蒸汽驅蒸汽超覆程度評價方法探討

鄭利民(歡喜嶺采油廠， 遼寧 盤錦 124114)

蒸汽驅蒸汽超覆程度評價方法探討

鄭利民(歡喜嶺采油廠， 遼寧 盤錦 124114)

蒸汽超覆是作為蒸汽物理特性導致的不可避免的注汽特征，主要影響在大于7m以上厚層，導致單層蒸汽波及不均，油層動用差。為提高蒸汽驅縱向動用，通過公式、數值模擬計算得出不同地質體條件下蒸汽超覆程度，進而有針對地進行相關措施挖潛。

蒸汽驅;蒸汽超覆;動用程度;采收率

1 超覆公式計算法

利用Van Lookeren 解析解方法計算蒸汽超覆程度，Van Lookeren 解析解方法是基于流體為分層流動，按照達西定律建立的超覆程度計算公式，公式中用無因次系數AR來表征蒸汽的超覆程度。

式中：M為擬流度比；vs為蒸汽的動力粘度，m2/s；Qsi為蒸汽的注入速度，kg/s；Δρ為ρo-ρs，kg/m3；g 為重力加速度，m2/s；h為油層厚度，m；Ks為蒸汽帶的滲透率，m2；為原油的有效粘度，μo為原油的有效粘度，Pa.s；μs為蒸汽粘度，Pa.s；Ko為油相滲透率，μ m2；Ri為瞬時油汽比。

但是計算采收率相對于其它方法預計的要小，這是由于蒸汽帶下方的水驅采收量沒有包括在內。

2 數值模擬法

2.1 模型簡介

油藏基本參數：孔隙度0.315，滲透率2062mPa.s，原始含油飽和度0.75，油藏中深取齊40蓮二油層的850m，參考壓力8500kPa，參考溫度36.8℃。

研究應用的是CMG數模軟件STARS模塊。由于齊40塊蒸汽驅的井網形式是反九點面積井網。模型網格選用的是41×21×10的網格系統，建立了相鄰的兩個注采井組。油藏傾角選用比較有代表性的5°、15°和25°；油藏厚度選取5m、10m、15m和20m。當油層厚度發生變化時，操作參數(包括注汽速度和采注比)按注入倍數進行合理的劈分。

2.2 蒸汽超覆程度評價方法

為了評價傾角和油層厚度對蒸汽超覆的影響，研究不同地層傾角，不同油層厚度下地層的超覆程度，用汽腔高部位在頂層和底層發育的速度差來表征超覆程度。蒸汽超覆程度范圍是0～1，數值越大，表明蒸汽前緣在井組高部位突進越嚴重，即超覆越嚴重。

蒸汽超覆程度=[(y-x)/L]×100%

式中：y為在某一時間點，井組高部位蒸汽在油藏頂層的推進距離，m；x為在同一時間點，井組高部位蒸汽在油藏底層的推進距離，m；L為注采井間的距離，m。在油層傾角相同時，超覆呈現出以下特點：

①超覆程度曲線逐漸變緩，即斜率越來越小，表明超覆增長率隨時間延長逐漸變小。同時也反映出離注汽井筒越遠，蒸汽竄進的速率越小，另一方面也說明蒸汽的能量由于向蓋、底層損失等原因而逐漸下降。②隨著厚度的增大超覆程度越來越嚴重，最大達到了0.95，這是由于地層厚度越大，蒸汽上浮的空間越大，相比于薄油層，其縱向動用程度就會變差。③隨厚度的增大突破時間變得越來越短，以15°傾角為例，油層厚度為5m時在3650天時突破；油層傾角為10m時在2350天時突破；油層厚度增加到15m時，當蒸汽驅進行到1190天時突破；而當層厚度增加到20m時，當蒸汽驅進行到730天時就突破了。④隨著生產時間的延長，不同油層厚度的蒸汽超覆程度相差越來越大，而且若油層傾角超過15°，超覆的嚴重程度急劇增大。

在油層厚度相同時，隨著傾角的增大超覆程度越來越嚴重，呈現出了和厚度影響類似的特征，蒸汽突破前超覆呈現出以下特點：①超覆程度曲線逐漸變緩，即斜率越來越小，表明超覆增長率隨時間延長逐漸變小。同時也反映出離注汽井筒越遠，蒸汽推進的速率越小，另一方面也說明蒸汽的能量由于向蓋、底層損失等原因而逐漸下降。②隨著傾角的增大超覆程度越來越嚴重，最大達到了0.95。這是因為注入地層中的蒸汽由于密度差的作用會上浮，而層傾角越大就越加劇了蒸汽上浮的速度。③隨著傾角的增大突破時間變得越來越短。以20m厚的油層為例，油層傾角為5度時在1590天時突破，油層傾角為15度時在730天時突破，而當油層厚度增加到25度時，當蒸汽驅進行到530天時就會突破。④隨時間延長，不同角度的超覆程度相差越來越大。

當蒸汽沿生產井突破以后，注入的蒸汽大部分會沿高滲帶突進，平面上竄進嚴重，而縱向上發育緩慢。此時如果不采取措施，蒸汽的利用率將會嚴重下降。

2.3 注汽速度對蒸汽超覆程度的影響研究

研究表明，在合理的范圍內，隨注汽速度的增大，蒸汽驅采收率會增大。但同時蒸汽超度程度也隨之加劇。本文選取較有代表性的15m油藏15°傾角，分別選取注汽速度為50、80、100、120、150、180m3/d，研究了蒸汽驅注汽速度對蒸汽超覆的影響。

在數值模擬中，注汽速度對蒸汽超覆的影響也較為顯著，隨注汽速度的增大，蒸汽超覆程度越來越嚴重，這是由于注汽速度過快會使大量蒸汽迅速沿著大孔道流入到生產井底，蒸汽的熱量不能充分地傳遞給中低滲油層，降低了蒸汽驅的開采效益，另一方面，蒸汽注汽速度過慢，熱量都在加熱上下夾層時大量耗費，蒸汽就會變成熱水，無法實現加熱原油和降粘的效果，同樣也會降低蒸汽驅的開采效益，因此，蒸汽驅最優注汽速度的選取在蒸汽驅開采過程中很重要。需要注意的是，在蒸汽驅的不同階段存在不同的最優注汽速度。

3 結語

通過蒸汽超覆規律研究，確定出汽竄層底部射孔厚度比例，是“底部牽汽”技術的關鍵；采取大修修套、封竄措施是技術的重要配套手段；而增油、提高縱向動用、完善“動態”注采對應關系是技術的突出作用。