姚金焊

蒸汽吞吐施工開采成本高，而薄層稠油受油藏條件制約產(chǎn)能較低，投入風(fēng)險(xiǎn)大，如果在注汽前能夠比較準(zhǔn)確地預(yù)測注汽后油井的生產(chǎn)能力，可以選擇最佳的注汽參數(shù)，提高經(jīng)濟(jì)效益，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。為了預(yù)測注蒸汽后油井的生產(chǎn)能力，研究建立了一套適應(yīng)中深特薄層油藏的產(chǎn)能預(yù)測數(shù)學(xué)模型。根據(jù)數(shù)模結(jié)果結(jié)合經(jīng)濟(jì)極限法確定了該類油藏注汽選井條件并對注汽強(qiáng)度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 中深特薄層稠油油藏產(chǎn)能預(yù)測數(shù)學(xué)模型的建立

依據(jù)油層加熱能量平衡方程，可以建立蒸汽吞吐產(chǎn)能預(yù)測數(shù)學(xué)模型。該模型目前主要有2種[1～3]，一種是Boberg－Lantz單井蒸汽吞吐產(chǎn)量預(yù)測方法，另一種是物質(zhì)平衡法。而這2種方法在計(jì)算特薄層稠油油藏蒸汽吞吐產(chǎn)能時(shí)都存在一定的局限性，Boberg－Lantz單井蒸汽吞吐產(chǎn)量預(yù)測方法未考慮注蒸汽后油層流體隨溫度、壓力的變化而對生產(chǎn)能力產(chǎn)生的影響，且要求注蒸汽前冷采求產(chǎn)；物質(zhì)平衡法充分考慮了蒸汽超覆情況下油井注蒸汽生產(chǎn)能力的預(yù)測，考慮的影響因素更多，計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確，但對于特薄層稠油油藏，受蒸汽超覆的影響并不明顯，用物質(zhì)平衡法在求取特薄層稠油油藏注蒸汽加熱半徑時(shí)數(shù)值偏小，且計(jì)算中用到蒸汽的密度、黏度、在井底的質(zhì)量流量以及有效滲透率，取值有難度，計(jì)算誤差較大。筆者研究采用物質(zhì)平衡法建立生產(chǎn)能力預(yù)測模型，但在計(jì)算加熱半徑時(shí)應(yīng)用Marx－Langenheim模型。根據(jù)圓形封閉地層中心一口井?dāng)M穩(wěn)態(tài)的近似解，可得蒸汽吞吐后不同時(shí)期的日產(chǎn)油量計(jì)算公式：

式中：Qo為單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)油量，cm3/s；pa為各生產(chǎn)階段的平均地層壓力，MPa；pwf為井底壓力，MPa；μo為地層條件下原油的黏度，mPa·s；S為表皮系數(shù)，1；h為油層有效厚度，cm；K為油層絕對滲透率，D；rh為注完汽后的加熱半徑，m；re為供給半徑，m；rw為井眼半徑，m；Kro、Krowc分別為熱油帶的油相相對滲透率和束縛水條件下的油相相對滲透率，1。

2 產(chǎn)能預(yù)測數(shù)學(xué)模型的驗(yàn)證

選取了八面河油田面138區(qū)沙河街組4段7口井注汽后的歷史數(shù)據(jù)，將這7口井注汽時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)代入計(jì)算模型，對其生產(chǎn)能力 （產(chǎn)油量、產(chǎn)水量、有效期等）進(jìn)行預(yù)測，并將預(yù)測的結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)的結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果如表1所示?？梢姰a(chǎn)油量平均誤差為6.9%，產(chǎn)水量平均誤差為－24.9%，有效期平均誤差為10.7%。說明模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果表現(xiàn)出較好的一致性，準(zhǔn)確性較高。

表1 預(yù)測生產(chǎn)情況與實(shí)際生產(chǎn)情況對比

3 產(chǎn)能預(yù)測數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用

3.1 確定選井條件

通過模型計(jì)算出注蒸汽后各地質(zhì)條件下的累計(jì)產(chǎn)油量，結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)，可以確定特薄層稠油油藏的選井地質(zhì)條件。

