多元熱流體輔助蒸汽驅(qū)研究與應(yīng)用

符永江（遼河油田歡喜嶺采油廠，遼寧 盤錦 124114）

注入飽和蒸汽的熱利用率是決定汽驅(qū)開發(fā)成功與否的關(guān)鍵因素，Q40區(qū)塊地面注汽管線采用絕熱材料（硅酸鈣）隔熱，再用鋁外殼包裹的方式降低地面熱損失，轉(zhuǎn)驅(qū)初期地面熱損失率約為10%，隨著長期穩(wěn)定的蒸汽注入以及不斷提高蒸汽鍋爐出口干度，平均熱損失降至6.3%。目前因注汽系統(tǒng)設(shè)備老化，鍋爐出口蒸汽干度下降，地面設(shè)備熱損失率上升至12.4%，井底蒸汽干度由55%下降至目前的40%。同時隨著汽竄采油井不斷增多，剝蝕井組需求較小的攜帶充足熱量的蒸汽保持采油井正常開采且能避免蒸汽突破；而Q40塊生產(chǎn)井井況問題增多導(dǎo)致油層壓力不斷上升，也需要較高的地層溫度來保證汽腔體積持續(xù)增大[1]。而目前的蒸汽鍋爐出口蒸汽干度只能達(dá)到75%，已無法滿足油藏開發(fā)需要，經(jīng)過調(diào)研以及對設(shè)備的改進(jìn)，通過加大多元熱流體發(fā)生器裝置流量，將用于蒸汽吞吐的設(shè)備改裝，在Q40塊試驗(yàn)區(qū)域取得了較好的試驗(yàn)效果。

1 設(shè)備工作原理

多元熱流體發(fā)生器是利用高壓燃燒噴射機(jī)理，將注入的燃料（柴油或天然氣）和氧化劑（空氣）在燃燒室中燃燒，依靠產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈱⒒旌蠐饺氲乃?，產(chǎn)生復(fù)合熱載體的專用設(shè)備。復(fù)合熱載體的主要成分是氮?dú)?、水蒸汽、二氧化碳，在必要時添加化學(xué)劑（起泡劑或降粘劑）形成多元熱流體，將所形成的混合物一并注入油層，依靠熱能、氣體、化學(xué)劑的驅(qū)油機(jī)理提高原油采收率[2]。

2 關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計

通過對三類氣體驅(qū)油機(jī)理的研究，從理論上看，合理調(diào)配三種氣體質(zhì)量比可針對以下三類問題進(jìn)行試驗(yàn)：

圖1 在不同氣-汽比條件下第1類井組日產(chǎn)油對比曲線

2.1 注采連通好（連通系數(shù)＞0.88）且注采井距?。ㄗ⒉删啵?0m）汽驅(qū)成熟度較高（PV＞0.8）井組。此類井組主要依靠高干度蒸汽攜帶熱量優(yōu)化井組注汽速度，從而達(dá)到減緩汽竄同時在地層內(nèi)維持蒸汽腔的作用。

2.2 大傾角區(qū)域，蒸汽超覆較為嚴(yán)重井組（超覆系數(shù)＞0.8）。此類井組主要依靠氮?dú)庹{(diào)剖作用，增加井組縱向動用程度。

2.3 注汽間歇或外圍吞吐區(qū)域。此類井組地層溫度較低（地層溫度＜100℃），油層壓力高（地層壓力＞3MPa），油層條件較適合二氧化碳溶解[8]，形成混相驅(qū)降粘增壓。

利用CMG軟件，對第1類井組在采油井蒸汽全面突破之前進(jìn)行數(shù)值模擬，將水蒸汽、氮?dú)?、二氧化碳質(zhì)量之比設(shè)置為5：4：1、3：6：1、2：7：1與常規(guī)汽驅(qū)進(jìn)行對比（圖1），可以看出前兩種質(zhì)量比配汽對緩解井組汽竄均能取得較好效果，而常規(guī)汽驅(qū)則在蒸汽突破后產(chǎn)量下降較快，而質(zhì)量比為2：7：1時因無法維持井組汽腔，導(dǎo)致產(chǎn)量下降速度最快。

圖2 在不同氣-汽比條件下第3類井組日產(chǎn)油對比曲線

利用CMG軟件，對第2類井組在采油井蒸汽全面突破之前進(jìn)行數(shù)值模擬，得出油層因未注入化學(xué)劑，氮?dú)饪v向調(diào)剖作用較小。

利用CMG軟件，對第3類井組在采油井蒸汽全面突破之前進(jìn)行數(shù)值模擬，將水蒸汽、氮?dú)?、二氧化碳質(zhì)量之比設(shè)置為5：4：1、3：6：1 與常規(guī)汽驅(qū)進(jìn)行對比（圖2），可以看出，5：4：1 方案因注入較多超干度蒸汽，效果比常規(guī)間歇井組要好，而3：6：1方案因注入蒸汽量不足，無法有效降低油層粘度，初期產(chǎn)量相較于常規(guī)汽驅(qū)大幅降低，待注入充足CO2以及地層溫降后日產(chǎn)油逐步增長，但整體效果相較常規(guī)汽驅(qū)偏差。

3 結(jié)語

3.1 稠油蒸汽驅(qū)注多元熱流體泡沫控制竄流可提高蒸汽驅(qū)采收率。

3.2 該技術(shù)對汽驅(qū)成熟度高井組以及間歇井組效果較好，現(xiàn)場適用性較強(qiáng)。

3.3 通過注入?yún)?shù)優(yōu)化研究，確定出不同條件下井組最優(yōu)氣-汽比。

3.4 該技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)、措施效果較好，但受資金投入等限制，實(shí)施井組少，適合輔助蒸汽驅(qū)，今后將開展段塞式輔助汽驅(qū)試驗(yàn)。

[1]張芳禮，趙洪巖.遼河油田稠油注入蒸汽開發(fā)技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007：104-105.

[2]張毅.鑄造工藝（CAD）及其應(yīng)用[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994，14-15.

[3]Peng Luo，Yongan Gu.Effects of asphaltene content on the heavy oil viscodity at different temperature〔J〕.Fuel，2007，86(1)：1069-1078.