淺析蒸汽吞吐開發稠油機理分析研究

田宇

摘要：蒸汽吞吐是將根據方案設計的定量蒸汽通過油井注入油層，之后進行關井，待注入蒸汽的熱量充分使原油受效，再開井，根據生產要求進行采油。注入的蒸汽使原油分子熱運動增加，使粘度變小，提高了原油在儲層中的流動能力，對于近井地帶的儲層滲透性起到改善作用，滿足最大化開采的目的。該采油方法在國內外普遍使用，取得了良好的開發效果。

關鍵詞：水平井;蒸汽吞吐;增產機理

1引言

90年代，對于井筒存在裂縫時蒸汽吞吐情況建立了相應的熱采模型，首先基于單井模型對影響采收率幾個因素：蒸汽注入量、注入溫度、注入干度和段塞展開研究，在此基礎上，對多井之間的井間干擾導致的模擬結果進行研究。將注入蒸汽在井筒、地層及地面管線中的流動看成一個整體化，對各個節點展開分析，建立了單井蒸汽吞吐過程中注入系統的模型，基于模擬退火法對注入采出參數進行相應的優化，建立了單井蒸汽吞吐施工過程中注采參數的優化方法。根據新疆克拉瑪依油田稠油油藏特點，確定了影響蒸汽吞吐效果的6個注汽參數，利用數值模擬方法對注汽過程中的各注汽參數進行研究，確定了適用于克拉瑪依油田注汽參數的優化方案，優化的方案對于新疆克拉瑪依油田進行蒸汽吞吐開發在一定程度上具有指導意義。針對水平井蒸汽吞吐的經濟界限問題，運用數值模擬方法和經濟評價手段，對3種類型的稠油油藏的水平井進行蒸汽吞吐時最佳經濟油價、儲層有效厚度范圍以及地面條件下原油粘度范圍進行了探討，建立了對應油價下稠油油藏中對應參數的定量關系式以及相應的經濟效益圖版。近幾年來，根據渤海工區稠油油藏的特點，針對蒸汽吞吐開發周期注汽量展開研究，設計7種方案先定性分析注汽量對海上稠油開發效果影響，根據定性分析結果設計12種方案再對開發中的效果實施定量化分析，根據定量分析結果從而確定吞吐過程中各周期注汽量之間的遞增關系。

蒸汽吞吐方法又叫循環注蒸汽法或周期注汽法，現階段是我國開發稠油常用方法。稠油油藏原油具有粘度高、密度大的特征，因此常規方法開采的采出速度低或根本無法開采。蒸汽吞吐方法可改善開采情況，通過使原油受熱降低其粘度，提高產油速率。該方法在工藝上要求簡單，施工操作風險性小，在經濟效益方面，一次投資之后可獲得較長時間的增產階段。為了獲取更好的蒸汽吞吐開采效果，一定要根據實際油藏地質情況，優化設計各注采工藝參數，考慮各方面因素，才能有較好的開發效果。

2蒸汽吞吐采油原理

蒸汽吞吐方法是利用從地面設備將高溫高壓的一定干度的蒸汽注入稠油油層中，根據情況經過一段時間的燜井，對稠油進行加熱減小其粘度，然后開井利用地層能量開采原油的方法。通常，注入油層的蒸汽量依照水的當量折算，每米儲層注入量稱為注入強度，通常稠油油藏的注入強度為60-130t/m，注入蒸汽干度是指干飽和蒸汽占濕蒸汽的質量比值，礦場要求盡量注入高干度蒸汽可保證蒸汽在進入油層時干度可達到50%以上。

蒸汽吞吐施工流程可分為三個階段：注入蒸汽、燜井和開井回采。油井在作業過程中要下入注汽管和耐熱封隔器，將蒸汽鍋爐中的飽和蒸汽通過注汽管注向油層，根據實際油藏地質情況和該油藏原油物性參數對蒸汽吞吐注采工藝參數（周期注入量、蒸汽干度、注汽速率、周期生產時間和注汽強度）進行優化。將數模優化的蒸汽量注入地層之后，停止向油層注汽進行關井燜井，其目的主要是使注入地層中的蒸汽所帶熱量波及范圍更廣，降粘原油量更大。在燜井后的開井回采階段，油藏壓力高時，生產井會產生自噴。燜井后的開井生產前幾天由于冷凝水較多，生產井的含水率較高，主要是近井地帶注入蒸汽之后產生的冷凝水，會迅速出現高產油期。

