優化注汽參數提高稠油熱采開發效果的對策探討

田士紅 盛潔 張淑梅

【摘 要】蒸汽吞吐是稠油開發的有效方法，本文在分析影響稠油蒸汽吞吐效果的主要因素：蒸汽注入量、注汽速度、蒸汽干度、燜井時間和蒸汽吞吐周期次數等基礎上，通過優化注汽參數、改善注汽效果，優化注汽方式，有效抑制汽竄，優化合理井網井距、增加熱受效儲量，可有效提高善稠油區塊開發效果，對稠油開發以及理論研究具有一定借鑒意義。

【關鍵詞】稠油熱采；蒸汽吞吐；影響因素；參數優化

蒸汽吞吐是稠油開發的有效方法，也是一種使油井產能提高的有效強化采油方法，它的實質在于注入的蒸汽加熱油層，改變油層及流體性質，從而使油層溫度、壓力和飽和度三者發生綜合變化。蒸汽吞吐效果的好壞則取決于各種油層因素和作業因素。

1.影響稠油區塊蒸汽吞吐開發效果的因素

1.1注汽強度

注汽強度即單位油層厚度的周期注汽量。注入量在整個吞吐階段對開發效果都有重大影響，隨著注入量的增加，加熱半徑增大，增產效果變好。由于吞吐階段的主要能量來自地層壓實作用，周期注入量的大小是實際地層孔隙體積和上覆地層壓力來確定的，當注入量增加到一定值后，增產效果不再明顯。根據稠油熱采開發經驗，在生產過程中，注汽強度直接影響到蒸汽吞吐的開發效果。在一定范圍內，任一周期的產油量與蒸汽注入量成正比。對于具體的稠油油藏來說，蒸汽注入量有一個最優的范圍。注汽量太小，周期累積產油量低；注入量越大，加熱范圍越大，原油產量越高。但注入量過高，使得油井停產作業時間延長，可能造成地層中原油被推向遠離井底的地方，導致油汽比下降。

1.2注汽速度

當蒸汽注入油層后，有許多因素影響著加熱半徑的擴展，其中蒸汽注入速度的影響是首要的。因此，注蒸汽速度是稠油熱采工藝的重要參數。在設定注汽速度為一值、鍋爐注汽壓力為一定值，在鍋爐出口干度大于一定值時，隨著注汽速度的增加，累計產油量增加，當注汽速度大于一定值時，累計產油量增加幅度減緩。雖然注汽速度大，累計產油量增加，但考慮到稠油油藏的特點，特別是在吞吐初期，注汽速度過大，油層系速度小于蒸汽注入速度后引起井底憋壓，使油層開裂縫，動用程度不勻，影響吞吐效果。因此，在保證井底蒸汽干度大于一定的前提下，不宜采用高速注汽。根據模擬結果，并結臺現場試驗效果評價，能夠得到一個最佳注汽速度。

1.3蒸汽干度

隨著蒸汽干度的增加，累計產油量增加，當井底蒸汽干度大于一定值時，累計產油量增幅明顯減緩。因此，優選井底蒸汽干度，在工藝技術允許的情況下，應該盡量提高蒸汽的干度，從而提高蒸汽吞吐開發效果。理論研究與大量現場實例也表明，井底蒸汽干度對吞吐效果有決定性的影響，對淺層油藏則更為顯著。在保持周期總注入量與注汽速度一定的情況下，隨著井底蒸汽干度的增加，周期產油量增加。對于超稠油油藏，在熱采時必須保證井底蒸汽干度大于一定值，這樣才能取得較好的周期生產效果。

1.4燜井時間

對于稠油油藏，在注汽條件一定的情況下，隨著燜井時間的延長，產油量明顯降低。根據計算，最佳的燜井時間約為一定值。對于超稠油油藏，為了提高蒸汽吞吐效果，應盡可能在注汽后盡快做好開井投產工作，這樣可充分利用油層較高的溫度和壓力條件進行自噴生產，還可以借助油井自噴排除油層中存在的污染堵塞，以使油井高產。在優選注汽強度、注汽速度和井底注汽干度的基礎上，分別對幾個不同燜井時間的吞吐效果進行預測?？梢詮闹械玫揭粋€最佳燜井時間。

1.5蒸汽吞吐周期次數

根據對注采工藝參數所作的優化研究，對超稠油油藏蒸汽吞吐開采進行預測，在開采周期中不同原油價格下周期次數與收益的關系看出，隨著吞吐周期次數的增加，周期收益逐漸降低，甚至出現負值。從第某一周期開始，周期收益明顯低于前幾個個周期，不同原油價格表現出同樣的規律?？梢哉J為，這一周期為該稠油油藏蒸汽吞吐開采的經濟極限。

