交替蒸汽驱在浅层低渗油田开发中的优越性

1、 交替蒸汽驱在浅层低渗 油田开发中的优越性 刘洪芹 赵力 辽河油田钻采院采油工艺所 一九九六年九月十四日 交替蒸汽驱在浅层低渗 油田开发中的优越性 摘要 本文详细论述了交替蒸汽驱的原理及其在浅层低渗油田中的优越性，并对浅层低渗油藏庙5块进行了从95年12月21日吞吐后转驱的动态预测，证实了交替注汽为本区块的最佳蒸汽驱方案，进而进行了交替周期的优选，给出了方便现场监测的交替周期判断方法。主题词：浅层 低渗 交替注汽 蒸汽驱1 引言 对于庙5块82-40井组这类浅层低渗油藏，由于渗透率低，导致采用蒸汽吞吐、蒸汽驱时的波及范围小，影响了驱替效率。寻求一种经济、有效的提高采收率的开采方案已成为采油技术

2、的挑战。 众所周知，在蒸汽驱油藏内，连续向含油多孔介质注入蒸汽的过程中，在注汽井周围将形成一个蒸汽带。蒸汽带的温度实际是处于饱和温度下。在蒸汽带中，初始含油饱和度已降到某一低值Sorst，即蒸汽驱残余油饱和度，Sorst与原油的粘度成一定的函数关系。其量级为10%的孔隙体积1。由于注汽井的注汽压力较大，注入蒸汽的一部分在地层中呈液相存在着。在蒸汽带前缘，由于地层对蒸汽的冷却，也产生部分冷凝水。对于庙5-82-40井组，由于油层埋深较浅，原始地层压力低，约5.6MPa，而注汽压力为12MPa左右，注汽井附近与地层之间的压力梯度较大。当流体在地层运移中，由于交替注汽的来回驱动，进入低压部分的冷凝水

3、在焓值不变的情况下将出现闪蒸现象。注入流体的焓将满足下列等式： H=(1-x)hw+xhs 其中，x为蒸汽干度，hw为水的焓，hs焓蒸汽的焓。 例如，12MPa的水运移到8MPa的压力下可闪蒸出干度为0.12的蒸汽。闪蒸作用使得这部分体积迅速膨胀，而且生成气体不会有随之冷却的特点。它占有了孔隙中大部分原油的体积，原油会受到以这几百倍孔隙体积成汽相的水的驱动，从地层挤向附近低压区，即生产井井底。所以，对于浅层油藏，交替注汽产生的闪蒸现象，能够提高井组的采收率和油汽比。 交替注汽的另一好处在于蒸汽在地层运移中的平面调整上。在地层中，原油、水以及储集岩的压缩系数整个构成了油藏的弹性能量。当地层压力高

4、于饱和压力时，就是靠这部分能量采出地层中的石油。当注汽井向地层注汽时，注汽井周围形成了很高压力的蒸汽带及热水前缘，这个压力随着蒸汽的不断注入一时难以释放，聚集成弹性能存在地层中。当这口井停止注汽，另一口井进行交替注汽时，由于压力传播，这个压力借助已有的弹性能把流体反推回来。以较小的力产生较大的能量，从而有效地提高蒸汽的平面波及系数和扫油面积。在以往的蒸汽驱中，造成低采收率的原因之一就是井组中有很大区域没有被蒸汽驱到，交替注汽能使得蒸汽在地层中运移面积增大，提高了原油的流动性，达到提高油汽比和采收率的目的。 蒸汽驱一个重要的特点是，在绝大部分情况下都有蒸汽的重力分离（上覆作用）现象。这起因于蒸汽

5、的超浮作用和蒸汽带中原油的流动性很高。重力分离的快慢取决于原油粘度、垂向渗透率和蒸汽温度。蒸汽的上覆作用使得下部原油流动性减弱，上部蒸汽流速过快，易产生汽窜，不利于蒸汽驱。交替注汽使得蒸汽在地层中来回驱动，增加了蒸汽、原油、冷凝液、冷地层的混合机会，降低了上覆作用对蒸汽驱带来的不利影响。3 庙5块82-40井组蒸汽驱动态预测 庙5块82-40井组（见图1）为典型的浅层低渗油藏，于1995年12月20日吞吐结束，21日开始转驱。我们对本试验井组进行了转驱方案的数值模拟研究。优选中假定最大注汽压力为13.0MPa，注汽温度325，注汽干度0.75，注汽速度158吨/天，生产井单井排液能力为50吨/

6、天,在注汽生产中各参数保持不变。模拟时间为610天。各转驱方案的模拟计算结果如表1所示。 表1 转驱方案优选计算结果 转驱方案 天数 d累注量 kt累产油 kt累产水 kt累产液 kt油汽比采收率 注采比 反五点 610144 .12 30.92138.98169.90 0.21 6.78 1.18 不规则反七点 610136.50 24.92139.33164.25 0.18 5.47 1.20 81-41.83-39同时对角注 610170.89 17.13178.87196.00 0.11 3.74 1.15 83-39吞吐一周转对角注 610171.67 16.36180.35196.

