泌浅10区热化学辅助蒸汽驱开发方式及注采工艺参数优化

吕晓聪 刘慧卿 庞占喜 张峰竹

(中国石油大学(北京)石油工程学院， 北京 102249)

泌浅10区热化学辅助蒸汽驱开发方式及注采工艺参数优化

吕晓聪 刘慧卿 庞占喜 张峰竹

(中国石油大学(北京)石油工程学院， 北京 102249)

针对河南古城油矿泌浅10区特超稠油油藏特点，利用油藏工程方法和数值模拟技术，开展热化学辅助蒸汽驱方式研究。对比不同开发方式的效果，认为降黏剂+段塞泡沫的开发方式效果最好，单纯蒸汽驱开发的效果最差。对热化学辅助蒸汽驱注采工艺参数进行优化，并给出最佳参数。

河南油田； 泌浅10区； 稠油油藏； 热化学辅助； 蒸汽驱； 注采参数

随着石油资源的持续开采，常规石油资源储量日渐紧张，非常规原油开采逐渐受到关注[1-3]。稠油油藏在世界油气资源中占有较大比例，一般以蒸汽吞吐和蒸汽驱开发为主[4-8]。在稠油油藏蒸汽吞吐开发后期，油汽比逐渐降低，周期含水量增高，井间汽窜现象严重，开采效果变差。蒸汽驱是吞吐后期提高采收率的有效措施。考虑到吞吐后期的汽窜问题，需要在开发中进行调剖设计，扩大蒸汽驱波及范围，从而进一步提高稠油采收率[9-11]。本次研究中，针对河南古城油矿泌浅10区特超稠油油藏的开采现状，利用油藏工程和数值模拟方法，对比热化学辅助蒸汽驱开发效果，为该区后期转驱设计提供参考。

1 研究区地质特征及生产现状

(1) 储层特征。研究区泌浅10区位于河南古城油矿西北部，目的层IV9层平均有效厚度为9.4 m，埋深低于450 m，平均埋深160 m左右。在油层温度下脱气原油的黏度为41 186～77 875 mPa·s，属于浅薄层特超稠油，平均孔隙度为31.7%，平均渗透率为2.28 μm2，已探明地质储量可达46.44×104t。该区块储层的埋深较浅，压实程度和成岩作用较弱，胶结程度较差，大部分含油岩心呈松散的砂糖状，油层原始含油饱和度为60%～80%，储层物性好。地层压力系数介于0.90～1.07，油层段地层温度仅为25～36 ℃。

(2) 蒸汽吞吐后剩余油分布特征。纵向上，目的层IV9属于薄互层复合韵律特超稠油油层，其稳定夹层的存在抑制了蒸汽超覆，油层中部高渗透层吸汽量大，水洗现象严重。横向上，由于采用正方形井网蒸汽吞吐开采模式，使得蒸汽吞吐后剩余油基本分布在井网中间，但各井组的剩余油富集程度差异很大。

(3) 研究区井组生产现状。泌浅10区于1989年8月开始逐步采用整体吞吐开发方式，目前蒸汽吞吐已超10个周期。该区平均单井日产油量只有0.8 t，每周期油汽比为0.16左右，蒸汽吞吐经济性已达极限；同时该区井组之间汽窜现象严重，主要表现为周围窜通生产井的产液量、温度、含水率上升，而产油量则下降。汽窜现象不仅影响了注汽井本井的蒸汽吞吐效果，而且影响了窜通井的生产效率，使其热利用率降低。研究区亟待转变开发方式，提高采收率，实现稠油产能平稳和持续。

2 热化学辅助蒸汽驱开发方式优选

热化学辅助蒸汽驱，是指向稠油油藏注入蒸汽、泡沫、降黏剂等物质，以降低高黏度稠油的黏度，同时封堵大孔道的稠油开发方式。为此，针对目标区块原油黏度大、汽窜严重的现状设计了蒸汽驱、调剖+蒸汽驱、调剖+降黏剂+蒸汽驱这3种不同的开发方式。表1所示为热化学辅助蒸汽驱开发方式数据。泡沫注入量主要根据汽窜通道的体积来确定，其值为汽窜通道体积的0.2倍。调剖过程中，对比了段塞泡沫驱和连续泡沫驱的不同效果。

分析表1对比结果，认为降黏剂+段塞泡沫开发方式的效果最好，单纯蒸汽驱的效果最差。这主要是因为泡沫封堵了大的汽窜通道，使得高渗条带明显减少，同时降黏剂的降黏作用也增大了原油的流动性，因此降黏剂+段塞泡沫的效果最佳。降黏剂+段塞泡沫驱与段塞泡沫驱的峰值产油量相同，但是加降黏剂后的阶段采收率比段塞泡沫驱高出0.9%。这是因为降黏剂与泡沫的协同作用而使产油量增加。

3 注采工艺参数优化

3.1 注汽方式筛选

针对泌浅10区，蒸汽注入阶段选择连续蒸汽驱和间歇蒸汽驱，即调剖措施后的蒸汽驱阶段实施连续注汽或间歇注汽。其中蒸汽间歇注入阶段分为2种情况：一是连续注入5个月，停注1个月；二是连续注入3个月，停注3个月。表2所示为不同驱替方式模拟优化结果。由表2可知，蒸汽驱阶段的连续注蒸汽开发效果优于间歇蒸汽驱。这主要是由于间歇注汽中存在二次加热，从而导致热效率较低[12-14]。由此认为，选择连续注蒸汽为最佳注汽方式。

