八面河油田面138區(qū)薄層稠油油藏蒸汽吞吐方案優(yōu)化

趙艷寧，趙業(yè)富，費(fèi)成俊

（中國石化勝利油田分公司清河采油廠工藝研究所，山東 壽光262714）

面138區(qū)位于八面河油田南部斜坡帶中南段，為普通稠油II類油藏，其原油地面平均密度為0.971 g／c m3、地面平均粘度為7 718 mPa.s、凝固點(diǎn)為8℃～17℃。面138塊沙四段油層平均有效厚度4.3 m，根據(jù)我國稠油蒸汽吞吐開采篩選標(biāo)準(zhǔn)衡量，屬低于5類油藏、按稠油蒸汽驅(qū)篩選標(biāo)準(zhǔn)，屬于4等不適于注蒸汽開采的油藏。因此，開發(fā)初期認(rèn)為該塊不具備熱采條件，開采方式主要以油井冷采為主，單井產(chǎn)量低，產(chǎn)量下降快，開發(fā)效果差。

隨著油藏開發(fā)的需要和熱采技術(shù)的進(jìn)步，于2006年對(duì)該區(qū)進(jìn)行了6井次的蒸汽吞吐工藝試驗(yàn)，突破了原稠油蒸汽吞吐標(biāo)準(zhǔn)，在厚度僅為4 m～6 m的薄油層取得了成功。這表明，對(duì)于5 m以下的薄油層進(jìn)行蒸汽吞吐是可行的。但由于油層薄，注入蒸汽的熱損失大，對(duì)油層熱損失產(chǎn)生的原因缺乏系統(tǒng)的研究和針對(duì)性措施；注汽參數(shù)是借鑒厚油層蒸汽吞吐的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)缺乏理論依據(jù)和指導(dǎo)，注汽效率較低；回采水率逐年降低，地下存水率較高，對(duì)下周期的注汽熱效率和油藏整體開發(fā)效果不利。因此，研究薄層稠油油藏的散熱規(guī)律，優(yōu)化蒸汽吞吐工藝參數(shù)，提高薄層稠油油藏蒸汽吞吐開發(fā)效果，對(duì)薄層稠油油藏的開發(fā)具有重要意義。

1 稠油油藏厚度對(duì)蒸汽吞吐效果的影響

對(duì)薄層稠油蒸汽吞吐過程中的熱效率和地層溫度場的變化研究表明，對(duì)于小于5 m的薄層稠油油藏，油層厚度對(duì)蒸汽吞吐熱效率的影響顯著增加。在工藝參數(shù)相同的條件下，5 m厚度的稠油油藏在為期15天的蒸汽吞吐（注汽、燜井和開采）過程中，油層溫度比10 m油層厚度的稠油油藏低30℃。面138區(qū)沙四段稠油油藏的油層平均厚度僅為4.3 m，因此可以認(rèn)定，油層厚度是影響面138區(qū)沙四段薄層稠油油藏蒸汽吞吐熱效率的主要因素。

2 地質(zhì)因素對(duì)薄層稠油油藏蒸汽吞吐效果的影響

注汽參數(shù)與油藏地質(zhì)參數(shù)的匹配是保證稠油蒸汽吞吐效果的關(guān)鍵。對(duì)于特定油藏，注汽參數(shù)的確定和優(yōu)化必須以地質(zhì)參數(shù)為基礎(chǔ)。在開發(fā)138區(qū)塊沙四段油層的過程中，發(fā)現(xiàn)射開厚度、層數(shù)和注汽量基本相當(dāng)?shù)挠途?，其生產(chǎn)效果差異明顯，以 M138－5－X2井和M138－12－X25井為例，具體見表1、表2。

表1 熱采井效果統(tǒng)計(jì)對(duì)比表

表2 熱采井地質(zhì)流體參數(shù)對(duì)比表

分析認(rèn)為，上述油井間的開發(fā)效果差異，是油藏的綜合地質(zhì)參數(shù)所致，面138－5－X2的流動(dòng)系數(shù)和儲(chǔ)量系數(shù)均高于面138－12－X25，因此蒸汽吞吐效果較好。

