优化注汽参数提高稠油热采开发效果的对策探讨

田士红 盛洁 张淑梅

【摘 要】蒸汽吞吐是稠油开发的有效方法，本文在分析影响稠油蒸汽吞吐效果的主要因素：蒸汽注入量、注汽速度、蒸汽干度、焖井时间和蒸汽吞吐周期次数等基础上，通过优化注汽参数、改善注汽效果，优化注汽方式，有效抑制汽窜，优化合理井网井距、增加热受效储量，可有效提高善稠油区块开发效果，对稠油开发以及理论研究具有一定借鉴意义。

【关键词】稠油热采；蒸汽吞吐；影响因素；参数优化

蒸汽吞吐是稠油开发的有效方法，也是一种使油井产能提高的有效强化采油方法，它的实质在于注入的蒸汽加热油层，改变油层及流体性质，从而使油层温度、压力和饱和度三者发生综合变化。蒸汽吞吐效果的好坏则取决于各种油层因素和作业因素。

1.影响稠油区块蒸汽吞吐开发效果的因素

1.1注汽强度

注汽强度即单位油层厚度的周期注汽量。注入量在整个吞吐阶段对开发效果都有重大影响，随着注入量的增加，加热半径增大，增产效果变好。由于吞吐阶段的主要能量来自地层压实作用，周期注入量的大小是实际地层孔隙体积和上覆地层压力来确定的，当注入量增加到一定值后，增产效果不再明显。根据稠油热采开发经验，在生产过程中，注汽强度直接影响到蒸汽吞吐的开发效果。在一定范围内，任一周期的产油量与蒸汽注入量成正比。对于具体的稠油油藏来说，蒸汽注入量有一个最优的范围。注汽量太小，周期累积产油量低；注入量越大，加热范围越大，原油产量越高。但注入量过高，使得油井停产作业时间延长，可能造成地层中原油被推向远离井底的地方，导致油汽比下降。

1.2注汽速度

当蒸汽注入油层后，有许多因素影响着加热半径的扩展，其中蒸汽注入速度的影响是首要的。因此，注蒸汽速度是稠油热采工艺的重要参数。在设定注汽速度为一值、锅炉注汽压力为一定值，在锅炉出口干度大于一定值时，随着注汽速度的增加，累计产油量增加，当注汽速度大于一定值时，累计产油量增加幅度减缓。虽然注汽速度大，累计产油量增加，但考虑到稠油油藏的特点，特别是在吞吐初期，注汽速度过大，油层系速度小于蒸汽注入速度后引起井底憋压，使油层开裂缝，动用程度不匀，影响吞吐效果。因此，在保证井底蒸汽干度大于一定的前提下，不宜采用高速注汽。根据模擬结果，并结台现场试验效果评价，能够得到一个最佳注汽速度。

1.3蒸汽干度

随着蒸汽干度的增加，累计产油量增加，当井底蒸汽干度大于一定值时，累计产油量增幅明显减缓。因此，优选井底蒸汽干度，在工艺技术允许的情况下，应该尽量提高蒸汽的干度，从而提高蒸汽吞吐开发效果。理论研究与大量现场实例也表明，井底蒸汽干度对吞吐效果有决定性的影响，对浅层油藏则更为显著。在保持周期总注入量与注汽速度一定的情况下，随着井底蒸汽干度的增加，周期产油量增加。对于超稠油油藏，在热采时必须保证井底蒸汽干度大于一定值，这样才能取得较好的周期生产效果。

1.4焖井时间

对于稠油油藏，在注汽条件一定的情况下，随着焖井时间的延长，产油量明显降低。根据计算，最佳的焖井时间约为一定值。对于超稠油油藏，为了提高蒸汽吞吐效果，应尽可能在注汽后尽快做好开井投产工作，这样可充分利用油层较高的温度和压力条件进行自喷生产，还可以借助油井自喷排除油层中存在的污染堵塞，以使油井高产。在优选注汽强度、注汽速度和井底注汽干度的基础上，分别对几个不同焖井时间的吞吐效果进行预测。可以从中得到一个最佳焖井时间。

1.5蒸汽吞吐周期次数

根据对注采工艺参数所作的优化研究，对超稠油油藏蒸汽吞吐开采进行预测，在开采周期中不同原油价格下周期次数与收益的关系看出，随着吞吐周期次数的增加，周期收益逐渐降低，甚至出现负值。从第某一周期开始，周期收益明显低于前几个个周期，不同原油价格表现出同样的规律。可以认为，这一周期为该稠油油藏蒸汽吞吐开采的经济极限。

