李 偉

(中國石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營 257015)

勝利稠油蒸汽驅(qū)開發(fā)現(xiàn)狀及主要影響因素

李 偉

(中國石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營 257015)

蒸汽驅(qū)是勝利油田稠油油藏提高采收率的有效手段,由于條件差異大,蒸汽驅(qū)生產(chǎn)效果相差大。為進(jìn)一步推廣應(yīng)用蒸汽驅(qū)技術(shù),總結(jié)了勝利油田蒸汽驅(qū)特點(diǎn),明確了勝利蒸汽驅(qū)主控因素包括原油黏度、邊水能量、油層厚度、滲透率和轉(zhuǎn)驅(qū)前采出程度,并利用數(shù)值模擬方法研究適合蒸汽驅(qū)的油藏條件,給出量化范圍,為下一步選擇合理?xiàng)l件開展蒸汽驅(qū),提高蒸汽驅(qū)效果提供技術(shù)支撐。

勝利稠油;蒸汽驅(qū);現(xiàn)狀;影響因素

勝利油田稠油資源豐富,截止到2014年,稠油年產(chǎn)量528×104t,占勝利油田總產(chǎn)量的18.9%,對(duì)勝利油田穩(wěn)產(chǎn)具有重要作用,其中94.4%的稠油產(chǎn)量來自注蒸汽吞吐,開發(fā)方式單一,且采收率低。蒸汽驅(qū)是稠油油藏蒸汽吞吐后進(jìn)一步提高采收率的有效接替方式,效果明顯[1-3],為此勝利油田轉(zhuǎn)換稠油開發(fā)方式,推廣應(yīng)用蒸汽驅(qū)技術(shù),積極開展蒸汽驅(qū)研究和現(xiàn)場實(shí)踐。

1 勝利油區(qū)稠油蒸汽驅(qū)開發(fā)

1.1 開發(fā)現(xiàn)狀

截止到2014年12月,勝利油田已開展蒸汽驅(qū)單元20個(gè),共計(jì)井組95個(gè),覆蓋地質(zhì)儲(chǔ)量3 140×104t,累積注汽865×104t,累積產(chǎn)油240×104t,階段油汽比(ROS)0.28。目前正開展蒸汽驅(qū)單元16個(gè),井組63個(gè),地質(zhì)儲(chǔ)量2 026×104t,2014年年注汽178.9×104t,年產(chǎn)油29.8×104t,年油汽比0.17,汽驅(qū)階段采出程度9.7%,預(yù)計(jì)平均采收率37.4%,提高采收率18.1%。

1.2 勝利稠油油區(qū)特點(diǎn)

(1)蒸汽驅(qū)規(guī)模小。目前開展蒸汽驅(qū)的16個(gè)單元,分布在孤島、孤東、濱南、河口、新春、中心六個(gè)采油廠,大部分單元為2～8個(gè)井組,平均每個(gè)單元只有4個(gè)井組,蒸汽驅(qū)規(guī)模小。

(2)地層壓力高。地層壓力是影響蒸汽驅(qū)效果的主要因素,地層壓力主要受埋藏深度和邊底水能量影響。除西部排601北蒸汽驅(qū)單元埋深430～500 m外,勝利其他蒸汽驅(qū)單元埋深在1 100～1 300 m,屬于深層稠油油藏,而國內(nèi)新疆克拉瑪依、河南和遼河蒸汽驅(qū)油藏埋深一般小于1 000 m[4-5],導(dǎo)致勝利蒸汽驅(qū)單元原始油藏壓力高;且蒸汽驅(qū)單元都具有一定的邊底水,降壓困難。埋藏深且具有邊底水,導(dǎo)致勝利蒸汽驅(qū)單元轉(zhuǎn)驅(qū)前平均地層壓力高達(dá)8.4 MPa。

(3)層薄。除單56和單2塊,其他單元有效厚度為4～15 m,平均只有9.4 m,有效厚度為4～10 m的單元有10個(gè),低于國內(nèi)蒸汽驅(qū)油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)的厚度界限[6]。

(4)黏度范圍大。勝利已轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)單元包括14個(gè)稠油油藏,3個(gè)特稠油油藏和3個(gè)超稠油油藏。

