蘇丹B油田氮?dú)廨o助蒸汽吞吐數(shù)值模擬研究

（長城鉆探工程有限公司地質(zhì)研究院，遼寧 盤錦124010）

B油田位于蘇丹南部，Muglad盆地中部，是在前寒武系基底之上發(fā)育起來的中、新生代被動(dòng)裂谷盆地。該區(qū)地層鉆井揭露自下而上可劃分為Bentiu層和Aradeiba層，含油層位為Bentiu層，其中Bentiu層為本次蒸汽吞吐實(shí)驗(yàn)的目的層位。Bentiu油層組的平均孔隙度為22%，滲透率范圍為(800～3000）×10-3μm2，為中孔高滲儲(chǔ)層。儲(chǔ)層埋深1200～1400m，有效厚度大于18m，原油密度0．94g／cm3。為了提高蘇丹B油田稠油開發(fā)效果，筆者利用氮?dú)鈱?dǎo)熱系數(shù)低及壓力降低后體積迅速膨脹的特點(diǎn)，進(jìn)行注蒸汽加氮?dú)馔掏聰?shù)值模擬研究，以便為提高吞吐階段采收率、減緩稠油產(chǎn)量遞減提供參考。

1 氮?dú)廨o助蒸汽吞吐工藝技術(shù)

氮?dú)廨o助蒸汽吞吐主要有4個(gè)方面的作用[1-3]：①隔熱作用。在油管內(nèi)注入蒸汽，在油套環(huán)形空間連續(xù)或段塞式向地層注入氮?dú)?。由于氮?dú)獾膶?dǎo)熱系數(shù)較低，在油套環(huán)空中起到隔熱作用，降低井筒中的熱損失。②補(bǔ)充地層能量。氮?dú)庾⑷氲貙雍?，局部提高地層壓力，有利于保持地層彈性能量。③助排解堵作用。氮?dú)馐强蓧嚎s氣體，有良好的膨脹性，油井注入氮?dú)鈺r(shí)，氮?dú)怏w積在高壓條件下被壓縮存儲(chǔ)能量，放噴時(shí)壓力降低，氮?dú)庋杆倥蛎洠a(chǎn)生較大的附加能量，加速驅(qū)動(dòng)地層中的原油及冷凝水迅速返排出來。④封堵作用。向多空介質(zhì)中注入氮?dú)猓鹋輨a(chǎn)生賈敏效應(yīng)，封堵高滲帶，高速吸汽剖面。上述作用可大幅度提高油井產(chǎn)能，提高油汽比，改善蒸汽吞吐開采效果。

2 數(shù)值模擬研究

應(yīng)用加拿大CMG軟件建立單井徑向模型，使用STARS模塊將氮?dú)庾鳛楠?dú)立的組分，輸入氣液平衡常數(shù)、氣體密度、氣體粘度等與油層溫度、壓力有關(guān)的參數(shù)，模擬氮?dú)獾南嚓P(guān)作用[4-5]。為提高模型的精確度，采用通用全局優(yōu)化算法對(duì)相對(duì)滲透率曲線進(jìn)行歸一化處理，得到符合實(shí)際油藏的油層平均相對(duì)滲透率曲線。

2．1 氮?dú)飧魺釘?shù)值模擬研究

使用軟件中SAM(Semi Analytical Model）半解析模型，綜合考慮蒸汽流動(dòng)過程中壓力、溫度、干度和熱損的相互影響，模擬對(duì)比2種降低井筒熱損失的有效途徑：①采用高熱阻的隔熱管；②在油管和套管間注入氮?dú)鈦斫档陀凸芎吞坠荛g環(huán)空流體的導(dǎo)熱系數(shù)。

隔熱管加封隔器隔熱和環(huán)空注氮?dú)飧魺崮M結(jié)果分別如表1和表2所示。從表1可以看出，傳統(tǒng)隔熱管加封隔器的隔熱方式的熱損失在348J／kg左右，蒸汽干度由70%降到22．7%。從表2可以看出，環(huán)空注氮?dú)獾臒釗p失在168J／kg左右，干度由70%降到了49．1%，因而環(huán)空注氮?dú)飧魺嵝Ч糜诟魺峁芗臃飧羝鞲魺岬男ЧＳ捎诔Ｒ?guī)注氣管柱一般由隔熱管、封隔器、伸縮管組成，而氮?dú)飧魺嶂殴苤÷粤松炜s管、封隔器等，管柱相對(duì)簡單，減少了作業(yè)量，從而節(jié)省作業(yè)費(fèi)用。

