稠油井過(guò)熱蒸汽高溫驅(qū)油地面模擬實(shí)驗(yàn)

朱 平 宋秉忠 趙冬輝 王軍華

1河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院2河南油田分公司采油一廠

稠油井過(guò)熱蒸汽高溫驅(qū)油地面模擬實(shí)驗(yàn)

朱 平1宋秉忠1趙冬輝2王軍華2

1河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院2河南油田分公司采油一廠

利用某油田L(fēng)Z27井區(qū)L32421井Ⅲ6原油，巖心為該井285.5～288.8m井段的巖心，進(jìn)行溫度為60、160、260℃的水驅(qū)及260℃的蒸汽驅(qū)和320℃的過(guò)熱蒸汽驅(qū)（過(guò)熱度為60℃）實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明：相同溫度下，蒸汽驅(qū)的驅(qū)油效率明顯高于同溫度的熱水驅(qū)；由于蒸汽汽的蒸餾作用強(qiáng)，過(guò)熱蒸汽驅(qū)驅(qū)油效率好于蒸汽驅(qū)。注入PV數(shù)小于0.5時(shí)，隨注入體積增加，驅(qū)油效率增大，殘余油飽和度降低幅度較大；當(dāng)注入PV數(shù)大于1.0時(shí)，兩者變化較小，所以注入流體應(yīng)控制在1.0 PV以?xún)?nèi)。

稠油井；巖心；過(guò)熱蒸汽；模擬實(shí)驗(yàn)；驅(qū)油效率；殘余油飽和度

在稠油蒸汽驅(qū)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究方面，遼河油田研究院采用的蒸汽溫度在260～280℃之間。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中，蒸汽進(jìn)入井底時(shí)一般都是熱水—濕蒸汽狀態(tài)，熱效應(yīng)作用范圍比較局限。過(guò)熱蒸汽驅(qū)物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置可模擬采用更高的蒸汽溫度（370℃）進(jìn)行熱水驅(qū)、蒸汽驅(qū)和過(guò)熱蒸汽驅(qū)的實(shí)驗(yàn)。近年某油田開(kāi)展了稠油井過(guò)熱蒸汽高溫驅(qū)油地面模擬實(shí)驗(yàn)的研究工作。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)備由蒸汽發(fā)生器、高精度計(jì)量泵、壓力傳感器、氣動(dòng)閥、回壓控制閥及溫度控制檢測(cè)系統(tǒng)等組成。

蒸汽發(fā)生器的研發(fā)是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。由于該套裝置設(shè)計(jì)驅(qū)替溫度為370℃，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，目前大部分生產(chǎn)廠家均沒(méi)有設(shè)計(jì)、生產(chǎn)該規(guī)格蒸汽發(fā)生器。

該油田在CRZF—02型蒸汽發(fā)生器的基礎(chǔ)上研發(fā)的裝置其應(yīng)用溫度高達(dá)320～370℃，可滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)中的高溫高壓要求。

溫度控制檢測(cè)系統(tǒng)是全套裝置的重點(diǎn)部分之一，該系統(tǒng)的測(cè)試精度和穩(wěn)定性直接影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精度。用直徑1.5mm的K型熱電偶，通過(guò)紫銅壓墊密封將熱電偶直接插入巖心的中部進(jìn)行測(cè)溫，以使測(cè)試的溫度更加真實(shí)可靠。選用技術(shù)成熟的溫度巡檢儀進(jìn)行模型各測(cè)溫點(diǎn)的溫度測(cè)試。采用串聯(lián)階梯式測(cè)量方式，選用3支不同量程的壓力傳感器并聯(lián)連接，中間有氣動(dòng)閥控制，實(shí)驗(yàn)中由計(jì)算機(jī)檢測(cè)并通過(guò)開(kāi)關(guān)電磁閥來(lái)控制氣動(dòng)閥自動(dòng)選擇傳感器，保證了測(cè)量的精確性和穩(wěn)定性。該壓力檢測(cè)系統(tǒng)的壓力傳感器及氣動(dòng)閥均選用美國(guó)進(jìn)口器件，使得檢測(cè)精度和穩(wěn)定性大大提高。在模型測(cè)壓口與壓力傳感器之間增加緩沖容器，有效防止驅(qū)替介質(zhì)進(jìn)入壓力傳感器使測(cè)量精度受到影響。

2 實(shí)驗(yàn)條件、內(nèi)容與方法

利用該油田L(fēng)Z27井區(qū)L32421井Ⅲ6原油，巖心為該井285.5～288.8m井段的巖心，進(jìn)行溫度為60、160、260℃的水驅(qū)及260℃的蒸汽驅(qū)和320℃的過(guò)熱蒸汽驅(qū)（過(guò)熱度為60℃）實(shí)驗(yàn)。單管驅(qū)油模型尺寸：巖心筒長(zhǎng)度120 cm，內(nèi)徑3.8 cm。按照國(guó)外同類(lèi)實(shí)驗(yàn)的方法，為防止黏土顆粒的膨脹變形及微粒遷移的影響，疏松砂巖要進(jìn)行過(guò)篩（200目），篩去黏土和微粒。處理步驟：原始巖心先用二甲苯浸泡，清洗原油后烘干，用200目篩網(wǎng)篩去黏土及微粒，裝入巖心筒，再泵入二甲苯繼續(xù)清洗；然后用丙酮驅(qū)出模型中的二甲苯，用干燥壓縮空氣吹干，完成模型制備。物理參數(shù)：滲透率為2.933μm2，孔隙度為33.02%。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：