2 勝利蒸汽驅(qū)主控影響因素分析

2.1 原油黏度

勝利蒸汽驅(qū)開發(fā)效果受原油黏度影響敏感,從勝利12個(gè)蒸汽驅(qū)單元地下原油黏度與蒸汽驅(qū)提高采收率幅度和蒸汽驅(qū)階段油汽比關(guān)系(圖1)看,隨原油黏度增加,蒸汽驅(qū)提高采收率幅度和油汽比均呈下降趨勢。注入熱量相同時(shí),黏度越大的蒸汽驅(qū)單元,地下原油自身啟動(dòng)壓力梯度越高;即使克服了啟動(dòng)壓力梯度,由于黏度高,水油流度比大,蒸汽波及系數(shù)小,容易汽竄,開發(fā)效果也很差。

圖1 勝利蒸汽驅(qū)效果與地下原油黏度關(guān)系

蒸汽驅(qū)對(duì)原油黏度具有一定的適應(yīng)范圍,數(shù)值模擬計(jì)算有效厚度為10 m,原油黏度分別為500、5 000、10 000 、50 000 mPa·s時(shí)的蒸汽驅(qū)效果，如圖2所示。結(jié)果表明，原油黏度對(duì)蒸汽驅(qū)采收率的影響非常顯著,隨原油黏度的增加,蒸汽驅(qū)采收率明顯下降,地下原油黏度小于10 000 mPa·s,蒸汽驅(qū)才能取得較好的開發(fā)效果。

圖2 原油黏度對(duì)蒸汽驅(qū)采收率影響

2.2 邊水能量

邊水能量會(huì)影響轉(zhuǎn)驅(qū)前地層壓力,從而決定蒸汽腔擴(kuò)展的大小。邊水能量越強(qiáng),轉(zhuǎn)驅(qū)前地層壓力越高,蒸汽比容降低,地下蒸汽腔變小,多為熱水驅(qū),而熱水驅(qū)的驅(qū)油效率明顯低于蒸汽驅(qū)[7],導(dǎo)致蒸汽驅(qū)效果下降。從勝利11個(gè)普通稠油蒸汽驅(qū)單元轉(zhuǎn)驅(qū)前地層壓力與蒸汽驅(qū)采收率關(guān)系(圖3)發(fā)現(xiàn),隨著地層壓力增加,蒸汽驅(qū)采收率呈下降趨勢。生產(chǎn)動(dòng)態(tài)上看邊水能量大,蒸汽驅(qū)見效慢,增油幅度小。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)蒸汽驅(qū)成功的基本準(zhǔn)則是轉(zhuǎn)驅(qū)前地層壓力小于5 MPa[8]。勝利油田基于高干度注汽工藝技術(shù)的進(jìn)步,開展了高壓高干度蒸汽驅(qū)研究,發(fā)現(xiàn)高干度蒸汽攜帶的能量高,極大地改善了油藏的滲流能力,在蒸汽驅(qū)壓力7 MPa、干度60%的條件下,與5 MPa、干度40%時(shí)采出程度相當(dāng)(圖4),證明高壓高干度蒸汽驅(qū)可行,突破了地層壓力<5 MPa轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。

圖3 勝利蒸汽驅(qū)采收率與轉(zhuǎn)驅(qū)前地層壓力關(guān)系

圖4 不同干度時(shí)轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)采收率與壓力關(guān)系

邊水還會(huì)影響蒸汽擴(kuò)展的方向。邊水入侵,平面地層壓力不均衡,對(duì)蒸汽腔的擴(kuò)展方向非常敏感,蒸汽易向壓力低的方向擴(kuò)展。

2.3 油層厚度

油層厚度是影響蒸汽驅(qū)效果的重要因素[9-10]。油層太薄,注入熱量向蓋底層的熱損失大,熱利用率低,蒸汽驅(qū)效果不理想。統(tǒng)計(jì)勝利10個(gè)普通稠油蒸汽驅(qū)單元油層厚度與蒸汽驅(qū)采收率關(guān)系(圖5)發(fā)現(xiàn),在油層厚度4～16 m范圍內(nèi),隨著油層厚度的增加,蒸汽驅(qū)油汽比呈上升趨勢。油層過厚,蒸汽超覆明顯,縱向波及變差,蒸汽驅(qū)效果也降低。

