水平井蒸汽驱注气参数优化实验

贾大雷

(中国石油辽河油田公司 勘探开发研究院，辽宁 盘锦 124010)

水平井开发稠油油藏，尤其在薄层稠油油藏开采中[1-3]，可增加井筒与油层的接触面积和渗流面积，扩大油层的加热体积，提高原油流动性，提高蒸汽驱扫效率，防止蒸汽汽窜，减少热损失，提高油汽比，从而改善稠油开发效果[4-5]。水平井蒸汽驱开采时，平面上由于水平段沿程热量和压力的损失，导致平面上吸汽量严重不均[6]，蒸汽的超覆作用导致纵向上动用程度差异大。根据水平井变质量流动的思想，考虑蒸汽沿着水平段流量、干度和温度的变化，对蒸汽注入参数进行优化研究，为确定合理的开发技术对策，指导现场动态调控起到重要作用。

1 实验部分

依据洼70块油层物性参数，选取水平井蒸汽驱物理模拟相似准数，见表1，根据相似准数进行比例模化，主要参数见表2。

实验采用高温高压水平井蒸汽驱三维模型，主体部分0.265 m×0.265 m×0.08 m，模拟原型的1/2个注采单元，相对侧面各布一口水平井，在吞吐阶段做吞吐井，蒸汽驱阶段分别做为注汽井和采油井。布置压力测点，监测注采井井间及蒸汽腔内压力及压差变化，水平井间纵向、横向压力场的监测，布置6行×6列×5层180个温度监测点监控模型中蒸汽腔的形成和发育过程。采集生产井产出的流体，实验后进行油水分离和计量。

表1 水平井蒸汽驱物理模拟相似准数

注：t为时间，s；υ为速度，m/s；Φ为孔隙度，%；L为长度，m; λ为岩石导热系数，W/(m·℃)；ρ为密度，kg/m3；C为比热容，kJ/(kg·℃)；P为压力，MPa；g为重力加速度，m/s3；K为渗透率，μm2；μ为流体黏度，mPa·s；x为蒸汽干度，%；Lv为蒸汽汽化潜热，kJ/kg；Cw为水的比热容，kJ/(kg·℃)；T为温度，℃。

表2 水平井蒸汽驱物理模型主要参数比例模化

2 实验结果分析

2.1 注汽速度对开采效果影响

不同注汽速度实验的温场发育见图1。注汽速度为30.7 mL/min，单位时间蒸汽携带热量少，而热损失量较大，造成汽腔在水平井远处没能进一步扩展，蒸汽波及体积46.73%；注汽速度为36.8 mL/min的实验温场发育最好，汽腔扩展到接近油藏侧面边界，波及体积增加为63.65%，波及体积最大；当注汽速度增大到43 mL/min时，由于注汽速度太大，注采井井间过早地形成蒸汽突破，蒸汽波及体积减小为57.15%。水平井作为注入井，存在着沿注汽井段吸汽不均匀的问题，注汽速度为36.8 mL/min，蒸汽推进最均匀，波及体积最大。

2.2 注汽速度对生产特征的影响

不同注汽速度条件下的产油量、含水率影响见图2，油气比见图3。当注汽速度处于30.7～36.8 mL/min时，油气比明显增加，含水率明显降低，产油量大幅度上升，可以获得高油气比；注汽速度为36.8 mL/min时含水率较低，产油平稳速度高；当注汽速度处于36.8～43 mL/min时，油气比有所下降，含水率上升，产油量下降。注汽速度为36.8 mL/min，油气比高，含水率低，采油量增加，开采效果最好。

2.3 注汽速度对采收率的影响

不同注汽速度对采收率的影响见图4。注汽速度为30.7 mL/min，采收率上升慢，最终采收率37.38%。注汽速度为36.8 mL/min，采收率先增加很快，稳产时间长，最终采收率51.18%。注汽速度43 mL/min与36.8 mL/min相比，采收率曲线变化不大，先期略低，中期较高，后期略高，最终采收率47.32%，注汽速度为120 mL/min，原油采收率最高。

2.4 注汽干度对开采效果影响

不同蒸汽干度对油气比影响见图5。生产初期油气比增加，中间油气比维持在较高水平是主要产油阶段，蒸汽突破后油气比逐渐下降。蒸汽干度≤30%，驱油机理以水驱为主，油气比较低；蒸汽干度30%～50%，油汽比显著增高，是驱油机理以水驱为主向汽驱为主过渡的阶段，是影响汽驱效果的敏感阶段；蒸汽干度>50%，油气比增加，增幅很小，改善汽驱的效果不明显。

不同注汽干度对含水率影响见图6。由于吞吐阶段油层中存留大量水，生产初期含水率较高，随着蒸汽的注入，原油被加热并驱替，含水率下降，进入主产阶段，含水率维持在较低水平。蒸汽干度≤40%，主产阶段含水率大于60%；蒸汽干度≥50%，含水率明显下降，主产阶段含水率可维持在50%～60%，汽驱效果较好。

不同注汽干度对采收率影响见图7，随着蒸汽干度的增加，最终采收率显著增加，汽驱效果逐渐变好。蒸汽干度30%～50%，采收率显著增高，是影响汽驱效果的敏感阶段。蒸汽干度≥50%，采收率增幅逐渐减缓，注汽干度50%可在蒸汽吞吐后提高采收率39.5%。

3 结论

1)水平井作为注入井，存在着沿注汽井段吸汽不均匀的问题，合理的注汽速度，有利于蒸汽均匀推进，有利于增大波及体积，注汽速度为36.8 mL/min的实验温场发育最好，蒸汽推进最为均匀，波及体积最大。

2)随着蒸汽干度的增加，油气比增加，含水率降低，最终采收率增加，汽驱效果逐渐变好。蒸汽干度≤30%，驱油机理以水驱为主，蒸汽干度30%～50%，是驱油机理以水驱为主向汽驱为主过渡的阶段；蒸汽干度>50%，油气比增加，增幅很小，改善汽驱的效果不明显。蒸汽干度50%，热利用率最好，在实验条件下可提高采收率39.5%。