7、71 0.10 3.59 1.15 83-39吞吐两周转对角注 610159.99 16.59167.92184.51 0.11 3.64 1.15 四井吞吐的对角注 610182.03 26.35179.17205.52 0.15 5.78 1.13 交替对角注 610159.89 34.71162.10196.81 0.21 7.62 1.23 反九点 610 60.61 11.02 56.57 67.59 0.17 2.42 1.12 加密反九点 610 82.69 26.01 78.19104.20 0.28 5.71 1.26 四个反五点 610261.60 5.96274.9428

8、0.90 0.03 1.31 1.07 从表1的数值模拟研究结果中可以看出，交替对角注方案的采收率比同种生产条件下的其它方案都高，油汽比仅次于加密反九点。其原因是，交替注汽能使冷凝于浅层油藏中的水产生闪蒸现象，有效地改善了蒸汽在地层内的分布、运移，提高了蒸汽的热利用率，并且，它能减弱蒸汽的上覆作用，从而减少了蒸汽汽窜的可能性。4 交替注汽周期优选 交替注汽有诸多有利因素，为了提高交替注汽的油汽比及采收率，我们根据蒸汽吞吐阶段实际生产资料以及由拟合建立起来的庙5块油藏模型，对交替注汽周期时间进行了优选。 在数值模拟研究中，我们分别模拟了交替注汽周期为30天、60天、90天、300天的蒸汽驱生产动

9、态。优选中假定最大注汽压力为13.0MPa，注汽温度325，注汽干度0.75，注汽速度158吨/天，生产井单井排液能力为50吨/天,在注汽生产中各参数保持不变。模拟预测时间为610天。模拟计算结果如表2所示。图2、图3分别给出了三种注汽周期的采收率、油汽比对比曲线。 表2 交替注汽周期优选计算结果交替注汽周期 天数 d 累注量 kt累产油 kt累产水 kt累产液 kt油汽比采收率 注采比 30 610 97.86 35.89 96.18 132.07 0.37 7.88 1.35 60 610 97.20 35.63 96.05131.68 0.37 7.82 1.35 90 610 97.8

10、4 35.36 96.78132.14 0.36 7.76 1.35 300 610102.88 27.84 113.13140.97 0.27 6.11 1.37 从计算结果中可以看出，交替注汽周期为30天、60天的油汽比及采收率明显好于90天、300天的生产情况。由此可见，交替注汽周期越短，油汽比及采收率就越好。但这并不是绝对的。从四种方案的采收率及油汽比的对比曲线中可以看到，到500天为止，交替注汽周期为60天的采收率及油汽比均高于周期为30天的情况。考虑减少工艺措施的复杂性，我们将交替注汽周期为60天作为优选结果。5 以压力或温度作为判断交替周期的指标 为了方便现场动态监测，我们将要确

11、定以压力或温度为判断指标，来衡量两口井交替注汽的时机，即以什么指标来确定交替注汽时机为最佳值。 这项研究可以给现场一种测试手段来决定交替驱替的周期时间。5.1 压力场变化情况 我们给出了间歇交替周期为60天的地层压力场随时间的变化情况。可以看到，注汽井压力场第一周期不很稳定，前10天压力上升，以后各天压力下降，压力场半径也由10天的80m变为60天的40m。从第二周期起，压力场变化呈规律性进展。注汽时压力逐渐上升，压力场半径逐渐增大。观看注汽井庙83-39，第二周期井底压力从7.0升至13.0MPa；第三周期从6.7MPa升至12.6MPa；第四周期从6.0MPa升至11.6MPa；第五周期从

12、6.0MPa升至11.4MPa。各周期压力场半径分别为40m、83m、100m、103m、98m。而注汽井庙81-41，第二周期的井底压力从4.2MPa升至7.6MPa，第三周期从4.0MPa升至7.8MPa，第四周期从4.3升MPa至8.2MPa；第五周期从4.8MPa升至8.1MPa。各周期压力场半径分别为40m、93m、90m、121m、95m。5.2 温度场变化情况 从计算的温场分布来看，注汽井的加热半径每一周期扩大一轮，但变化幅度不大。观看注汽井庙83-39，从第一到第五周期的加热半径分别为12.6m、21.0m、29.8m、35.1m、41.6m，注汽井井底温度各周期变化规律相同，

13、即在注汽时升至蒸汽温度325，焖井时降到245左右。温度场变化不是很大。5.3 以压力场为交替注汽周期的判断指标 这里，我们通过注汽井的井底压力变化，来决定交替注汽的周期。 从图4我们看到，对于庙83-39，井底流压的变化是从6MPa到12MPa来回波动，我们决定，当井底流压注到12MPa左右时停注，注庙81-41。当庙83-39井底流压降到6MPa时，停注庙81-41，注庙83-39。6 结论 a、详细分析了交替注汽的机理，论述了交替注汽可以使浅层油藏内产生闪蒸现象，能够调整蒸汽在地层平面上的运移、分布，减弱纵向上的蒸汽上覆作用，克服产生汽窜的可能性，从而达到提高油汽比及采收率的目的。 b、对庙5块82-4