表2 不同驱替方式模拟优化结果

3.2 蒸汽注采工艺参数

(1) 注汽强度优化。注入强度，即注汽井单位控制油藏体积内的日注入量[15]。连续热化学蒸汽驱注入方式的注入强度设计为1.4、1.5、1.6、1.7、1.8 t(d·m·hm2)，采注比为1.2 ∶1.0。计算可知，采收率随注入强度的增加先升高而后降低，当蒸汽注入强度为1.7 t(d·m·hm2)时采收率达到最大值(最大值为21.40%)。最佳注入强度为1.7 t(d·m·hm2)，可根据每口注入井的控制油藏体积设定相应注入量。

(2) 采注比优化。针对最佳注入强度对比分析采注比为1.0 ∶1.0、1.1 ∶1.0、1.2 ∶1.0、1.3 ∶1.0和1.4 ∶1.0时的采收率，从中优选出最佳采注比。由计算结果可知，随着采注比的增加，采收率先升高而后降低。当采注比为1.1 ∶1.0时，采收率达到最大值22.74%；注入强度为1.2 ∶1.0时，采收率稍低，仅22.38%。由此认为，最佳采注比为1.1 ∶1.0～1.2 ∶1.0。

3.3 泡沫调剖优化

(1) 段塞大小优化。根据泌浅10区稠油油藏注蒸汽开发后汽窜特征，参考前期注蒸汽开发动态数据，计算出目标井组汽窜体积为22.73×104m3。选定目标井组调剖所需泡沫段塞体积分别为汽窜体积的0.05、0.10、0.15、0.20、0.25倍。模拟结果显示，随着氮气泡沫注入量的增加，采收率逐渐上升，但是当注入量汽窜体积倍数超过0.15时，增油幅度明显减小。由此认为，段塞体积为汽窜体积的0.15倍较为合适。

(2) 气液比优化。气液比分别设定为1.0 ∶3.0、1.0 ∶2.0、1.0 ∶1.0、2.0 ∶1.0、3.0 ∶1.0；段塞大小取0.15倍的汽窜通道孔隙体积；发泡剂质量分数取0.5%；蒸汽注入强度取1.7 t(d·m·hm2)。对比模拟不同气液比下的采收率：随着气液比的增大，泡沫封堵作用明显，采收率提高；当气液比为2.0 ∶1.0时效果最好，采收率最高。认为选择气液比2.0 ∶1.0较为合适。

(3) 注入方式。针对泡沫段塞可选择连续注入方式和段塞注入方式：在连续注入方式下，是将一个大氮气泡沫段塞连续注入地层；在段塞注入方式下，是将一个大氮气泡沫段塞分成3～5个小段塞后注入地层。分别采用连续注入和段塞注入方式，模拟到氮气泡沫有效期结束为止。通过模拟对比发现，将一个大氮气泡沫段塞分成若干小段塞注入地层的增油效果更佳。在此可选用段塞注入方式，段塞分为3～5个。

3.4 降黏剂用量优化

为了对比降黏剂用量对开发效果的影响，暂不考虑氮气泡沫调剖措施。设计如下降黏剂用量(质量分数)方案：单纯蒸汽驱(无降黏剂)；注蒸汽过程中添加0.1%的降黏剂；注蒸汽过程中添加0.3%的降黏剂；注蒸汽过程中添加0.5%的降黏剂；注蒸汽过程中添加0.7%的降黏剂。分析结果显示，随着降黏剂质量分数的增加，蒸汽驱阶段的采收率逐渐上升；而当降黏剂加量为0.3%～0.5%时，采收率的增幅下降。在此，认为最佳降黏剂用量应为0.3%～0.5%。

4 结 语

经过上述研究，得到以下结论：

热化学辅助蒸汽驱可以明显提高稠油油藏开发效果，段塞泡沫调驱效果优于连续泡沫调驱，降黏剂的加入可明显提高采收率。

利用油藏工程方法和数值模拟技术，得到热化学辅助蒸汽驱最佳注采工艺参数组合：采用连续注汽方式，注汽强度为1.7 t(d·m·hm2)，采注比为1.1 ∶1.0～1.2 ∶1.0，泡沫段塞为汽窜体积的0.15倍，气液比为2.0 ∶1.0，采用3～5个段塞，降黏剂加量为0.3%～0.5%。

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The Development Mode of Thermal Chemical Assisting Steam Flooding and the Injection-Production Parameters Optimization In Biqian 10 Area

LÜXiaocongLIUHuiqingPANGZhanxiZHANGFengzhu

(Key Laboratory of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Beijing 102249, China)

According to the characteristics of extra-super heavy oil in Biqian 10 area of Henan oilfield (in ancient city), with the help of reservoir engineering methods and simulation technology, we carried out the research about thermal chemical assisting steam flooding. Compared with the effects from different steam flooding well patterns, it proved that the development mode of the viscosity reducing agent+the slug bubble has best performance, while simple steam flooding is the worst way. This paper also optimized the injection-production parameters of thermal chemical assisting steam flooding and suggested the best parameters respectively.

Henan oilfield; Biqian 10 area; heavy oil reservoir; thermal chemical assisting; steam flooding; injection-production parameters

2016-03-15

国家自然科学基金项目“裂缝型稠油油藏非等温渗吸机理及动力学模型”(51274212)

吕晓聪(1989 — )，男，山东省青州市人，硕士研究生，研究方向为稠油热采及数值模拟。

TE345

A

1673-1980(2016)06-0024-03