稠油油藏蒸汽驱开发过程中热分布研究

翟金剑（中油辽河油田公司欢喜岭采油厂，辽宁 盘锦 124114）

稠油油藏蒸汽驱开发过程中热分布研究

翟金剑（中油辽河油田公司欢喜岭采油厂，辽宁 盘锦 124114）

针对稠油油藏蒸汽驱开发过程中的热分布问题，通过油藏工程和油藏数值模拟方法，对比研究了稠油蒸汽驱开发过程中热分布规律，对地层倾角、隔加层、顶底盖层等因素对热利用影响进行了分析，研究结果为蒸汽驱开发方案设计及蒸汽驱动态调控具有很好的指导作用。

蒸汽驱;热分布;隔夹层;顶底盖层;地层倾角

蒸汽驱过程中，注入蒸汽从注汽井到油井扩散的过程中，蒸汽不断加热油层，使其温度升高；同时，由于蒸汽与上下围岩不断发生热传递，温度不断下降。蒸汽在地层中，由于温度不同，造成密度不同，在重力作用下，密度高的热水会往下走，密度低的汽会往上走，因为蒸汽会使能量不断上传，最终使上盖层热量损失最大，而油藏下部热量就下传很慢。因此，受储层物性、隔夹层条件、地层倾角等因素影响，地层中热分布规律不同。

1 油藏工程法

蒸汽注入地层中后，在储层中形成一定大小的蒸汽腔[1]，蒸汽前缘在油层压力梯度的作用下通过储层沿着大致与表面的垂直方向前进。油层基质温度远远小于蒸汽腔温度，因此蒸汽会在前缘凝结成热水，最终达到油层基质的温度。如果蒸汽在前缘以稳态恒速推进，热量容易在蒸汽前缘累积，在蒸汽驱达到一定时间后，累积的热量会达到一个定值[2]。

劳威尔（Lauwerier）假设油层均质，流体为一维流动且不可压缩，流体饱和度及储层物性与温度无关，储层中无垂向温差，垂向导热系数等于无穷，在油层及围岩中，热传导在水平方向假设为零，注入速度及温度为常数的条件下，给出了储层与顶底盖层温度计算式[3]。

（1）油层中距注入井任一距离处的储层温度

（2）顶底围岩中任意点的温度

因为假设油层中无垂向温差，因此顶底盖层中温度分布一致，热损失量一致。

式中Tz—距注入井为L的油层位置处，在油层平面以上垂直距离为Z的温度，℃。

2 数值模拟法

研究储层及顶底盖层温度时，在现有条件下，理论公式不能考虑蒸汽超覆及储层倾角、隔夹层等油层实际情况，理论公式计算结果只能做为参考与趋势分析，不能精确表明地层热分布状况[4]。通过CMG模型模拟结果，可以得出地层蒸汽驱温度分布。

（1）储层蒸汽腔及温度场分布

从蒸汽驱300天、600天及900天时的蒸汽腔及温度场分布来看，由于隔夹层及储层倾角分布影响了蒸汽腔扩展及温度场分布，导致上倾方向温度要高于下倾方向。

（2）隔夹层温度分布

隔层中虽无蒸汽通过，但温度急剧升高，夹层周围蒸汽环绕，温度也急剧升高。

（3）顶底盖层热损失，产出液携带热量

顶底盖层损失热量中只含隔夹层的储层最高[5]，隔夹层倾角都有的次之，既无隔夹层也无倾角的再次，只有倾角的最低。产出液携带热量只有倾角的最高，只含隔夹层的最低。

（4）热利用率

隔夹层频率高的油藏，蒸汽驱热利用率最高；在倾斜油藏，随着倾角的增大，蒸汽超覆作用越来越强，油层上部接近盖层部分温度越来越高，导致盖层热损失不断增加，产出液温度持续升高，蒸汽热利用率不断下降。

3 结语

（1）受地质体及蒸汽本身性质的影响，蒸汽在底层中平面及纵向均存在较大的差异，因而底层中的热分布也不同。

（2）油藏工程法和数值模拟方法均可以计算储层温度分布[6]，但油藏工程法过于理想，与实际地层误差较大。

（3）综合无倾角、15°倾角、隔夹层及含15°倾角隔夹层的数模结果表明，隔夹层有利于提高储层热利用率，而地层倾角导致热损失增大。

[1]罗杰M巴特勒.重油和沥青的热力开采工艺[M].北京:石油工业出版社，1994.

[2]刘文章.热采稠油油藏开发模式[M].北京:石油工业出版社.1997，1.

[3]B.T.Willman.Laboratory Studies of Oil Recovery by Steam Injection[J].JPT，July，1961.

[4]布尔热J等.热力法提高石油采收率[M].北京:石油工业出版社，1997:1.

[5]戴锅生.传热学（第二版）[M].北京:高等教育出版社.1999.9:2-6

[6]张义堂.热力采油提高采收率技术[M].北京:石油工业出版社.2006，2-3.