超浅层稠油热采实践

蔡贤平 （中石油新疆油田分公司开发公司，新疆 克拉玛依834000）

目前，普通浅层稠油热采已经取得了巨大成功，但埋深小于150m的超浅层稠油热采还是一片空白［1，2］。随着优质油气资源日渐枯竭，如何有效开发超浅层稠油这类难采储量对于油田稳产上产具有很现实的意义。克拉玛依油田在这方面进行了系统的探索［3～7］，自20世纪50年代至今，先后在黑油山油田开展了系统的火烧油层、蒸汽驱、蒸汽吞吐热采试验，积累了丰富的超浅层稠油热采经验，对超浅层稠油热采具有极大的借鉴意义。

1 可行性分析

1.1 油田概况

黑油山油田位于克－乌大断裂西端，背靠老山，目的层为一套山麓洪积相沉积，具有油藏埋深浅（平均100m）、原油黏度高（平均3268mPa·s）、凝固点低（平均－69℃）的特点，是典型的超浅层稠油油藏。储层岩性为细砂岩～粗砂岩，孔隙度15.0%～32.0%，平均24.2%，渗透率1～3866mD，平均557mD，含油饱和度平均 64.1%，地面原油密度0.91～0.93g／cm3，20℃地面原油黏度616～14017mPa·s，平均3268mPa·s，凝固点－66.8～－78℃。

1.2 深度极限

文献 ［8］认为“对于浅层油，注蒸汽温度不得低于200℃（注蒸汽压力1.5MPa），太低原油降低黏度不够，太高会招致压裂地层，蒸汽上窜，因此，推荐最浅的深度为150m”。在给定最低蒸汽温度后，作者主要是根据破裂压力确定最浅注蒸汽深度，但其结论值得商榷。1.5MPa压力折算静水柱高度约150m，但是可以确定的是150m深地层的破裂压力远大于1.5MPa。根据计算破裂压力的矿场经验公式pf＝0.0098×2.3×H（其中，H为深度），150m深地层的破裂压力为3.4MPa。由于井浅，井筒内蒸汽产生的压力可忽略不计（小于0.01MPa），若考虑蒸汽温度不小于200℃（注汽压力1.5MPa），则注蒸汽热采极限深度可达70m。

在地层深度大于70m条件下注蒸汽热采，既能确保不压破地层，又能获得较高的蒸汽温度和压力。

1.3 有利条件

1）储层物性与原油性质均较好，基本满足稠油热采筛选标准［8，9］。

2）井筒热损失小，井底蒸汽干度高。由于井口至油层距离短，蒸汽在井筒内的热损失小，因此井底可以保持较高的蒸汽干度，使油层获得更好的加热降粘效果。

上述分析表明，在黑油山油田开展超浅层稠油热采试验具有可靠的理论基础和坚实的物质基础。

2 热采实践

2.1 火烧油层

第1阶段，采取1口火井若干口生产井的模式，共开展了7个井组的火烧油层试验，其中8001井组还进行了水火结合试验。注气速度在0.31×104～4.73×104m3／d之间，累积注气11×104～3675×104m3，累积采油17～4263t，采收率4.7%～47.7%（平均27.5%），采油速度2.3%～23.4%（平均14.3%），气油比6200～22558m3／t（平均12155m3／t）。火烧油层成果如表1所示。

表1 黑油山油田火烧油层成果表

2.2 蒸汽驱

2.3 蒸汽吞吐

第3阶段，在黑油山油田老区开展蒸汽吞吐试验。试验区油层中部深度62.5～139.5m，平均87.0m，含油面积0.22km2，地质储量17.1×104t，采用反七点井网100m井距钻新井29口，老井利用2口。吞吐生产1～7轮，一般5轮，累积注汽7.65×104m3，累积采油2.19×104t，平均单井采油706t，综合油汽比0.29，采出程度12.8%，折算年采油速度5.0%。蒸汽吞吐成果如表2所示。

图1 8024井组蒸汽驱开发曲线

表2 黑油山油田老区蒸汽吞吐成果表

3 热采效果分析

3.1 火烧油层采油速度快、采收率高，但是气油比高，采油成本高

超浅层稠油油藏盖层薄，地层压力低，注汽速度很难控制，注气压力低则空气难以进入地层，注气压力高则空气极易沿高渗层段窜进，这就使得气油比居高不下。以火1井组的最低气油比6200m3／t计算，折算每采出1t原油仍需耗费1.24t原油。在超浅层稠油中，需要降低注气速度以取得有效的气油比，同时又能维持油层正常燃烧，目前国内在这方面的研究尚未取得新进展［10～12］。

