水平井蒸汽驅注氣參數優化實驗

賈大雷

(中國石油遼河油田公司 勘探開發研究院，遼寧 盤錦 124010)

水平井開發稠油油藏，尤其在薄層稠油油藏開采中[1-3]，可增加井筒與油層的接觸面積和滲流面積，擴大油層的加熱體積，提高原油流動性，提高蒸汽驅掃效率，防止蒸汽汽竄，減少熱損失，提高油汽比，從而改善稠油開發效果[4-5]。水平井蒸汽驅開采時，平面上由于水平段沿程熱量和壓力的損失，導致平面上吸汽量嚴重不均[6]，蒸汽的超覆作用導致縱向上動用程度差異大。根據水平井變質量流動的思想，考慮蒸汽沿著水平段流量、干度和溫度的變化，對蒸汽注入參數進行優化研究，為確定合理的開發技術對策，指導現場動態調控起到重要作用。

1 實驗部分

依據洼70塊油層物性參數，選取水平井蒸汽驅物理模擬相似準數，見表1，根據相似準數進行比例模化，主要參數見表2。

實驗采用高溫高壓水平井蒸汽驅三維模型，主體部分0.265 m×0.265 m×0.08 m，模擬原型的1/2個注采單元，相對側面各布一口水平井，在吞吐階段做吞吐井，蒸汽驅階段分別做為注汽井和采油井。布置壓力測點，監測注采井井間及蒸汽腔內壓力及壓差變化，水平井間縱向、橫向壓力場的監測，布置6行×6列×5層180個溫度監測點監控模型中蒸汽腔的形成和發育過程。采集生產井產出的流體，實驗后進行油水分離和計量。

表1 水平井蒸汽驅物理模擬相似準數

注：t為時間，s；υ為速度，m/s；Φ為孔隙度，%；L為長度，m; λ為巖石導熱系數，W/(m·℃)；ρ為密度，kg/m3；C為比熱容，kJ/(kg·℃)；P為壓力，MPa；g為重力加速度，m/s3；K為滲透率，μm2；μ為流體黏度，mPa·s；x為蒸汽干度，%；Lv為蒸汽汽化潛熱，kJ/kg；Cw為水的比熱容，kJ/(kg·℃)；T為溫度，℃。

表2 水平井蒸汽驅物理模型主要參數比例模化

2 實驗結果分析

2.1 注汽速度對開采效果影響

不同注汽速度實驗的溫場發育見圖1。注汽速度為30.7 mL/min，單位時間蒸汽攜帶熱量少，而熱損失量較大，造成汽腔在水平井遠處沒能進一步擴展，蒸汽波及體積46.73%；注汽速度為36.8 mL/min的實驗溫場發育最好，汽腔擴展到接近油藏側面邊界，波及體積增加為63.65%，波及體積最大；當注汽速度增大到43 mL/min時，由于注汽速度太大，注采井井間過早地形成蒸汽突破，蒸汽波及體積減小為57.15%。水平井作為注入井，存在著沿注汽井段吸汽不均勻的問題，注汽速度為36.8 mL/min，蒸汽推進最均勻，波及體積最大。

2.2 注汽速度對生產特征的影響

不同注汽速度條件下的產油量、含水率影響見圖2，油氣比見圖3。當注汽速度處于30.7～36.8 mL/min時，油氣比明顯增加，含水率明顯降低，產油量大幅度上升，可以獲得高油氣比；注汽速度為36.8 mL/min時含水率較低，產油平穩速度高；當注汽速度處于36.8～43 mL/min時，油氣比有所下降，含水率上升，產油量下降。注汽速度為36.8 mL/min，油氣比高，含水率低，采油量增加，開采效果最好。

2.3 注汽速度對采收率的影響

不同注汽速度對采收率的影響見圖4。注汽速度為30.7 mL/min，采收率上升慢，最終采收率37.38%。注汽速度為36.8 mL/min，采收率先增加很快，穩產時間長，最終采收率51.18%。注汽速度43 mL/min與36.8 mL/min相比，采收率曲線變化不大，先期略低，中期較高，后期略高，最終采收率47.32%，注汽速度為120 mL/min，原油采收率最高。

2.4 注汽干度對開采效果影響

不同蒸汽干度對油氣比影響見圖5。生產初期油氣比增加，中間油氣比維持在較高水平是主要產油階段，蒸汽突破后油氣比逐漸下降。蒸汽干度≤30%，驅油機理以水驅為主，油氣比較低；蒸汽干度30%～50%，油汽比顯著增高，是驅油機理以水驅為主向汽驅為主過渡的階段，是影響汽驅效果的敏感階段；蒸汽干度>50%，油氣比增加，增幅很小，改善汽驅的效果不明顯。

不同注汽干度對含水率影響見圖6。由于吞吐階段油層中存留大量水，生產初期含水率較高，隨著蒸汽的注入，原油被加熱并驅替，含水率下降，進入主產階段，含水率維持在較低水平。蒸汽干度≤40%，主產階段含水率大于60%；蒸汽干度≥50%，含水率明顯下降，主產階段含水率可維持在50%～60%，汽驅效果較好。

不同注汽干度對采收率影響見圖7，隨著蒸汽干度的增加，最終采收率顯著增加，汽驅效果逐漸變好。蒸汽干度30%～50%，采收率顯著增高，是影響汽驅效果的敏感階段。蒸汽干度≥50%，采收率增幅逐漸減緩，注汽干度50%可在蒸汽吞吐后提高采收率39.5%。

3 結論

1)水平井作為注入井，存在著沿注汽井段吸汽不均勻的問題，合理的注汽速度，有利于蒸汽均勻推進，有利于增大波及體積，注汽速度為36.8 mL/min的實驗溫場發育最好，蒸汽推進最為均勻，波及體積最大。

2)隨著蒸汽干度的增加，油氣比增加，含水率降低，最終采收率增加，汽驅效果逐漸變好。蒸汽干度≤30%，驅油機理以水驅為主，蒸汽干度30%～50%，是驅油機理以水驅為主向汽驅為主過渡的階段；蒸汽干度>50%，油氣比增加，增幅很小，改善汽驅的效果不明顯。蒸汽干度50%，熱利用率最好，在實驗條件下可提高采收率39.5%。