過熱汽驅提高稠油油藏采收率應用實踐與認識

張川 文發旺 歐陽云麗 徐金華 宿云國(中國石油新疆油田新港公司，新疆 克拉瑪依834000)

K 油田J 區Q 組油藏平均埋深240m，砂體厚度平均38.0m，油層厚度平均13.9m。油層縱向分布集中，平面連片分布，孔隙度平均30%，滲透率平均1780×10-3μm2，屬特高孔、高滲儲層。原油粘溫反應敏感，當溫度從20℃上升到50℃時，原油粘度可從5000mPa·s 下降到400mPa·s 左右。Q 組油藏先后經歷了濕蒸汽吞吐開發、濕蒸汽基礎井網蒸汽驅及加密井網蒸汽驅階段，油藏階段采出程度47.93%，其中常規汽驅階段采出程度30.19%。2011 年10 月轉入過熱蒸汽驅開發后，階段提高采收率7%。本文通過在過熱蒸汽提高采收率機理認識的基礎上，分析了淺層稠油油藏常規蒸汽驅后過熱汽驅的開發效果，并提出改善效果的認識。

1 過熱蒸汽提高采收率機理研究

過熱蒸汽是水的一種特殊狀態，即溫度高于相應壓力下飽和溫度的蒸汽，超過的溫度值稱為過熱度。其提高采收率機理與常規蒸汽既有相同之處，又有其特別之處。

（1）高溫降粘、熱膨脹作用。過熱蒸汽的熱焓比濕蒸汽高，因此蒸汽腔內溫度高，降粘作用、熱膨脹作用強，降低了油水流度比和原油的滲流阻力，有利于提高蒸汽波及體積。

（2）蒸餾作用強，驅油效率高

與普通濕蒸汽相比，過熱蒸汽熱焓和比容值都高，蒸餾作用強。采用一維填砂管模型巖心驅替裝置，填砂管內徑為25mm，長度為370mm，20℃原油粘度380mPa·s 實驗是在250℃的相同溫度下，在熱水驅的基礎上轉飽和蒸汽驅、再轉過熱蒸汽驅的實驗。控制驅替速度為2.609mL/min。

（3）過熱蒸汽與原油間的水熱裂解反應

與過熱蒸汽作用后，原油的物理性質發生了顯著變化：反應后飽和烴與芳香烴增加，膠質、瀝青質含量降低，反應后原油中的碳原子含量降低，氫原子含量明顯增加，硫原子含量減小，表明發生了明顯的水熱裂解反應。

2 過熱汽驅開發效果分析

（1）注汽井井下技術狀況改善

據4口井溫度-壓力曲線測試結果分析，各井吸汽井段均為過熱蒸汽，過熱度12℃-60℃，井底蒸汽干度達到100%。其中9133井底壓力壓力0.19Mpa，平均溫度139℃，過熱度15℃；9016井底壓力平均為0.25MPa，平均溫度171℃，過熱度35℃；9016井底壓力0.62MPa，平均溫度225℃，過熱度60℃；9025井平均壓力0.96MPa，平均溫度191℃，過熱度12℃（圖1）。

圖1 實測注汽井底溫度-壓力曲線圖

（2）生產井生產平穩

由于是常規蒸汽驅后期轉為過熱蒸汽驅，因此其整體受效比較溫和，未出現明顯的產量波動和含水波動。產液水平先下降后平穩，產油水平保持平穩，含水未發生顯著變化（圖2）。

圖2 過熱蒸汽驅區域生產運行曲線

油量絕對遞減率呈階梯式下降狀態，注汽后平均遞減率6.0%，較2009-2011年平均遞減率下降5.2%（圖3）。

圖3 過熱蒸汽驅區域油量絕對遞減率變化曲線

通過對比區域單井生產變化（圖4），產量上升井184口，產量下降井51口，過熱蒸汽驅后，單井產能上升，遏制了產量遞減的趨勢。兩類井都進入產量穩定期，產量上升井目前單井產能0.8t/d，產量下降井目前單井產能0.45t/d。

圖4 過熱蒸汽驅區域單井產能分類曲線

（3）動用程度變化

J1區9117井的井溫剖面，2014年、2015年保持溫度峰值未發生上升，但溫度峰值先變寬后變窄，2014年峰值變寬，表明過熱蒸汽擴大了蒸汽腔范圍，到2015年變窄，分析是形成了過熱蒸汽竄擾通道；9042 井的井溫剖面反映出，峰值深度下移5m（圖5），動用程度增加。

圖5 井溫剖面變化曲線

（4）流體性質變化

過熱蒸汽驅后，在流體性質監測的10口井中有5口井原油粘度上升，5口井原油粘度下降。原油粘度上升的5口井，原油粘度由2000mPa.s 上升到10000mPa.s 以上，表明通過注入蒸汽干度的提高，有效提高了地下難動用原油的流動性。5 口井原油粘度下降，表明前期汽驅生產時，井間的未動用原油參與流動，過熱蒸汽有效的提高了蒸汽的波及范圍。

3 取得的認識

過熱蒸汽在哈薩克斯坦鹽上油田和河南井樓油田的應用取得了較好的開發效果。分析其應用條件發現，對于過熱蒸汽驅而言，適合的轉驅時機和過熱度對開發效果和經濟效益影響較大。

（1）轉驅時機

數值模擬研究結果表明，及早轉為過熱汽驅有利于提高采油速度，獲得較高的階段采收率。河南井樓油田是在蒸汽吞吐5-6輪后轉為過熱蒸汽驅，取得了比較理想的驅替效果，過熱蒸汽驅蒸汽的波及范圍占到井組面積的25%，是濕蒸汽的4.1倍。采收率也較濕蒸汽提高8.3%。本區域是在常規蒸汽驅后轉為過熱蒸汽驅，雖然錯過了最佳轉驅時機，但過熱蒸汽的特殊性質仍可大幅降低殘余油飽和度、擴大蒸汽波及體積。

（2）過熱度

過熱蒸汽進入地層后的變化過程可分為過熱度消耗和蒸汽干度消耗2 個階段。在注汽壓力一定的情況下，過熱蒸汽的溫度越高，過熱度越大，過熱度消耗階段（過熱蒸汽→干飽和蒸汽）在油層中持續的時間越長，加熱范圍也越大。在相同壓力下，得到過熱蒸汽需要消耗的能源要多于飽和蒸汽。通過對比發現在一定壓力條件下飽和蒸汽與過熱蒸汽的焓值差別并不十分明顯，因此從經濟性角度來看，過熱度不宜太高。

4 結語

（1）過熱蒸汽驅可以在常規蒸汽驅后繼續提高采收率，但提高幅度有限。主要通過擴大蒸汽波及體積、提高驅油效率、降低殘余油飽和度等機理提高采收率。

（2）常規蒸汽驅后過熱蒸汽驅生產溫和平穩，未出現明顯的產量波動，階段性不明顯。產油量保持穩定，含水波動小。

（3）選擇適宜的轉驅時機和過熱度，并配合調整技術可以大幅提高油藏最終采收率。