3.2 蒸汽驱采收率高，但是油汽比低，汽驱效果差

超浅层稠油油藏蒸汽驱热量损失分为初期和见效期两部分。初期热损失是由于超浅层稠油的本质所致，埋深浅、地层温度低热量耗损必然严重，这也是造成8024井组蒸汽驱前缘突破6个月之后才见效的原因。见效期热损失则与汽沿高渗层窜进有关，从8024井组开发曲线可以看出，进入高峰期后，基本上是注多少汽产多少液，油温均在80℃以上，热量损失很大。单纯从技术角度考虑，连续注汽方式热量利用效率太低，若采用段塞式注汽，蒸汽驱效果将会有所改善。以该井组为例，若在刚进入高产期时即停汽注水，则最终油汽比有望达到0.12。

3.3 蒸汽吞吐采油量高、采油速度快、油汽比高，吞吐效果好

针对超浅层稠油油藏热量散失快的特点，采取了多项措施提高热采效果。在保证蒸汽质量的前提下，前3轮吞吐采取中高注汽强度（90m3／m左右）、高注汽速度（120m3／d左右）、短焖井时间（2d左右）的策略，使阶段油汽比保持在0.27以上；蒸汽吞吐生产3轮之后，随着采出程度的增加出现汽窜现象，热采效果变差，对汽窜区域进行组合注汽试验，取得了较好的效果，与同轮次常规注汽井相比，组合注汽井各项热采指标均有较大幅度提高，如表3所示。

表3 黑油山油田不同注汽方式对比表

3.4 在不压裂地层的情况下，浅井吞吐效果好于深井

蒸汽吞吐一般首轮注汽压力最大，之后逐渐降低。从注汽情况看，首轮吞吐注汽速度快、注汽强度高、注汽压力大（如图2所示，已超过理论破裂压力值），也没有发现汽窜现象，而仅是在吞吐轮次较高（2轮之后）后沿高渗透层井间汽窜。这表明，在目前较高的注汽压力下并未压裂地层。

从油汽比与井深的关系看，浅井明显高于深井（相对深度）。这说明，在注汽质量相同的情况下，浅井比深井井筒热损失小，井底蒸汽干度高，吞吐效果也比深井好，如图3所示。

4 结论

通过黑油山油田系统热采试验，全面分析各种热采方法在超浅层稠油油藏中的适应性，获得如下结论：

1）火烧油层采油速度最快，采收率最高，但是气油比高，采油成本高。如何降低气油比和控制燃烧方向，是影响火烧油层技术现场应用的关键。

图2 首轮注汽压力与井深的关系

2）蒸汽驱热量损耗大，油汽比低，即使优化注汽组合，油汽比提升空间也极为有限，因此超浅层稠油油藏不适合采用蒸汽驱开采。

3）蒸汽吞吐可以有效开发超浅层稠油油藏，而且热采效果与油层埋深呈反比。

4）理论计算蒸汽吞吐极限深度为70m，实际蒸汽吞吐深度已接近60m，这对超浅层稠油油藏蒸汽吞吐热采具有普遍的指导意义。

图3 综合油汽比与井深的关系

［1］庞永鑫 .浅析现行主要稠油热采技术及发展趋势 ［J］.中国石油和化工标准与质量，2013，33（7）：159.

［2］刘佳 .概论稠油热采技术的现状及发展前景 ［J］.化工管理，2013，29（10）：251.

［3］新疆石油管理局科研大队 .火烧油层的试验 ［J］.石油勘探与开发，1976，3（6）：20～39.

［4］郑明重，刘翔鹗，王克仁，等 .蒸汽驱油的矿场试验 ［J］.石油钻采工艺，1979，1（5）：43～50.

［5］李油城 .红山嘴齐古组浅层稠油油藏注汽参数研究与效果评价 ［J］.特种油气藏，1996，3（1）：22～26.

［6］彭通曙，郑爱萍，刘洪恩，等 .新疆浅层稠油油藏氮气辅助蒸汽吞吐提高采收率研究与应用 ［J］.新疆石油天然气，2009，5（3）：45～47.

［7］翁小红，马哲斌，肖见，等 .HYS油田复合热载体驱油先导试验 ［J］.石油钻探技术，2012，40（4）：111～114.

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

［9］胡常忠 .稠油开采技术 ［M］.北京：石油工业出版社，1998.

［10］陈军斌，肖述琴，周芳德，等 .火烧油层驱油特征的参数敏感性分析 ［J］.应用力学学报，2003，20（1）：18～23.

［11］刘其成 .火烧油层室内实验及驱油机理研究 ［D］.大庆：东北石油大学，2011.

［12］黄俊，鲁军辉，张誉才 .火烧油层技术研究现状与应用前景 ［J］.石油化工与应用，2013，32（7）：1～5.