本投球調剖、高含水集油摻液等成熟適用技術應用。積極推廣節電、節氣、節油、節水工藝技術，開展能源分級分類管控，從源頭降低能源消耗。

要推進工程施工技術創新。開展復雜井況超聲波解堵、疑難井大修等特色技術配套升級，加強油水井帶壓作業技術推廣應用，提升工程技術生產保障能力；加強長輸管道工程水土保持設計、中俄天然氣東線全自動焊接施工等技術研究，提高EPC總承包實力，為開發市場提供技術支持。

要提升數字油田建設水平。

推進信息技術與勘探開發、工程技術、經營管理等重點業務深度融合，促進流程再造，提升管控能力。推進場站數字化、物聯網建設，深化油田科技系統建設。構建跨系統、跨專業數據共享、應用集成體系，提升管理效率。

總之，油田的開發要根據市場規律、開發規律和油價走勢，調減無邊際貢獻產量，加大開發生產組織和經濟評價研究力度，順利完成生產任務，實現千能力穩產。要圍繞產能建設實現提質提速，優化新井口、完鉆口，方式轉換按效益推進實施，注水油田堅持優化產量不減工作量。吞吐通過優化工作量，實現老井復產和措施增油效果。要緊密圍繞產量調整目標，加強生產運行協調和系統銜接，統籌方案優化、鉆機運行、作業施工、地面建設等工作，確保重點工作運行到位。

通過對油田油田開發中后期如何應用蒸汽吞吐提升采收效果進行綜合分析，不僅能夠實現油田平穩生產與合理開發，也實現對油田開發進行科學評價的目的，我們有理由相信，依隨著油田開發過程中的技術不斷創新，可以使更多的老油田煥發出新的生機與活力，更好地推動油田向著精細化管理、科學化開發的方向邁出新的步伐。

（作者單位：中國石油大學（北京））