圖5 勝利蒸汽驅(qū)油汽比與油層厚度關(guān)系

蒸汽驅(qū)開發(fā)存在一個(gè)最佳的厚度范圍,數(shù)值模擬計(jì)算原油黏度為500、5 000、13 600、50 000 mPa·s時(shí)油層厚度對(duì)蒸汽驅(qū)采收率的影響(圖6)。結(jié)果表明，隨油層厚度的增加,蒸汽驅(qū)采收率先升高后降低,油層厚度在20～30 m之間蒸汽驅(qū)采收率最高。

圖6 不同原油黏度下有效厚度對(duì)蒸汽驅(qū)采收率的影響

2.4 滲透率

滲透率通過注采壓差影響蒸汽驅(qū)效果。統(tǒng)計(jì)勝利12個(gè)普通稠油蒸汽驅(qū)單元滲透率與蒸汽驅(qū)注汽壓力關(guān)系(圖7)發(fā)現(xiàn),滲透率越低，滲流阻力大,難以建立注采壓差系統(tǒng),導(dǎo)致注汽壓力高,生產(chǎn)井液量低,蒸汽驅(qū)采注比低;即使建立起注采壓差,滲透率低,驅(qū)替壓差高,由于生產(chǎn)井附近溫度低,壓降主要集中在生產(chǎn)井附近,導(dǎo)致大部分地層壓力高,從而影響蒸汽驅(qū)開發(fā)效果。

圖7 勝利蒸汽驅(qū)注汽壓力與地層滲透率關(guān)系

模擬研究不同油性條件下滲透率對(duì)蒸汽驅(qū)開發(fā)效果的影響(圖8)得到,隨滲透率減小,蒸汽驅(qū)開發(fā)凈累油均降低,對(duì)普通稠油油藏,當(dāng)滲透率小于500×10-3μm2時(shí),蒸汽驅(qū)效果急劇變差,對(duì)特稠油油藏,當(dāng)滲透率小于700×10-3μm2時(shí),蒸汽驅(qū)效果急劇變差,對(duì)超稠油油藏,當(dāng)滲透率小于1 000×10-3μm2時(shí),蒸汽驅(qū)效果急劇變差。

圖8 蒸汽驅(qū)凈產(chǎn)油與滲透率關(guān)系

2.5 轉(zhuǎn)驅(qū)前采出程度

轉(zhuǎn)驅(qū)前采出程度影響蒸汽驅(qū)效果研究較少,對(duì)勝利蒸汽驅(qū)樣本分析表明,轉(zhuǎn)驅(qū)前采出程度是影響油汽比的重要因素。從勝利11個(gè)普通稠油蒸汽驅(qū)單元轉(zhuǎn)驅(qū)前采出程度與蒸汽驅(qū)油汽比關(guān)系看(圖9),隨轉(zhuǎn)驅(qū)前采出程度增加,蒸汽驅(qū)油汽比逐漸降低,轉(zhuǎn)驅(qū)前采出程度對(duì)蒸汽驅(qū)效果影響的實(shí)質(zhì)是剩余油豐度,轉(zhuǎn)驅(qū)前采出程度高,轉(zhuǎn)驅(qū)前基礎(chǔ)油低。

圖9 勝利蒸汽驅(qū)油汽比與轉(zhuǎn)驅(qū)前采出程度關(guān)系

3 結(jié)束語

勝利稠油資源豐富,稠油產(chǎn)量對(duì)勝利穩(wěn)產(chǎn)意義重大,高效開發(fā)稠油油藏是勝利油田今后一個(gè)時(shí)期的主攻方向,隨著未動(dòng)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量不斷減少,蒸汽驅(qū)將是勝利稠油上產(chǎn)的主陣地。勝利蒸汽驅(qū)實(shí)踐積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),表明蒸汽驅(qū)是稠油提高采收率的有效手段,但蒸汽驅(qū)具有適應(yīng)條件,影響蒸汽驅(qū)開發(fā)效果的主控因素包括原油黏度、邊水能量、油層厚度、滲透率和轉(zhuǎn)驅(qū)前采出程度,選擇合理的油藏開展蒸汽驅(qū),才能取得較好開發(fā)效果。

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[責(zé)任編輯] 時(shí)鳳霞

2015-05-18

李 偉(1983—),男,山東泰安人,中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院工程師,主要從事稠油熱采油藏工程研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2015.03.004

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