多元热流体辅助蒸汽驱研究与应用

符永江（辽河油田欢喜岭采油厂，辽宁 盘锦 124114）

注入饱和蒸汽的热利用率是决定汽驱开发成功与否的关键因素，Q40区块地面注汽管线采用绝热材料（硅酸钙）隔热，再用铝外壳包裹的方式降低地面热损失，转驱初期地面热损失率约为10%，随着长期稳定的蒸汽注入以及不断提高蒸汽锅炉出口干度，平均热损失降至6.3%。目前因注汽系统设备老化，锅炉出口蒸汽干度下降，地面设备热损失率上升至12.4%，井底蒸汽干度由55%下降至目前的40%。同时随着汽窜采油井不断增多，剥蚀井组需求较小的携带充足热量的蒸汽保持采油井正常开采且能避免蒸汽突破；而Q40块生产井井况问题增多导致油层压力不断上升，也需要较高的地层温度来保证汽腔体积持续增大[1]。而目前的蒸汽锅炉出口蒸汽干度只能达到75%，已无法满足油藏开发需要，经过调研以及对设备的改进，通过加大多元热流体发生器装置流量，将用于蒸汽吞吐的设备改装，在Q40块试验区域取得了较好的试验效果。

1 设备工作原理

多元热流体发生器是利用高压燃烧喷射机理，将注入的燃料（柴油或天然气）和氧化剂（空气）在燃烧室中燃烧，依靠产生的高温高压燃气将混合掺入的水汽化，产生复合热载体的专用设备。复合热载体的主要成分是氮气、水蒸汽、二氧化碳，在必要时添加化学剂（起泡剂或降粘剂）形成多元热流体，将所形成的混合物一并注入油层，依靠热能、气体、化学剂的驱油机理提高原油采收率[2]。

2 关键参数设计

通过对三类气体驱油机理的研究，从理论上看，合理调配三种气体质量比可针对以下三类问题进行试验：

图1 在不同气-汽比条件下第1类井组日产油对比曲线

2.1 注采连通好（连通系数＞0.88）且注采井距小（注采井距＜70m）汽驱成熟度较高（PV＞0.8）井组。此类井组主要依靠高干度蒸汽携带热量优化井组注汽速度，从而达到减缓汽窜同时在地层内维持蒸汽腔的作用。

2.2 大倾角区域，蒸汽超覆较为严重井组（超覆系数＞0.8）。此类井组主要依靠氮气调剖作用，增加井组纵向动用程度。

2.3 注汽间歇或外围吞吐区域。此类井组地层温度较低（地层温度＜100℃），油层压力高（地层压力＞3MPa），油层条件较适合二氧化碳溶解[8]，形成混相驱降粘增压。

利用CMG软件，对第1类井组在采油井蒸汽全面突破之前进行数值模拟，将水蒸汽、氮气、二氧化碳质量之比设置为5：4：1、3：6：1、2：7：1与常规汽驱进行对比（图1），可以看出前两种质量比配汽对缓解井组汽窜均能取得较好效果，而常规汽驱则在蒸汽突破后产量下降较快，而质量比为2：7：1时因无法维持井组汽腔，导致产量下降速度最快。

图2 在不同气-汽比条件下第3类井组日产油对比曲线

利用CMG软件，对第2类井组在采油井蒸汽全面突破之前进行数值模拟，得出油层因未注入化学剂，氮气纵向调剖作用较小。

利用CMG软件，对第3类井组在采油井蒸汽全面突破之前进行数值模拟，将水蒸汽、氮气、二氧化碳质量之比设置为5：4：1、3：6：1 与常规汽驱进行对比（图2），可以看出，5：4：1 方案因注入较多超干度蒸汽，效果比常规间歇井组要好，而3：6：1方案因注入蒸汽量不足，无法有效降低油层粘度，初期产量相较于常规汽驱大幅降低，待注入充足CO2以及地层温降后日产油逐步增长，但整体效果相较常规汽驱偏差。

3 结语

3.1 稠油蒸汽驱注多元热流体泡沫控制窜流可提高蒸汽驱采收率。

3.2 该技术对汽驱成熟度高井组以及间歇井组效果较好，现场适用性较强。

3.3 通过注入参数优化研究，确定出不同条件下井组最优气-汽比。

3.4 该技术适应性强、措施效果较好，但受资金投入等限制，实施井组少，适合辅助蒸汽驱，今后将开展段塞式辅助汽驱试验。

[1]张芳礼，赵洪岩.辽河油田稠油注入蒸汽开发技术[M].北京：石油工业出版社，2007：104-105.

[2]张毅.铸造工艺（CAD）及其应用[M]，北京：机械工业出版社，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.