表1 隔熱管加封隔器隔熱模擬結(jié)果

表2 環(huán)空注氮?dú)飧魺崮M結(jié)果

2．2 氮?dú)猓羝掏聰?shù)值模擬研究

1）氮?dú)庾⑷肓?對(duì)8種氮?dú)馀c蒸汽的比例(10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1、60∶1、70∶1、80∶1）注入進(jìn)行模擬計(jì)算，其結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，當(dāng)混注比例為20∶1～60∶1，即注入1t蒸汽，混注入的氮?dú)饬繛?2800～68400Nm3時(shí)，可使波及體積達(dá)到最大，產(chǎn)量大幅提高，比只注入蒸汽產(chǎn)油量提高10%左右，油汽比提高10%左右，回采水率增加20%左右。當(dāng)注入氮?dú)饬看笥?8400Nm3后，增油量明顯減小。因此，推薦氮?dú)庾⑷肓繛?5600Nm3比較適合。

表3 氮?dú)庾⑷肓績?yōu)化表

2）氮?dú)庾⑷胨俣?按照周期注入氮?dú)饬?5600Nm3計(jì)算，分別以400、500，600、700、800Nm3／h的注氣速度進(jìn)行模擬計(jì)算，其結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，當(dāng)注氮?dú)馑俣瘸^600Nm3／h時(shí)增油量劇減，考慮到礦場(chǎng)條件和油田制氮設(shè)備的限制，確定采用600Nm3／h的氮?dú)庾⑷胨俣取?/p>

表4 氮?dú)庾⑷胨俣葍?yōu)化表

3）氮?dú)庾⑷敕绞?按照5種注入方式(氮?dú)夂驼羝熳?；先注氮?dú)庠僮⒄羝?；先注蒸汽再注氮?dú)?；蒸?氮?dú)?蒸汽-氮?dú)饨惶孀⑷耄坏獨(dú)?蒸汽-氮?dú)?蒸汽交替注入）模擬計(jì)算，其結(jié)果如表5所示(與只注入蒸汽進(jìn)行比較）。計(jì)算結(jié)果表明，先注蒸汽再注氮?dú)獾拇蠖稳Ч詈?，產(chǎn)油量最大，比只注入蒸汽產(chǎn)油量提高9．5%，油汽比增加幅度提高9．7%。

表5 氮?dú)庾⑷敕绞絻?yōu)化表

2．3 效果預(yù)測(cè)

在蒸汽注汽量、注汽參數(shù)不變的情況下，對(duì)蒸汽吞吐和氮?dú)廨o助蒸汽吞吐進(jìn)行數(shù)值模擬(3個(gè)周期），其結(jié)果分別如表6和表7所示。

對(duì)比分析表6和表7可知，氮?dú)廨o助蒸汽吞吐與蒸汽吞吐相比，3個(gè)周期累計(jì)產(chǎn)油量提高10．7%，油汽比提高10．6%左右，生產(chǎn)時(shí)間延長63d，回采水率提高了10%。

表6 氮?dú)廨o助蒸汽吞吐預(yù)測(cè)表

表7 蒸汽吞吐預(yù)測(cè)表

3 結(jié) 論

1）氮?dú)饽軌蛴行Ы档途矡釗p失，提高井底蒸汽干度，可減少作業(yè)量并節(jié)省作業(yè)費(fèi)用。

2）現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)注氮?dú)饬繛?5600Nm3，注氮?dú)馑俣葹?00Nm3／h，且先注蒸汽再注氮?dú)獾拇蠖稳Ч詈谩?/p>

3）在蒸汽注汽量、注汽參數(shù)不變的情況下，對(duì)蒸汽吞吐和氮?dú)廨o助蒸汽吞吐進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明，實(shí)施油井注入氮?dú)獯胧┖?，周期產(chǎn)油、油汽比都得到大幅度提高，效果顯著。

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