3蒸汽吞吐增產機理

（1）向地層注入蒸汽后原油受熱體積膨脹，分子間距離增加，粘度大大減小，滲流阻力減少，這是蒸汽區吞吐的主要礦場增產機理。

將高溫高壓蒸汽利用設備注入地層后，使井底附近的地層溫度顯著抬升，會首先使近井地帶原油受熱起到降粘作用。隨著儲層蒸汽的注入，雖說蒸汽會優先進入高孔高滲地層，但因為注入蒸汽的密度遠小于儲層中原油密度而造成重力分異，產生蒸汽超覆現象，使油藏儲層在層內縱向上不均勻受熱，但在注入蒸汽與接觸介質間的熱傳導和熱對流影響下，油層的加熱范圍會隨著注入蒸汽量的增加而逐步擴展。隨蒸汽前緣移動，加熱范圍內原油粘度將有很大改善，從上萬毫達西降低到幾個毫達西，原油流動能力得到了極大提升，因此油井產量得到很大提升。

（2）原始儲層壓力較高時，當油層受到注入高溫高壓蒸汽加熱之后可提高地層彈性能量，提高額外的驅油能量。地層石油受熱膨脹之后，油層中原本的游離氣會溶于原油，形成溶解氣驅。注入蒸汽使油層受熱后，由于儲層和流體的熱膨脹導致生產壓差放大，充分利用地層能量，這對增產起到重要作用。

（3）底層壓實作用在蒸汽吞吐驅油過程中不可忽視。據國外實際區塊測量，在稠油油藏蒸汽吞吐開采過程中，底層壓實作用導致采油區塊地面會出現下降20-30m。壓實作用的產油量占總開采量的10%左右。加拿大冷湖區塊在注蒸汽過程中地面抬升大概5cm，開采過程中地層又會漸漸恢復，促使原油開采。

（4）蒸汽吞吐對近井地層的解堵作用。稠油油藏在鉆、完井過程中，鉆井液和稠油中瀝青質會堵塞油層，造成近井地帶儲層滲透性受損，影響石油在儲層中的流動能力。但蒸汽吞吐之后，油井產能會極大提升，主要由于高溫蒸汽會使近井地帶原本粘度較大的瀝青質降粘，沖排堵塞物，使堵塞空隙恢復流動性，同時加熱原油和冷凝水之間較大的壓差促使原油快速流入井底。

（5）改善油水相對滲透性，增加可動油。對于親油油藏，當向油藏中注入高溫蒸汽時，會對儲層巖石表面極性物質產生破會，造成潤濕反轉，儲層表面由親油變為親水，這樣會使原本束縛在儲層表面的原油剝離，增加了儲層中油相相對滲透率，而儲層巖石中水相相對滲透率會變小，促使地下石油流動性增強。

4結束語

蒸汽吞吐方法主要增產機理有：向通過地面設備向油層注入蒸汽使原油粘度大大減小，減少原油在儲層中的流動阻力，提高原油在地層中流動能力和儲層的流動系數;底層受熱膨脹，溶解氣分離體積膨脹，彈性能增加，提高驅油能力;近井地區解堵，增加近井地層流動系數;若油層溫度升高時，會出現整體相對滲透率曲線右移，改善相滲曲線，降低水相流動能力，增加油相流動能力。

參考文獻：

[1]蒙延沖，宋棟.提高超稠油蒸汽驅效果的策略[J].化工管理，2019（28）：75-76.

[2]郝肖飛.稠油開采工藝技術措施[J].化工設計通訊，2019，45（08）：33-34.

[3]杜娜.稠油開采過程中蒸汽技術的應用[J].中國石油和化工標準與質量，2019，39（14）：165-166.