（1）對(duì)原始含油飽和度進(jìn)行控制。按下面步驟進(jìn)行：抽空飽和蒸餾水，用原油驅(qū)替模型中的水，由驅(qū)出水量多少控制油驅(qū)水時(shí)巖心內(nèi)的油水飽和度，盡量接近油田實(shí)際飽和度（65%～75%）。

（2）關(guān)注注入速度。為使水驅(qū)過(guò)程中克服毛管力的影響，按照國(guó)內(nèi)外水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)所采用的模擬條件，其巖心長(zhǎng)度L（cm）、流體黏度ν（mPa· s）、注入水的滲濾速度V（cm/s）遵守如下關(guān)系：LνV≥1，就可忽略毛管力的影響。實(shí)驗(yàn)取LνV值略大于1（V≥1.89 cm3/min），使注入流速控制在2.5 cm3/min，且有滲流雷諾數(shù)Re＜臨界Rec（取Rec=0.2）。

3 實(shí)驗(yàn)程序

（1）加熱模型，達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)溫度，按設(shè)計(jì)注入速度將水經(jīng)加熱盤(pán)管注入水驅(qū)模型內(nèi)，保持回壓5.3MPa，使模型內(nèi)壓力高于該溫度下的水飽和壓力，確保模型為水驅(qū)。

（2）在進(jìn)行260℃蒸汽驅(qū)時(shí)，保持回壓為4.52 MPa，略低于此溫度下水的飽和蒸汽壓（4.71 MPa）。

（3）在進(jìn)行320℃過(guò)熱蒸汽驅(qū)時(shí)，保持回壓為4.71 MPa，控制注入蒸汽為60℃過(guò)熱度的過(guò)熱蒸汽。

（4）出口定時(shí)計(jì)量驅(qū)出液，直至不出油為止，采用二甲苯稀釋?zhuān)怆姳壬ǚ治?、?jì)量采出的油水量。

（5）第一次驅(qū)完油后，用二甲苯清洗模型內(nèi)殘余油，分析計(jì)量殘余油，復(fù)核原始飽和油量。然后用丙酮驅(qū)替二甲苯，再用干燥空氣吹干模型，重新飽和原油以進(jìn)行另一溫度點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)。井樓三區(qū)L32421井原油水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)情況見(jiàn)表1。圖1為該井原油驅(qū)油效率與注入體積關(guān)系曲線。

表1 井樓三區(qū)L32421井原油水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖1 井樓三區(qū)L32421井原油驅(qū)油效率與注入體積關(guān)系

4 結(jié)論

（1）熱水驅(qū)隨溫度升高，驅(qū)油效率增大，殘余油飽和度隨之增大，注水溫度由60℃上升到260℃，殘余油飽和度由55.43%降到26.44%，驅(qū)油效率由36.53%提高到59.06%。在60℃的低溫?zé)崴?qū)條件下，水驅(qū)殘余油飽和度高達(dá)55.43%，最終驅(qū)油效率僅36.53%，表明低溫?zé)崴?qū)驅(qū)油效率很差。

（2）相同溫度下，蒸汽驅(qū)的驅(qū)油效率明顯高于同溫度的熱水驅(qū)。高溫驅(qū)油實(shí)驗(yàn)表明，在井樓三區(qū)特稠油油藏條件下，260℃水驅(qū)油效率為59.06%，殘余油飽和度為26.44%；260℃蒸汽驅(qū)油效率提高到73.12%，殘余油飽和度明顯降到17.32%，蒸汽驅(qū)殘余油飽和度約降到同溫度（260℃）熱水驅(qū)的65.5%，降低1/3以上。

（3）由于蒸汽的蒸餾作用強(qiáng)，過(guò)熱蒸汽驅(qū)驅(qū)油效率好于蒸汽驅(qū)。320℃過(guò)熱蒸汽驅(qū)，過(guò)熱度為60℃，較260℃驅(qū)油效率提高5個(gè)百分點(diǎn)，驅(qū)油效率提高到78.12%，殘余油飽和度降到14.91%。

（4）注入PV數(shù)小于0.5時(shí)，隨注入體積增加，驅(qū)油效率增大，殘余油飽和度降低幅度較大；當(dāng)注入PV數(shù)大于1.0時(shí)，兩者變化較小，所以注入流體應(yīng)控制在1.0PV以?xún)?nèi)。

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.023