面138區(qū)沙四段砂體平面上油層厚度分布特征為相間分布，存在多個(gè)局部厚油帶，最厚油層為9.1 m，最薄的小于2 m。利用CMG軟件的BUILDER模塊構(gòu)建地質(zhì)模型進(jìn)行數(shù)值模擬，以及以面138區(qū)沙四段薄層稠油油藏?zé)岵删淖⑵麉?shù)、地質(zhì)參數(shù)和動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果均表明，影響該區(qū)蒸汽吞吐效果的主要地質(zhì)因數(shù)是油層厚度和地層滲透率。

3 注汽參數(shù)優(yōu)化

蒸汽吞吐效果的好壞取決于油藏的地質(zhì)條件和注汽參數(shù)，為了提高蒸汽吞吐的開采效果，必須針對(duì)特定的油藏地質(zhì)條件進(jìn)行注汽工藝參數(shù)的優(yōu)化。用數(shù)值模擬的方法，研究注汽工藝參數(shù)對(duì)蒸汽吞吐效果的影響規(guī)律，為確定適宜的注汽參數(shù)提供依據(jù)。根據(jù)面138區(qū)沙四段的實(shí)際，對(duì)該區(qū)域的蒸汽吞吐開采工藝進(jìn)行了如下優(yōu)化。

3.1 井底蒸汽干度

根據(jù)研究結(jié)果，當(dāng)井底蒸汽干度達(dá)到0.6時(shí)，其周期產(chǎn)油量和油汽比提高的幅度趨緩。根據(jù)現(xiàn)有鍋爐設(shè)備條件并對(duì)隔熱注汽管柱進(jìn)行優(yōu)化，保證地面蒸汽干度大于0.7。

3.2 注汽速度

在其他生產(chǎn)和注汽參數(shù)不變的情況下，對(duì)不同注入速度的蒸汽吞吐開采效果進(jìn)行模擬計(jì)算顯示，隨著注入速度的增加，生產(chǎn)效果也在變好；注汽速度降低，由于井筒的熱損失，導(dǎo)致井底蒸汽干度降低，吞吐效果下降，即吞吐效果是與注汽速度成正比；另一方面，受油層的吸汽能力、破裂壓力、蒸汽鍋爐的最高工作壓力等因素的影響，注入速度也不能過高，否則易發(fā)生汽竄。根據(jù)數(shù)值模擬和現(xiàn)場實(shí)踐，面138區(qū)沙四段稠油油藏蒸汽吞吐注汽速度宜控制在9 t／h（強(qiáng)度216 t／d）左右。

3.3 注汽壓力

研究表明，在注汽壓力比較低時(shí)，增加注汽壓力可以有效地改善吞吐效果；但在注汽壓力處于較高水平（大于8.0 Mpa）時(shí)，注汽壓力的增加已對(duì)吞吐效果無明顯影響。適宜的選擇為在保證注汽速度的前提下，盡量降低注汽壓力。由于面138區(qū)沙四段地層滲透性較差，注汽壓力較高，根據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)踐，注汽壓力控制在18 MPa～20 MPa為宜。

3.4 燜井時(shí)間

用數(shù)值模擬顯示，當(dāng)燜井時(shí)間增加時(shí)，蒸汽與油層熱交換充分，油井產(chǎn)油量增加。但當(dāng)燜井時(shí)間增加到7天時(shí)，開發(fā)效果反而變差。因此，對(duì)面138區(qū)的熱采燜井時(shí)間選擇為5天。

3.5 注汽強(qiáng)度

注汽強(qiáng)度（注入量）一般按純油層厚度選定。對(duì)于大于10 m的厚油層，最優(yōu)范圍通常認(rèn)為是（80～120）t／m。但對(duì)于薄油層和非均質(zhì)嚴(yán)重的互層油層，還沒有一個(gè)通用的取值范圍。面138區(qū)沙四段稠油油藏平均油層厚度只有4.3 m，注汽強(qiáng)度的優(yōu)化是面138區(qū)沙四段薄層稠油油藏蒸汽吞吐參數(shù)優(yōu)化的關(guān)鍵，需要重點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。

1）第一周期注汽強(qiáng)度

數(shù)值模擬研究了注汽強(qiáng)度對(duì)面138區(qū)沙四段（油層厚度參數(shù)選定為5 m、滲透率為300×10－3μm2）稠油油藏第一蒸汽吞吐周期開采效果的影響。結(jié)果表明，不同注汽強(qiáng)度對(duì)蒸汽吞吐效果影響很大，其中注汽強(qiáng)度200 t／m時(shí)，開發(fā)效果最好。

