李敬松，姜 杰，朱國金，鄭 偉，楊 兵

(1.中海油服務(wù)股份有限公司，天津 300450;2.中海油研究總院，北京 100010)

引 言

多元熱流體驅(qū)替技術(shù)是利用航天火箭發(fā)動機(jī)燃燒噴射的原理，在高壓燃燒室內(nèi)同時注入燃料、空氣及水進(jìn)行混合燃燒，從而產(chǎn)生高溫高壓的水蒸汽、CO2以及N2等混合氣體，注入井內(nèi)，向井組內(nèi)鄰井進(jìn)行驅(qū)替的熱力采油技術(shù)[1]。目前多元熱流體吞吐熱采已在渤海稠油油田取得較好的開發(fā)效果[2]。由國內(nèi)外熱采經(jīng)驗可知，稠油油藏多輪次蒸汽吞吐后可轉(zhuǎn)入驅(qū)替熱采來進(jìn)一步提高采收率[3-4]。但多元熱流體中汽-氣協(xié)同作用的增油機(jī)理復(fù)雜，且驅(qū)替熱采受地質(zhì)及工藝條件等因素影響，因此有必要在研究多元熱流體驅(qū)替增油機(jī)理的基礎(chǔ)上，對這些影響因素進(jìn)行敏感性分析，篩選出關(guān)鍵因素，為后續(xù)的驅(qū)替技術(shù)油藏篩選、注采參數(shù)設(shè)計及技術(shù)界限研究等提供理論指導(dǎo)。

1 模型建立

渤海X油田為中國海上具有高孔、高滲特征的稠油油藏，該油田已實施過多元熱流體吞吐試驗，取得了較好的開發(fā)效果。在該油田實際地質(zhì)油藏特征及井網(wǎng)分布的基礎(chǔ)上，選取水平井注、水平井產(chǎn)的注采井組為研究對象，利用CMG-Stars軟件建立多元熱流體井組驅(qū)替的模型，進(jìn)行數(shù)值模擬研究。設(shè)計的井網(wǎng)組合見圖1，建立的模型見圖2。

圖1 水平井注、水平井采井網(wǎng)組合設(shè)計

圖2 多元熱流體驅(qū)井組數(shù)值模擬模型

2 正交數(shù)值設(shè)計

2.1 正交數(shù)值實驗原理

目前常用的敏感性分析方法為單因素法，難以反映多種影響因素同時作用時的綜合效應(yīng)，而正交數(shù)值實驗引用了正交設(shè)計表，利用其整齊可比及均衡分散的結(jié)構(gòu)特征設(shè)計多因素實驗方案，并對實驗結(jié)果統(tǒng)計分析，可用少量方案反映全面方案的規(guī)律和主次矛盾[5]。因此，該方法既可彌補(bǔ)單因素法的不足，又可減小工作量，提高工作效率，故在分析已實施多元熱流體吞吐油田實際資料基礎(chǔ)上，引入“正交設(shè)計表”，結(jié)合數(shù)值模擬進(jìn)行影響因素敏感性研究。

2.2 數(shù)值方案設(shè)計及模擬結(jié)果

結(jié)合國內(nèi)外水平井熱采油藏地質(zhì)參數(shù)及海上熱采工藝條件[6-13]，分別選取7個地質(zhì)因素和工藝參數(shù)因素的3個水平值進(jìn)行研究(表1、2)。

表1 多元熱流體驅(qū)地質(zhì)因素敏感性分析水平設(shè)計

表2 多元熱流體驅(qū)工藝因素敏感性分析水平設(shè)計

根據(jù)正交設(shè)計表結(jié)構(gòu)設(shè)計18個實驗方案，方案評價指標(biāo)為階段采收率，利用數(shù)值模擬方法進(jìn)行指標(biāo)預(yù)測。以地質(zhì)因素為例設(shè)計及預(yù)測結(jié)果見表3。

表3 多元熱流體驅(qū)地質(zhì)因素敏感性分析實驗設(shè)計及結(jié)果

3 影響因素敏感性分析

3.1 敏感性排序

通過直觀分析法可分析各因素對驅(qū)替效果的敏感性影響。分析結(jié)果表明:地質(zhì)因素敏感性依次為有效厚度、滲透率、油藏傾角、凈總比、孔隙度、原油黏度、油藏埋深;工藝參數(shù)因素敏感性依次為采注比、注入溫度、蒸汽干度、井距、氣水比、CO2含量、注入強(qiáng)度(表4、5)。

