基于机理研究的稠油蒸汽吞吐可行性评价——以旅大27-2油田为例

高旺来

(中国石油大学 石油工程教育部重点实验室， 北京 102249)

旅大27-2油田冷采试采表现为开发见水早，采出程度低，后期含水迅速升高。

热采是陆上稠油油藏开发的主要方式。对于海上稠油油田由于平台空间限制、加之热采成本高，这方面的研究起步较晚。目前文献中海上稠油油藏热采开发效果的评价主要以矿场先导试验分析和数值模拟分析方法为主[1-5]，而开采机理和实验研究方面的成果较少，使得注气参数的设计缺乏科学性。

为了评价海上稠油油藏蒸汽吞吐开发效果，指导后期方案调整方向，从储层物性特征、原油高温降黏效果、原油蒸汽蒸馏效果、注气溶解性、注气溶涨性、注气对原油黏度影响、多周期蒸汽吞吐模拟等机理方面进行实验研究。

1 油田概况

旅大27-2油田位于渤海东部，自上而下发育明化镇组、馆陶组和东营组三套含油层系。稠油主要分布在明化镇组下段、馆陶I油组，该区块LD27-2-7井地面原油黏度(50 ℃)为1 541 mPa·s，油层分布明显受构造控制，油藏类型属于具多套油水系统的层状构造油藏。

2 储层非均质性

旅大27-2油田砂体分布受构造控制，馆陶组大部分单元以块状底水油藏为主。而明化镇组受岩性、构造等多重因素制约，主要以岩性-构造油藏为主。表1为旅大27-2油田明化镇组各油组渗透率统计结果。

表1 明化镇组各油组平均渗透率 单位：10-3μm2

从表1可以发现，该油藏储层渗透率范围为45.4×10-3～2 110×10-3μm2，平均渗透率为1 319.5×10-3μm2。平面上和纵向上渗透率分布不均匀，平面上渗透率级差在7.2倍，突进系数为9.8倍,变异系数为1.3，均匀系数为0.35。纵向渗透率级差在9.8倍，突进系数为10.7倍，变异系数为1.7，均匀系数为0.51。在纵向上、横向上、层内及层间表现出较强的非均质性。从含水率公式[式(1)]可以得到以下认识：在注水冷采过程，强非均质性和高的油水黏度比会加剧注水推进的不均匀，造成平面和纵向波及系数低驱油效率低，含水上升快，这与冷采试采得到的结果相一致。为了提高开发效果，应尽量降低原油黏度，或增加注入流体的黏度，并采取合理划分层系或堵水调剖手段等措施提高开发效果。

(1)

式中：fw为含水率；K为有效渗透率；μ为黏度；下标o和w分别代表油相和水相。

3 温度对原油性质的影响

3.1 原油黏温特性

蒸汽注入油层使原油黏度大幅度下降，这一黏温敏感特性是稠油热采的主要机理[6]。图1为旅大27-2油田27-2-7井原油样品的黏温实验结果。实验测定采用德国HAAKE VT550型旋转黏度计及MV-DIN同轴圆筒测定系统。控温采用德国进口HAAKE F8型精密控温油浴进行温度控制，控温精度为0.1 ℃。

图1 原油黏温关系曲线

旅大27-2油田油藏温度约为56 ℃，由图1可知，在油藏温度条件原油黏度约为1 126 mPa·s，温度升到70 ℃的黏度约为386 mPa·s，在100 ℃原油黏度为84 mPa·s，当温度超过100 ℃，温度对原油黏度的影响减小。由此可见，当注入流体温度超过100 ℃，再提高注入流体温度对原油的降黏作用没有意义。

3.2 原油蒸馏效率

蒸汽蒸馏是稠油注蒸汽开采提高采收率的另一个重要机理[6]。蒸汽蒸馏评价试验主要有静态蒸馏实验和动态蒸馏实验，但以上两种实验精度不高，不同学者研究结果变化范围较大[6-10]。本文研究过程采用了色谱模拟蒸馏法，实验结果如图2所示。从图2可以看出，旅大27-2油田原油初馏点较高，约为203.6 ℃。蒸馏效率在270 ℃约为5%，312 ℃约为10%，344 ℃约为15%。旅大27-2油田先导实验[1]注入流体温度在200～250 ℃，在焖井后产出过程，随着井筒温度降低，会产生冷凝作用，蒸汽蒸馏效应将进一步减弱。

4 原油注气降黏和溶胀效应

油藏原油溶解气油比与油藏原油性质有关，也与开采压力有关。当地层压力大于饱和压力时，原油的气油比等于原始溶解气油比。当地层压力小于饱和压力时，原油溶解气油比随开采压力的降低而减小。为了分析旅大原油对天然气的溶解性、溶解气油比对原油黏度的影响，进行了PVT实验。图3为注气综合实验曲线。

图3 注气高压物性曲线

旅大27-2-7井原始地层压力为11.4 mPa，饱和压力为6.7 MPa，原始溶解气油比为8.3 m3/m3。从图3可以看出，饱和压力下原油黏度约为581 mPa·s，而脱气油黏度达到1 861 mPa·s，为饱和压力下含气原油黏度的3.2倍。饱和压力下原油体积系数为1.062，脱气原油体积系数为1.023，饱和压力下，溶解天然气的原油体积约增加了6.2%。由此可见，原油中溶解一定量天然气不仅增加地层弹性能，而且降粘效果明显，如果压力控制在饱和压力附近，可以形成泡沫油，将更有利于降低稠油流动阻力，提高稠油的采收率[11]。

5 蒸汽吞吐模拟实验

为了研究旅大27-2油田蒸汽吞吐开发特征，分别进行220、240、260 ℃3种条件5个周期一维模型原油天然气辅助蒸汽吞吐模拟实验，实验结果如图4所示。早期由于蒸汽腔没有形成，蒸汽注入能力有限，随着注入周期增加，蒸汽腔扩大，蒸汽注入能力逐步提高。

图4 蒸汽吞吐模拟实验曲线

6 结论

1)旅大27-2油田储层非均质较强，冷采过程油水黏度比大是造成含水上升快的重要原因。

2)热采过程，当温度大于100 ℃，温度对原油黏度降低不明显；该区块原油初馏点高，200 ℃以下，原油蒸馏效应基本不存在。

3)注气实验表明，当原油中含有一定天然气，不仅具有明显降黏效果，而且可增加地层弹性能，有利于原油流动。

4)蒸汽吞吐模拟实验表明，蒸汽吞吐早期，吸气能力不高，随着蒸汽吞吐周期增加，吸气能力逐渐增加，实验周期产油量在第3周期达到最大值。

综合以上实验结果，建议天然气辅助蒸汽吞吐，综合高温降黏、气体溶解降黏、降低界面张力、增加地层弹性能、强化深部换热、泡沫油形成条件等机理来优化注气参数，提高开采效益。