胜利稠油蒸汽驱开发现状及主要影响因素

2015-06-23李伟

中国石油大学胜利学院学报 2015年3期

关键词：蒸汽驱采出程度稠油

李伟

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院,山东东营 257015)

胜利稠油蒸汽驱开发现状及主要影响因素

李伟

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院,山东东营 257015)

蒸汽驱是胜利油田稠油油藏提高采收率的有效手段,由于条件差异大,蒸汽驱生产效果相差大。为进一步推广应用蒸汽驱技术,总结了胜利油田蒸汽驱特点,明确了胜利蒸汽驱主控因素包括原油黏度、边水能量、油层厚度、渗透率和转驱前采出程度,并利用数值模拟方法研究适合蒸汽驱的油藏条件,给出量化范围,为下一步选择合理条件开展蒸汽驱,提高蒸汽驱效果提供技术支撑。

胜利稠油;蒸汽驱;现状;影响因素

胜利油田稠油资源丰富,截止到2014年,稠油年产量528×104t,占胜利油田总产量的18.9%,对胜利油田稳产具有重要作用,其中94.4%的稠油产量来自注蒸汽吞吐,开发方式单一,且采收率低。蒸汽驱是稠油油藏蒸汽吞吐后进一步提高采收率的有效接替方式,效果明显[1-3],为此胜利油田转换稠油开发方式,推广应用蒸汽驱技术,积极开展蒸汽驱研究和现场实践。

1 胜利油区稠油蒸汽驱开发

1.1 开发现状

截止到2014年12月,胜利油田已开展蒸汽驱单元20个,共计井组95个,覆盖地质储量3 140×104t,累积注汽865×104t,累积产油240×104t,阶段油汽比(ROS)0.28。目前正开展蒸汽驱单元16个,井组63个,地质储量2 026×104t,2014年年注汽178.9×104t,年产油29.8×104t,年油汽比0.17,汽驱阶段采出程度9.7%,预计平均采收率37.4%,提高采收率18.1%。

1.2 胜利稠油油区特点

(1)蒸汽驱规模小。目前开展蒸汽驱的16个单元,分布在孤岛、孤东、滨南、河口、新春、中心六个采油厂,大部分单元为2～8个井组,平均每个单元只有4个井组,蒸汽驱规模小。

(2)地层压力高。地层压力是影响蒸汽驱效果的主要因素,地层压力主要受埋藏深度和边底水能量影响。除西部排601北蒸汽驱单元埋深430～500 m外,胜利其他蒸汽驱单元埋深在1 100～1 300 m,属于深层稠油油藏,而国内新疆克拉玛依、河南和辽河蒸汽驱油藏埋深一般小于1 000 m[4-5],导致胜利蒸汽驱单元原始油藏压力高;且蒸汽驱单元都具有一定的边底水,降压困难。埋藏深且具有边底水,导致胜利蒸汽驱单元转驱前平均地层压力高达8.4 MPa。

(3)层薄。除单56和单2块,其他单元有效厚度为4～15 m,平均只有9.4 m,有效厚度为4～10 m的单元有10个,低于国内蒸汽驱油藏筛选标准的厚度界限[6]。

(4)黏度范围大。胜利已转蒸汽驱单元包括14个稠油油藏,3个特稠油油藏和3个超稠油油藏。

2 胜利蒸汽驱主控影响因素分析

2.1 原油黏度

胜利蒸汽驱开发效果受原油黏度影响敏感,从胜利12个蒸汽驱单元地下原油黏度与蒸汽驱提高采收率幅度和蒸汽驱阶段油汽比关系(图1)看,随原油黏度增加,蒸汽驱提高采收率幅度和油汽比均呈下降趋势。注入热量相同时,黏度越大的蒸汽驱单元,地下原油自身启动压力梯度越高;即使克服了启动压力梯度,由于黏度高,水油流度比大,蒸汽波及系数小,容易汽窜,开发效果也很差。

图1 胜利蒸汽驱效果与地下原油黏度关系

蒸汽驱对原油黏度具有一定的适应范围,数值模拟计算有效厚度为10 m,原油黏度分别为500、5 000、10 000 、50 000 mPa·s时的蒸汽驱效果，如图2所示。结果表明，原油黏度对蒸汽驱采收率的影响非常显著,随原油黏度的增加,蒸汽驱采收率明显下降,地下原油黏度小于10 000 mPa·s,蒸汽驱才能取得较好的开发效果。

图2 原油黏度对蒸汽驱采收率影响

2.2 边水能量

边水能量会影响转驱前地层压力,从而决定蒸汽腔扩展的大小。边水能量越强,转驱前地层压力越高,蒸汽比容降低,地下蒸汽腔变小,多为热水驱,而热水驱的驱油效率明显低于蒸汽驱[7],导致蒸汽驱效果下降。从胜利11个普通稠油蒸汽驱单元转驱前地层压力与蒸汽驱采收率关系(图3)发现,随着地层压力增加,蒸汽驱采收率呈下降趋势。生产动态上看边水能量大,蒸汽驱见效慢,增油幅度小。

调研发现蒸汽驱成功的基本准则是转驱前地层压力小于5 MPa[8]。胜利油田基于高干度注汽工艺技术的进步,开展了高压高干度蒸汽驱研究,发现高干度蒸汽携带的能量高,极大地改善了油藏的渗流能力,在蒸汽驱压力7 MPa、干度60%的条件下,与5 MPa、干度40%时采出程度相当(图4),证明高压高干度蒸汽驱可行,突破了地层压力<5 MPa转蒸汽驱的传统认识。