2.优化注汽参数提高稠油开发效果的对策

2.1优化注汽参数，改善注汽效果

（1）合理周期注汽量，保证地层能量补给。同样干度下，注汽量越多（注入强度越大），增油量越多，但油汽比下降。通过建立数学模型和转注作业过程中测压数据，确定目前直井合理的注汽强度为180-200吨/米，水平井注汽强度为15-18吨/米。

（2）保证注汽干度，提高单位体积蒸汽热晗值。在相同注汽量下，干度越高，加热半径扩大，效果越好。为使油井充分受热，要求200m井段水平井的井底干度，不低于30%，直井井底干度40%，井口注汽干度不低于70%，才能取得较好的吞吐效果。

（3）控制注汽压力，保证注汽速度、干度，防止地层出砂。压力过高会造成：（1）汽速度过慢，热损失过大，井底干度难以保证；（2）容易破坏防砂形成砂墙，造成出砂。数模优化表明，直井最优注汽速度为250m3/d（10.4t/h），水平井300m3/d（12.5t/h）。目前注汽速度9-10.5t/h，注汽压力12-18MPa，注汽压力需提高到14-20MPa。

2.2优化注汽方式，有效抑制汽窜

随着油井生产轮次增加，汽窜井组越来越多。针对注汽时高渗透层吸汽能力强，汽窜干扰的问题，区块探索并应用优选多井组合注汽的方式，可分为一台锅炉交迭注汽吞吐和两台锅炉同注同焖两种。

（1）交迭吞吐方式。将位置集中、汽窜严重的油井分两组，第一组注汽时，第二组的油井控关，当第一组注汽结束第二组开始注汽时，第一组油井暂时不开井，等到第二组油井注汽结束时第一组开井，第二组井焖后开井，以保证注入能量的充分利用。这在G43P53和G43P43的组合注汽得到很好的应用。

（2）同注同焖。一台锅炉：一台锅炉向两口汽窜油井同时注汽，由于油层物性差异，蒸汽全向油性物性好，渗透率高的井能注入，注汽压力高的井则注不进。两台锅炉：两台锅炉在汽窜干扰严重的区域，将位置相对集中、相互汽窜的油井同组注汽，同时焖井，以减少油井间的互窜，注汽效果较好。

2.3优化合理井网井距，增加热受效储量

根据数模结果分析，稠油区块含油饱和度只在井点附近及水体能量充足的油水边界附近有所降低。区块整体水淹较轻，剩余油富集程度较高，具有较好的井网加密条件。针对部分区块井距大，采油速度低，采收率低的局面，实施井网加密，提高储量动用程度。

2.4适时优化空心杆掺水工艺

原理：加热到70-85℃左右的油田污水，经井口高压软管、空心杆进入油管，与泵上原油混合后，出液温度可达70℃左右，从而达到降粘抽稠目的。目前某区块共有空心杆掺水油井26口，泵上空心杆掺水工艺井的最大载荷有所下降、最小载荷有所上升，稠油及平衡率提高，同时降有效地降低了由于负荷过重、抽油杆疲劳造成杆断脱。

3.几点认识

（1）通过合理注汽量，控制注汽压力和注汽速度，保证注汽干度，才能保证良好的注汽效果。直井合理的注汽强度为180-200吨/米，水平井注汽强度为15-18吨/米；水平井的井底干度，不低于30%，直井井底干度40%，井口注汽干度不低于70%，才能取得较好的吞吐效果。直井最优注汽速度为250m3/d（10.4t/h），水平井300m3/d（12.5t/h），注汽压力控制在14-20MPa。

（2）优选合理的注汽伴注药剂，不仅能够降低注汽压力，增加蒸汽洗油效率，提升油井周期采油量，还能够有效地保护地层，防止地层损害

（3）对于吞吐汽窜井组，交迭吞吐注汽方式和同注同焖（两台锅炉）能有效缓解油井窜通矛盾，提高热能利用率，改善汽窜井组注汽热采效果

（4）通过空心杆掺水工艺，并根据掺水公式对掺水量进行动态优化，能有效降低原油粘度和油井负荷，从而降低稠油杆断躺井频次，提高油井产量

（5）影响蒸汽吞吐效果的主要因素包括蒸汽注入量、注汽速度、蒸汽干度、焖井时间和蒸汽吞吐周期次数等，优选好这些参数，对高效开发稠油具有积极的意义。

【参考文献】

[1]刘文章.稠油主蒸汽热采工程.石油工业出版社，1997