按照原油價(jià)格為0.4萬元/t，原油商品率取0.95，單井作業(yè)成本約為30萬元/井次，鍋爐噸油產(chǎn)汽量約為15.0m3，則熱采極限產(chǎn)油量為150t，極限油汽比為0.15。以注汽量為1000t時(shí)，產(chǎn)油量低于150t，油汽比低于0.15為判斷依據(jù)。

當(dāng)油層厚度小于2.0m時(shí)，熱采基本無經(jīng)濟(jì)效益；當(dāng)滲透率低于200mD時(shí)，蒸汽吞吐經(jīng)濟(jì)效益較差；當(dāng)原油黏度大于20000mPa·s時(shí)，除非油層厚度大于4.0m，否則經(jīng)濟(jì)效益較差。因此，在目前的原油市場行情下，對于特薄層稠油油藏，極限熱采地質(zhì)條件為油層厚度大于2.0m，滲透率大于200mD，油層厚度小于4.0m時(shí)，油藏條件下原油黏度應(yīng)低于20000mPa·s。

3.2 注汽強(qiáng)度設(shè)計(jì)

注汽強(qiáng)度為注汽量與油層厚度的比值，在各項(xiàng)注汽參數(shù)中對注汽效果的影響最大，注汽強(qiáng)度設(shè)計(jì)流程按照圖1流程圖進(jìn)行。

油層厚度小于2.0m時(shí)，無經(jīng)濟(jì)效益，不建議實(shí)施熱采。當(dāng)油層厚度為2.0～4.0m時(shí)，應(yīng)用單井產(chǎn)能預(yù)測軟件模擬不同注汽強(qiáng)度時(shí)的凈增油量和油汽比，模擬結(jié)果見圖2，可以看出，當(dāng)注汽強(qiáng)度為400～470t/m時(shí)，凈增油量最大，油汽比大于0.15，經(jīng)濟(jì)效益最好。

當(dāng)油層厚度為4.0～5.0m時(shí)，應(yīng)用單井產(chǎn)能預(yù)測軟件模擬結(jié)果見圖3?？梢钥闯?，油層厚度較大時(shí)，凈增油量隨注汽強(qiáng)度增加而增大，但增加幅度減緩，而油汽比呈不斷下降趨勢，注汽強(qiáng)度取300～340t/m時(shí)經(jīng)濟(jì)效益最好。

圖1 注汽強(qiáng)度設(shè)計(jì)流程圖

4 應(yīng)用實(shí)例

將該模型推導(dǎo)的結(jié)論在八面河油田面138區(qū)沙河街組4段應(yīng)用后效果顯著，現(xiàn)場應(yīng)用21井次，與未應(yīng)用前對比，單井平均注汽量減少了30m3，單井平均產(chǎn)油量增加了229t，油汽比增加了0.15，熱采無效井次比例下降了4%。

圖2 注汽強(qiáng)度與凈增油量、油汽比關(guān)系 （油層厚度為3.0m）

5 結(jié)論

1） 結(jié) 合 Boberg－Lantz單井蒸汽吞吐產(chǎn)量預(yù)測方法和物質(zhì)平衡法構(gòu)建的特薄層稠油油藏蒸汽吞吐產(chǎn)能預(yù)測模型結(jié)合了兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際驗(yàn)證準(zhǔn)確性較高。

2）應(yīng)用該模型結(jié)合經(jīng)濟(jì)極限法可以推導(dǎo)出特薄層稠油蒸汽吞吐的選井條件，并進(jìn)行特薄層稠油油藏蒸汽吞吐注汽強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，現(xiàn)場應(yīng)用獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖3 注汽強(qiáng)度與凈增油量、油汽比關(guān)系 （油層厚度為4.5m）

[1]陳月明 .注蒸汽熱力采油 [M].東營：中國石油大學(xué)出版社，2006.

[2]劉文章 .稠油注蒸汽熱采工程 [M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

[3]劉書曉，陳執(zhí)勤，妙興，等 .井樓、古城油田超薄層稠油注采參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì) [J].石油地質(zhì)與工程，2007，21（3）：71～74.