稠油油藏蒸汽驅開發過程中熱分布研究

翟金劍（中油遼河油田公司歡喜嶺采油廠，遼寧 盤錦 124114）

稠油油藏蒸汽驅開發過程中熱分布研究

翟金劍（中油遼河油田公司歡喜嶺采油廠，遼寧 盤錦 124114）

針對稠油油藏蒸汽驅開發過程中的熱分布問題，通過油藏工程和油藏數值模擬方法，對比研究了稠油蒸汽驅開發過程中熱分布規律，對地層傾角、隔加層、頂底蓋層等因素對熱利用影響進行了分析，研究結果為蒸汽驅開發方案設計及蒸汽驅動態調控具有很好的指導作用。

蒸汽驅;熱分布;隔夾層;頂底蓋層;地層傾角

蒸汽驅過程中，注入蒸汽從注汽井到油井擴散的過程中，蒸汽不斷加熱油層，使其溫度升高；同時，由于蒸汽與上下圍巖不斷發生熱傳遞，溫度不斷下降。蒸汽在地層中，由于溫度不同，造成密度不同，在重力作用下，密度高的熱水會往下走，密度低的汽會往上走，因為蒸汽會使能量不斷上傳，最終使上蓋層熱量損失最大，而油藏下部熱量就下傳很慢。因此，受儲層物性、隔夾層條件、地層傾角等因素影響，地層中熱分布規律不同。

1 油藏工程法

蒸汽注入地層中后，在儲層中形成一定大小的蒸汽腔[1]，蒸汽前緣在油層壓力梯度的作用下通過儲層沿著大致與表面的垂直方向前進。油層基質溫度遠遠小于蒸汽腔溫度，因此蒸汽會在前緣凝結成熱水，最終達到油層基質的溫度。如果蒸汽在前緣以穩態恒速推進，熱量容易在蒸汽前緣累積，在蒸汽驅達到一定時間后，累積的熱量會達到一個定值[2]。

勞威爾（Lauwerier）假設油層均質，流體為一維流動且不可壓縮，流體飽和度及儲層物性與溫度無關，儲層中無垂向溫差，垂向導熱系數等于無窮，在油層及圍巖中，熱傳導在水平方向假設為零，注入速度及溫度為常數的條件下，給出了儲層與頂底蓋層溫度計算式[3]。

（1）油層中距注入井任一距離處的儲層溫度

（2）頂底圍巖中任意點的溫度

因為假設油層中無垂向溫差，因此頂底蓋層中溫度分布一致，熱損失量一致。

式中Tz—距注入井為L的油層位置處，在油層平面以上垂直距離為Z的溫度，℃。

2 數值模擬法

研究儲層及頂底蓋層溫度時，在現有條件下，理論公式不能考慮蒸汽超覆及儲層傾角、隔夾層等油層實際情況，理論公式計算結果只能做為參考與趨勢分析，不能精確表明地層熱分布狀況[4]。通過CMG模型模擬結果，可以得出地層蒸汽驅溫度分布。

（1）儲層蒸汽腔及溫度場分布

從蒸汽驅300天、600天及900天時的蒸汽腔及溫度場分布來看，由于隔夾層及儲層傾角分布影響了蒸汽腔擴展及溫度場分布，導致上傾方向溫度要高于下傾方向。

（2）隔夾層溫度分布

隔層中雖無蒸汽通過，但溫度急劇升高，夾層周圍蒸汽環繞，溫度也急劇升高。

（3）頂底蓋層熱損失，產出液攜帶熱量

頂底蓋層損失熱量中只含隔夾層的儲層最高[5]，隔夾層傾角都有的次之，既無隔夾層也無傾角的再次，只有傾角的最低。產出液攜帶熱量只有傾角的最高，只含隔夾層的最低。

（4）熱利用率

隔夾層頻率高的油藏，蒸汽驅熱利用率最高；在傾斜油藏，隨著傾角的增大，蒸汽超覆作用越來越強，油層上部接近蓋層部分溫度越來越高，導致蓋層熱損失不斷增加，產出液溫度持續升高，蒸汽熱利用率不斷下降。

3 結語

（1）受地質體及蒸汽本身性質的影響，蒸汽在底層中平面及縱向均存在較大的差異，因而底層中的熱分布也不同。

（2）油藏工程法和數值模擬方法均可以計算儲層溫度分布[6]，但油藏工程法過于理想，與實際地層誤差較大。

（3）綜合無傾角、15°傾角、隔夾層及含15°傾角隔夾層的數模結果表明，隔夾層有利于提高儲層熱利用率，而地層傾角導致熱損失增大。

[1]羅杰M巴特勒.重油和瀝青的熱力開采工藝[M].北京:石油工業出版社，1994.

[2]劉文章.熱采稠油油藏開發模式[M].北京:石油工業出版社.1997，1.

[3]B.T.Willman.Laboratory Studies of Oil Recovery by Steam Injection[J].JPT，July，1961.

[4]布爾熱J等.熱力法提高石油采收率[M].北京:石油工業出版社，1997:1.

[5]戴鍋生.傳熱學（第二版）[M].北京:高等教育出版社.1999.9:2-6

[6]張義堂.熱力采油提高采收率技術[M].北京:石油工業出版社.2006，2-3.