图3 胜利蒸汽驱采收率与转驱前地层压力关系

图4 不同干度时转蒸汽驱采收率与压力关系

边水还会影响蒸汽扩展的方向。边水入侵,平面地层压力不均衡,对蒸汽腔的扩展方向非常敏感,蒸汽易向压力低的方向扩展。

2.3 油层厚度

油层厚度是影响蒸汽驱效果的重要因素[9-10]。油层太薄,注入热量向盖底层的热损失大,热利用率低,蒸汽驱效果不理想。统计胜利10个普通稠油蒸汽驱单元油层厚度与蒸汽驱采收率关系(图5)发现,在油层厚度4～16 m范围内,随着油层厚度的增加,蒸汽驱油汽比呈上升趋势。油层过厚,蒸汽超覆明显,纵向波及变差,蒸汽驱效果也降低。

图5 胜利蒸汽驱油汽比与油层厚度关系

蒸汽驱开发存在一个最佳的厚度范围,数值模拟计算原油黏度为500、5 000、13 600、50 000 mPa·s时油层厚度对蒸汽驱采收率的影响(图6)。结果表明，随油层厚度的增加,蒸汽驱采收率先升高后降低,油层厚度在20～30 m之间蒸汽驱采收率最高。

图6 不同原油黏度下有效厚度对蒸汽驱采收率的影响

2.4 渗透率

渗透率通过注采压差影响蒸汽驱效果。统计胜利12个普通稠油蒸汽驱单元渗透率与蒸汽驱注汽压力关系(图7)发现,渗透率越低，渗流阻力大,难以建立注采压差系统,导致注汽压力高,生产井液量低,蒸汽驱采注比低;即使建立起注采压差,渗透率低,驱替压差高,由于生产井附近温度低,压降主要集中在生产井附近,导致大部分地层压力高,从而影响蒸汽驱开发效果。

图7 胜利蒸汽驱注汽压力与地层渗透率关系

模拟研究不同油性条件下渗透率对蒸汽驱开发效果的影响(图8)得到,随渗透率减小,蒸汽驱开发净累油均降低,对普通稠油油藏,当渗透率小于500×10-3μm2时,蒸汽驱效果急剧变差,对特稠油油藏,当渗透率小于700×10-3μm2时,蒸汽驱效果急剧变差,对超稠油油藏,当渗透率小于1 000×10-3μm2时,蒸汽驱效果急剧变差。

图8 蒸汽驱净产油与渗透率关系

2.5 转驱前采出程度

转驱前采出程度影响蒸汽驱效果研究较少,对胜利蒸汽驱样本分析表明,转驱前采出程度是影响油汽比的重要因素。从胜利11个普通稠油蒸汽驱单元转驱前采出程度与蒸汽驱油汽比关系看(图9),随转驱前采出程度增加,蒸汽驱油汽比逐渐降低,转驱前采出程度对蒸汽驱效果影响的实质是剩余油丰度,转驱前采出程度高,转驱前基础油低。

图9 胜利蒸汽驱油汽比与转驱前采出程度关系

3 结束语

胜利稠油资源丰富,稠油产量对胜利稳产意义重大,高效开发稠油油藏是胜利油田今后一个时期的主攻方向,随着未动优质储量不断减少,蒸汽驱将是胜利稠油上产的主阵地。胜利蒸汽驱实践积累了丰富的经验,表明蒸汽驱是稠油提高采收率的有效手段,但蒸汽驱具有适应条件,影响蒸汽驱开发效果的主控因素包括原油黏度、边水能量、油层厚度、渗透率和转驱前采出程度,选择合理的油藏开展蒸汽驱,才能取得较好开发效果。

[1] 刘文章.稠油注蒸汽热采工程[M].北京:石油工业出版社,1997:117-126.

[2] 龚姚进,王中元,赵春梅,等.齐40块蒸汽吞吐后转蒸汽驱开发研究[J].特种油气藏,2007,14(6):17-21.

[3] 邹斌,盖平原,宋文芳,等.胜利油区蒸汽驱工艺技术现状及攻关方向[J].油气地质与采收率,2010,17(5):50-53.

[4] 肖卫权,高孝田,张玉霞,等.河南油田超稠油油藏蒸汽驱的可行性及先导性试验[J].石油天然气学报,2008,30(1):341-344.

[5] 蒋福修,谢殿江.浅层稠油油藏蒸汽驱前期综合治理[J].新疆石油地质,1996,17(3):286-290.

[6] 侯健,孙建芳.热力采油技术[M].青岛:中国石油大学出版社,2013:27-28.

[7] 王胜,曲岩涛,韩春萍.稠油油藏蒸汽吞吐后转蒸汽驱驱油效率影响因素[J].油气地质与采收率,2011,18(1):48-51.

[8] 张义堂,李秀峦,张霞.稠油蒸汽驱方案设计及跟踪调整四项基本准则[J].石油勘探与开发,2008,35(6):715-719.

[9] 李卉,李春兰,赵启双.影响水平井蒸汽驱效果地质因素分析[J].特种油气藏,2010,17(1):75-79.

[10] 李艳玲.稠油油藏蒸汽驱地质影响因素研究[J].特种油气藏,2009,16(5):58- 61.

[责任编辑] 时凤霞

2015-05-18