蒸汽驱含油饱和度与采出程度关系的研究与应用

2021-03-16于泳

中国应急管理科学 2021年9期

于泳

摘要：针对蒸汽驱开发后期效果逐渐变差、含油饱和度下降等开发矛盾，在以往定性认识含油饱和度与采出程度关系的基础上，定量研究两者关系。根据蒸汽驱采收率预测公式进行计算，同时利用该公式做出油藏参数对蒸汽驱采收率的敏感性评价。利用**块油藏参数建立理论模型，计算不同阶段采出程度。初步明确了含油饱和度与蒸汽驱采出程度关系的研究方法：操作参数合理时，油藏工程方法和数值模拟方法均可采用;操作参数不合理时，应数值模拟方法。通过研究认为，**块工业化汽驱井组目前处于驱替阶段，现阶段仍具有较大潜力，汽驱调控应以优化井组合理注汽强度和加强提液为主。

关键词：含油饱和度;采出程度;数值模拟

中图分类号：TE357.44

一、立项背景

蒸汽驱是稠油开发后期为提高采收率而采取的一种三次采油技术[1]。相较于蒸汽吞吐，它的增油机理更多，驱油效率更高。蒸汽驱驱油机理：降粘作用、热膨胀作用、蒸汽的蒸馏作用、脱气作用、油的混相驱作用、溶解气驱作用、乳化驱作用[2]。不管那种机理，普遍的定性认识是，相同条件下，转驱前含油饱和度越高，蒸汽驱采出程度越高。但是有二个问题认识不清：

一是含油饱和度与蒸汽驱采出程度定量关系？

二是含油饱和度与蒸汽驱不同阶段采出程度关系？

本项目研究是蒸汽驱油藏工程十大课题之一，对改善蒸汽驱开发效果有重要积极意义。

二、主要研究内容及成果

1.含油饱和度与采出程度油藏工程研究

根据蒸汽驱采收率预测公式。

ho―有效厚度，m;   µO―油藏温度下脱气油粘度，mPa·s;

SO―初始含油饱和度，f; VDP―渗透率变异系数，无因次;

hr ―净总厚度比，f; D―油层中部深度，m。

此法预测的结果为一定油藏条件下可以达到的采收率（没有考虑操作条件），适用于中、高孔渗、边底水不太活跃油藏的蒸汽驱采收率预测——**块油藏条件复合公式要求条件[3]。

采收率经验公式不但定性说明了含油饱和度与采收率关系：随着油藏含油饱和度的增加，蒸汽驱的采收率线性增加。同时利用该经验公式还可以回归出含油饱和度与采收率关系曲线图1，从而对油藏采收率进行定量计算。并利用该经验公式做出油藏参数对蒸汽驱采收率的敏感性评价。

（1）油层厚度

油层太薄，开发价值差;另一方面，向盖底层的热损失比例增大，热利用率变低;

油层过厚时汽驱效果也不太好，在这种情况下井筒中的汽—水分離以及油层中的蒸汽超覆加剧，也会使蒸汽的热利用率变低[4]。蒸汽驱的有效油层厚度大约为10～50m，油层厚度在20～45m之间时能取得较好效果。

（2）油层非均值性

在实际油层的非均质范围内（渗透率变异系数从0.4到0.8），蒸汽驱采收率与渗透率变异系数基本是线性关系;非均值性越强，采收率越低。渗透率变异系数大于0.8的油藏基本不适合蒸汽驱[5]。

（2）油层净总厚度比

随着净总厚度比的增加，蒸汽驱采收率越来越大。当净总厚度比大于0.6以后，改善幅度变小。

当净总厚度比小于0.6时，随着净总厚度比的减小，蒸汽驱效果急剧下降。当净总厚度比小于0.4时蒸汽驱效果较差[6]。

（4）原油粘度

在半对数坐标上，随着油藏原油粘度对数的增大，蒸汽驱的采收率呈线性下降;原油粘度对蒸汽驱效果的影响幅度并不太大，当地层油粘度从50mPa·s增高到5000mPa·s时，采收率只降低了15%。

