周 強，徐云林

（1.西南石油大學，四川成都 610500；2.陜西延長石油有限責任公司研究院，陜西西安 710075）

大多數(shù)油田的注水開發(fā)過程中，注入水溫度一般都低于油層溫度，隨著注水時間的不斷延長，注水量的不斷增加，從而導致注水井井底附近甚至油層深部的溫度大幅度下降，使油層內油、水粘度增大，大大影響水驅油的效果[3]。以酒東油田注水井開發(fā)為背景，由于工區(qū)冬天溫度極低，最低可達零下30 ℃，直接注水可能造成管線阻塞，并極大降低油層溫度，使得水驅效果變差，因此必須適當加熱，提高注入水溫度。

1 地層合理保持溫度的確定

注水開發(fā)過程中，隨著注水量的增多，地層溫度會下降，同時會引起原油粘度的上升，這樣會導致原油更難以流動，甚至阻塞一些微小孔隙，大大降低了水驅效率。因此，可以根據(jù)地下含氣原油的粘溫特性，確定合理的地層保持溫度。

稀油：

稠油：

其中：μo-地層原油粘度，mPa·s；μoa-地面脫氣原油粘度，mPa·s；ρoa-地面脫氣原油密度，g/cm3；Ψ-原油膠質瀝青含量，%；T-地層溫度，℃；Boi-原油的體積系數(shù)。

根據(jù)以上稀油的計算公式和已知的參數(shù)，地面脫氣原油密度0.832 g/cm3，原油膠質瀝青含量5.4 %，原油的體積系數(shù)1.12，并結合地面的粘溫特性，可計算出地層條件下原油的粘溫特性（見表1）。根據(jù)粘度變化趨勢, 求出原油粘度和油水粘度比的變化趨于平緩時的溫度值，此即為合理的注水井井底溫度[4]。根據(jù)以下的粘溫特性曲線，并綜合考慮對注入水進行加熱產生的成本，注水開發(fā)過程中，地層溫度保持在35～40 ℃比較適宜（見圖1）。

圖1 地層含氣原油粘溫特性曲線

表1 地面脫氣原油與地層原油粘溫特性對比

2 合理注入水溫度的確定

考慮到工區(qū)冬天地面氣溫較低，最低達-30 ℃，因此不能直接向地下注水。要使地層保持在合理溫度進行注水開發(fā)，需要確定合理的注入水溫度，以保證有效的注水開發(fā)。

注水井井底溫度采用Ramcy 的熱傳導方程[3]：

式中：A=qρwCff （t ）/2αKh

其中：Twf-注水井井底溫度，℃；Twh-注入水溫度，℃；α-地溫梯度，℃/m；h-油層中部深度，m；Tgs-地層溫度，℃；q-注水速度，cm3/s；ρw-注入水密度，g/cm3；Cf-注入水的比熱，J/g·℃；Kh-圍巖熱導率，W/m·℃；τc-套管外徑，m；K-地層熱擴散率，m2/s；t-注水時間，s。

所需的計算參數(shù)（見表2）。

表2 計算井底溫度所需的參數(shù)表

本次研究分別考慮注入水溫度在10 ℃，20 ℃，3 0 ℃，40 ℃日注水量分別為20 m3，40 m3，60 m3，80 m3，100 m3時，注水井井底溫度隨時間的變化情況，計算結果（見表3～表6、圖2～圖5）。

表3 注入水溫度為10 ℃時注水井井底溫度與時間的變化關系

表4 注入水溫度為20 ℃時注水井井底溫度與時間的變化關系

表5 注入水溫度為30 ℃時注水井井底溫度與時間的變化關系

表6 注入水溫度為40 ℃時注水井井底溫度與時間的變化關系

表6 注入水溫度為40 ℃時注水井井底溫度與時間的變化關系（續(xù)表）

圖2 注入水溫度為10 ℃時注水井井底溫度與時間的變化關系

圖3 注入水溫度為20 ℃時注水井井底溫度與時間的變化關系

圖4 注入水溫度為30 ℃時注水井井底溫度與時間的變化關系

圖5 注入水溫度為40 ℃時注水井井底溫度與時間的變化關系

由以上計算結果可以看出，注水量越大，注水井井底溫度降低得越快，注水時間越長，注水井井底溫度越低。注水初期，注水井井底溫度下降較快，當注水時間達到1 000 d 左右后，注水井井底溫度下降緩慢。當注水時間較長時，注水井井底溫度略高于注入水的井口溫度，以單井配注60 m3/d 為準，最終注水井井底溫度較注入水溫度高4～6 ℃，因此，合理的注入水井口溫度應保持在30～35 ℃。

3 結論

（1）由地面粘溫特性，根據(jù)經(jīng)驗公式可以轉換為地下粘溫特性曲線，曲線趨于平緩處的溫度即為合理的地層保持溫度，由此可以確定工區(qū)合理的地層保持溫度為35～40 ℃。

（2）根據(jù)不同注水量的注水井井底溫度隨時間的變化關系可以看出：注水量越大，注水井井底溫度下降越快，注水時間越長，注水井井底溫度越低。

（3）以工區(qū)注水井配注量60 m3/d 為準，由不同注水量的注水井井底溫度隨時間的變化關系曲線可以確定工區(qū)合理的注入水井口溫度應保持在30～35 ℃。

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