2.優化注汽參數提高稠油開發效果的對策

2.1優化注汽參數，改善注汽效果

（1）合理周期注汽量，保證地層能量補給。同樣干度下，注汽量越多（注入強度越大），增油量越多，但油汽比下降。通過建立數學模型和轉注作業過程中測壓數據，確定目前直井合理的注汽強度為180-200噸/米，水平井注汽強度為15-18噸/米。

（2）保證注汽干度，提高單位體積蒸汽熱晗值。在相同注汽量下，干度越高，加熱半徑擴大，效果越好。為使油井充分受熱，要求200m井段水平井的井底干度，不低于30%，直井井底干度40%，井口注汽干度不低于70%，才能取得較好的吞吐效果。

（3）控制注汽壓力，保證注汽速度、干度，防止地層出砂。壓力過高會造成：（1）汽速度過慢，熱損失過大，井底干度難以保證；（2）容易破壞防砂形成砂墻，造成出砂。數模優化表明，直井最優注汽速度為250m3/d（10.4t/h），水平井300m3/d（12.5t/h）。目前注汽速度9-10.5t/h，注汽壓力12-18MPa，注汽壓力需提高到14-20MPa。

2.2優化注汽方式，有效抑制汽竄

隨著油井生產輪次增加，汽竄井組越來越多。針對注汽時高滲透層吸汽能力強，汽竄干擾的問題，區塊探索并應用優選多井組合注汽的方式，可分為一臺鍋爐交迭注汽吞吐和兩臺鍋爐同注同燜兩種。

（1）交迭吞吐方式。將位置集中、汽竄嚴重的油井分兩組，第一組注汽時，第二組的油井控關，當第一組注汽結束第二組開始注汽時，第一組油井暫時不開井，等到第二組油井注汽結束時第一組開井，第二組井燜后開井，以保證注入能量的充分利用。這在G43P53和G43P43的組合注汽得到很好的應用。

（2）同注同燜。一臺鍋爐：一臺鍋爐向兩口汽竄油井同時注汽，由于油層物性差異，蒸汽全向油性物性好，滲透率高的井能注入，注汽壓力高的井則注不進。兩臺鍋爐：兩臺鍋爐在汽竄干擾嚴重的區域，將位置相對集中、相互汽竄的油井同組注汽，同時燜井，以減少油井間的互竄，注汽效果較好。

2.3優化合理井網井距，增加熱受效儲量

根據數模結果分析，稠油區塊含油飽和度只在井點附近及水體能量充足的油水邊界附近有所降低。區塊整體水淹較輕，剩余油富集程度較高，具有較好的井網加密條件。針對部分區塊井距大，采油速度低，采收率低的局面，實施井網加密，提高儲量動用程度。

2.4適時優化空心桿摻水工藝

原理：加熱到70-85℃左右的油田污水，經井口高壓軟管、空心桿進入油管，與泵上原油混合后，出液溫度可達70℃左右，從而達到降粘抽稠目的。目前某區塊共有空心桿摻水油井26口，泵上空心桿摻水工藝井的最大載荷有所下降、最小載荷有所上升，稠油及平衡率提高，同時降有效地降低了由于負荷過重、抽油桿疲勞造成桿斷脫。

3.幾點認識

（1）通過合理注汽量，控制注汽壓力和注汽速度，保證注汽干度，才能保證良好的注汽效果。直井合理的注汽強度為180-200噸/米，水平井注汽強度為15-18噸/米；水平井的井底干度，不低于30%，直井井底干度40%，井口注汽干度不低于70%，才能取得較好的吞吐效果。直井最優注汽速度為250m3/d（10.4t/h），水平井300m3/d（12.5t/h），注汽壓力控制在14-20MPa。

（2）優選合理的注汽伴注藥劑，不僅能夠降低注汽壓力，增加蒸汽洗油效率，提升油井周期采油量，還能夠有效地保護地層，防止地層損害

（3）對于吞吐汽竄井組，交迭吞吐注汽方式和同注同燜（兩臺鍋爐）能有效緩解油井竄通矛盾，提高熱能利用率，改善汽竄井組注汽熱采效果

（4）通過空心桿摻水工藝，并根據摻水公式對摻水量進行動態優化，能有效降低原油粘度和油井負荷，從而降低稠油桿斷躺井頻次，提高油井產量

（5）影響蒸汽吞吐效果的主要因素包括蒸汽注入量、注汽速度、蒸汽干度、燜井時間和蒸汽吞吐周期次數等，優選好這些參數，對高效開發稠油具有積極的意義。

【參考文獻】

[1]劉文章.稠油主蒸汽熱采工程.石油工業出版社，1997