采用**块油藏参数表1，对**块蒸汽驱各单元采收率进行了计算表2。

2.含油饱和度与不同阶段采出程度研究

现场注汽速度、蒸汽干度、采注比、油层压力等操作参数对蒸汽驱采收率也有较大影响，经验公式没有考虑这些因素，具有较大的局限性。为此，进行了油藏数值模拟研究。

（1）理论模型研究

利用**块油藏参数建立理论模型，网格步长：DX=DY=10m，网格结点总数：15×15×30=6750，反九点井网。

操作参数：

注汽强度：1.6t.ha.m

注汽干度：井口75%

蒸汽温度：250℃

采注比：1.2

热连通升压，驱替阶段缓慢降压，突破后快速降压，后期通过调整，压力恢复。热连通初期温度缓慢上升，6个月左右温度快速上升;12个月左右进入驱替阶段，优势方向温度上升非常缓慢，而平均地层温度继续保持6个月左右快速上升趋势，而后缓慢上升;突破后优势方向30米处温度继续保持缓慢上升趋势，而平均地层温度不再上升。

热连通初期，采油速度下降，6个月后采油速度快速上升;12个月左右进入驱替阶段，而后采油速度呈缓慢递减趋势，7年左右递减速度加快，年递减速度10%左右;快速递减一年左右进入突破阶段，突破前采油速度有短暂上升，而后年递减速度20%，此时进入蒸汽驱开发后期综合调整阶段、热连通阶段采出程度3%左右，驱替阶段采出程度27%左右。含油饱和度越高，热连通和驱替阶段时间越长，阶段采出程度越高，驱替阶段采油速度峰值越大。

（2）实际模型研究

建立**块各井区地质体模型，结果表明，各汽驱单元热连通阶段的采出程度值及先导扩大试验驱替阶段的采出程度值，数模计算值与实际值相差不大。显然，考虑了操作参数油藏数值模拟方法，比较准确适用表3。

对比来看表3，65井组采收率相差不大，74井组经验公式预测的采收率明显偏高。

（3）含油饱和度与汽驱采出程度油藏数值模拟研究

设定汽驱结束条件：油汽比<0.1，采油速度<0.5%，进行数值模拟，结果为65井组注采参数较合理，经验公式和数值模拟预测的采收率相近，且采收率较高。74井组由于井况、油层出砂、地层出水等影响，注采参数矛盾突出，经验公式预测的采收率数值与实际相差太大，油藏数值模拟法更符合现场。另外，74井组东南井区由于边底水影响，地层压力高、温度低，汽腔难以形成，汽驱效果差[7]。

3.技术创新点

通过油藏数值模拟方法，量化研究了不同含油饱和度时蒸汽驱各阶段采出程度。

通过油藏工程法和油藏数值模拟法对比，初步明确了含油饱和度与蒸汽驱采出程度关系的研究方法：

操作参数合理时，油藏工程方法和数值模拟方法均可采用;

操作参数不合理时，应数值模拟方法。

三、应用效果分析

通过以上研究，**块工业化汽驱井组目前处于驱替阶段，现阶段仍具有较大潜力;汽驱调控应以优化井组合理注汽强度和加强提液为主。

根据调控思路2014年以来，共实施7项注汽调控对策，注汽调控措施234井次，阶段节约注汽量217万吨，阶段增油3.9万吨;实施8项采液调控对策，油井措施215井次，阶段增油4.8万吨。

通过成果应用，区块采注比和油汽比不断上升。区块注采参数得到优化，经济效益得到提升。

创经济效益好：

截至目前，成果累计节约注汽27万吨，累计增油1.5万吨。实施油井“稳油”措施163井次，累计增油7.2万吨。合计该成果创经济效益3614×104元。

计算公式：