2）多周期蒸汽吞吐注汽強(qiáng)度

多周期蒸汽吞吐主要研究上個(gè)周期的余熱量和更大的加熱面積估算。每一個(gè)吞吐周期結(jié)束后，油層中有一定的余熱存在，這些剩余熱量應(yīng)附加到下一次注入的能量中去，這部分額外的能量將使新一輪吞吐過程擴(kuò)大其加熱半徑，從而使得下一個(gè)周期的采油得到進(jìn)一步改善。在確定下一個(gè)吞吐周期的參數(shù)時(shí)，將上一個(gè)吞吐周期結(jié)束時(shí)留在油層中的水量和余熱結(jié)合進(jìn)來求解，模擬的結(jié)果顯示，下一周期的蒸汽注入量比上一周期高10%為佳。

3.6 優(yōu)化參數(shù)修正

面138沙四段蒸汽吞吐優(yōu)化參數(shù)對(duì)單油層大于5 m的油層具有很好適應(yīng)性，但對(duì)于單油層厚度小于5 m和油層滲透率小于200×10－3μm2的熱采井，由于熱損失增大和物性變差，蒸汽吞吐優(yōu)化參數(shù)（注汽強(qiáng)度）需要進(jìn)行分類修正。

以油層厚度和滲透率為基礎(chǔ)，綜合油層和滲透率分類指標(biāo)，將該區(qū)細(xì)分為以下八類。具體見表3。

表3 面138區(qū)沙四段薄層稠油油藏分類表

表3中，油層厚度是指是指射孔對(duì)應(yīng)層位的全層解釋厚度，平均滲透率是該層位的加權(quán)平均值。

在上述油藏分類的基礎(chǔ)上，主要對(duì)熱損失進(jìn)行修正，修正系數(shù)按照熱損失模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表4。

周期注汽量優(yōu)化結(jié)果按下式計(jì)算：

Q1＝（1＋熱損失修正系數(shù)＋地質(zhì)修正系數(shù)）×200×射開油層厚度；

式中：

Q1為第一吞吐周期的蒸汽注入量；

Qn為第n次吞吐周期的蒸汽注入量。

表4 面138區(qū)沙四段薄層稠油油藏蒸汽吞吐注汽強(qiáng)度修正系數(shù)

4 現(xiàn)場試驗(yàn)及效果分析

面138區(qū)已有11油口井進(jìn)行了蒸汽吞吐熱采。其中一輪次井4口，2輪次井3口，3輪次井4口?，F(xiàn)場注汽參數(shù)見表5。

通過第三周期井效果統(tǒng)計(jì)對(duì)比，參數(shù)優(yōu)化后，實(shí)際累積注汽量比原設(shè)計(jì)明顯降低，周期油汽比和回采水率都有較大提高，已完成吞吐周期的兩口井，第3輪周期油汽比和回采水率比上一吞吐周期分別提高提高35%和36%（見表6）。

表5 蒸汽吞吐試驗(yàn)井注汽參數(shù)

表6 第三吞吐周期井蒸汽吞吐試驗(yàn)井效果統(tǒng)計(jì)表

（接上表）

5 結(jié)論及建議

1）小于5 m的薄層稠油油藏，油層厚度對(duì)蒸汽吞吐熱效率的影響顯著，在工藝參數(shù)相同的條件下，5 m厚度的稠油油藏在蒸汽吞吐的注汽、燜井和開采15天的過程中，油層溫度均比10 m油層厚度的稠油油藏低30℃。

2）面138區(qū)沙四段薄層稠油油藏的平均油層厚度4.3 m，影響該區(qū)蒸汽吞吐效果的主要地質(zhì)參數(shù)是油層厚度和滲透率。面138區(qū)沙四段薄層稠油油藏定向井蒸汽吞吐油層厚度和滲透率的經(jīng)濟(jì)界限分別為2 m和150×10－3μm2。從經(jīng)濟(jì)效益的角度考量，油層厚度小于2 m和滲透率低于150×10－3μm2的稠油油藏不適宜蒸汽吞吐熱采。

3）根據(jù)地質(zhì)特征，將面138區(qū)沙四段薄層稠油油藏細(xì)分為8類，合理適用。在確定蒸汽吞吐參數(shù)時(shí)，針對(duì)性強(qiáng)且便于參數(shù)的優(yōu)化修正，實(shí)際應(yīng)用效果好，注汽量比原設(shè)計(jì)明顯降低，周期油汽比和回采水率都有較大提高。

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