表4 多元熱流體驅(qū)替地質(zhì)因素敏感性直觀分析結(jié)果

表5 多元熱流體驅(qū)替工藝因素敏感性直觀分析結(jié)果

3.2 影響程度分析——方差分析法

通過方差法可分析各因素對評價指標(biāo)影響的顯著程度[14]。由表6、7可知:地質(zhì)顯著因素依次為有效厚度、滲透率、油藏傾角、凈總比;工藝參數(shù)顯著因素依次為采注比、注入溫度。因此，試驗井組篩選和工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)優(yōu)先考慮這些顯著影響因素的設(shè)計[10]。

表6 多元熱流體驅(qū)替地質(zhì)因素敏感性方差分析結(jié)果

表7 多元熱流體驅(qū)替工藝因素敏感性方差分析結(jié)果

通過以上研究可知，地質(zhì)條件和工藝參數(shù)對海上多元熱流體驅(qū)的效果均有一定影響，其中影響較大的參數(shù)為有效厚度、滲透率、油藏傾角和凈總比、采注比、注入溫度，因此在進(jìn)行驅(qū)替試驗前，應(yīng)根據(jù)關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行試驗區(qū)篩選，同時參數(shù)設(shè)計時，應(yīng)優(yōu)先考慮關(guān)鍵工藝參數(shù)的最優(yōu)值，以有效保障驅(qū)替熱采的開發(fā)效果。

4 結(jié)論

(1)采用正交數(shù)值實驗可綜合考慮各因素的交互作用，利用直觀法和方差法可分析影響多元熱流體驅(qū)替效果，其中地質(zhì)因素敏感性依次為有效厚度、滲透率、油藏傾角、凈總比、孔隙度、原油黏度、油藏埋深，工藝參數(shù)敏感性依次為采注比、注入溫度、蒸汽干度、井距、氣水比、CO2含量、注入強(qiáng)度。

(2)影響稠油油藏水平井多元熱流體驅(qū)的關(guān)鍵參數(shù)為有效厚度、滲透率、油藏傾角和凈總比、采注比、注入溫度。

(3)分析結(jié)果可為多元熱流體驅(qū)的試驗井組篩選和工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計提供理論指導(dǎo)，在油藏篩選及工藝參數(shù)優(yōu)化時應(yīng)優(yōu)先考慮關(guān)鍵因素。

[1]顧啟林，孫永濤，郭娟麗，等.多元熱流體吞吐技術(shù)在海上稠油油藏開發(fā)中的應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用，2012，31(9):8-10.

[2]唐曉旭，馬躍，孫永濤.海上稠油多元熱流體吞吐工藝研究及現(xiàn)場試驗[J].中國海上油氣，2011，23(3):185-188.

[3]劉文章.熱采稠油油藏開發(fā)模式[M].北京:石油工業(yè)出版社，1991:37-40.

[4]龔姚進(jìn)，王中元，趙春梅，等.齊40塊蒸汽吞吐后轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)開發(fā)研究[J]. 特種油氣藏，2007，14(6):17-21.

[5]方開泰.正交與均勻試驗設(shè)計[M].北京:科學(xué)出版社，2001:1-6.

[6]李艷玲.稠油油藏蒸汽驅(qū)地質(zhì)影響因素研究[J].特種油氣藏，2009，16(5):58-90.

[7]李卉，李春蘭，趙啟雙，等.影響水平井蒸汽驅(qū)效果地質(zhì)因素分析[J]. 特種油氣藏，2010，17(1):75-84.

[8]李平科，張俠，岳清山.蒸汽驅(qū)中主要工藝參數(shù)對開發(fā)效果的影響[J]. 特種油氣藏，1996，3(2):13-17.

[9]張光明，石立華，喻高明，等.海上稠油砂巖油藏采出程度敏感性分析與評價——以秦皇島32-6油田為例[J]. 油氣地質(zhì)與采收率，2012，19(3):90-93.

[10]劉貴滿，李明.歡西油田薄層稠油水平井注汽參數(shù)優(yōu)化研究[J]. 特種油氣藏，2009，16(3):71-73.

[11]殷方好，鄭強(qiáng)，田浩然，等.稠油油藏吞吐后轉(zhuǎn)氮氣泡沫驅(qū)[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2013，32(2):114-117.

[12]劉薇薇，劉永建，胡紹彬，等.泡沫輔助蒸汽驅(qū)提高采收率實驗[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2013，32(2):110-113.

[13]王勝，曲巖濤，韓春萍.稠油油藏蒸汽吞吐后轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)驅(qū)油效率影響因素——以孤島油田中二北稠油油藏為例[J].油氣地質(zhì)與采收率，2011，18(1):48-50.

[14]金良超.正交設(shè)計與多指標(biāo)分析[M].北京:中國鐵道出版社，1998:8-14.