趙淑霞，何應(yīng)付，王銘珠，廖海嬰（1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 10008；2.中國石化海相油氣藏勘探開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 10008；.中國石油大學(xué)（北京）提高采收率研究院，北京 102249）

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特超稠油HDCS吞吐影響因素分析及潛力評價(jià)方法

趙淑霞1，2，何應(yīng)付1，2，王銘珠3，廖海嬰1，2
（1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石化海相油氣藏勘探開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；3.中國石油大學(xué)（北京）提高采收率研究院，北京 102249）

HDCS吞吐（CO2和降黏劑輔助水平井蒸汽吞吐）技術(shù)是開采超/特超稠油的有效手段，其影響因素和潛力評價(jià)一直是研究的熱點(diǎn)。文中針對勝利油田特超稠油開采實(shí)施情況，建立典型模型，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，分析了HDCS油汽比和采出程度的影響因素；在此基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面方法建立了HDCS油汽比和采出程度計(jì)算的代理模型，提出了HDCS潛力評價(jià)的新方法，并將該方法運(yùn)用于勝利油田某區(qū)塊的HDCS模擬計(jì)算中。計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相比，平均誤差小于9.5%，說明該方法可用于超/特超稠油HDCS潛力評價(jià)。

特超稠油；蒸汽吞吐；數(shù)值模擬；代理模型；潛力評價(jià)

0　引言

目前，在全球近2萬億桶剩余石油資源中，70%以上是重油資源。注蒸汽吞吐是開采此類資源的主要方式之一。對于特超稠油油藏，采用常規(guī)蒸汽吞吐技術(shù)，會(huì)出現(xiàn)熱損失大、注蒸汽壓力高、蒸汽波及體積小等問題，從而導(dǎo)致開采效果差、經(jīng)濟(jì)效益低［1-4］。HDCS，即CO2和降黏劑輔助水平井蒸汽吞吐技術(shù)，是一種提高超稠油油藏開發(fā)效果的新方法，勝利油田多個(gè)井區(qū)運(yùn)用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了特超稠油油藏的有效動(dòng)用。

針對CO2、水平井和降黏劑等單獨(dú)輔助稠油油藏的開發(fā)技術(shù)已有很多研究［5-7］，部分學(xué)者對HDCS強(qiáng)化采油的機(jī)理也進(jìn)行了分析［8-9］，但是針對HDCS吞吐的影響因素進(jìn)行的綜合性分析和潛力評價(jià)研究較少。本文以勝利油田鄭411井區(qū)為研究對象，利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法確定HDCS吞吐影響因素排序和最優(yōu)參數(shù)組合，并給出潛力評價(jià)的代理模型。

1　正交試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

勝利油田鄭411區(qū)塊砂體埋深1 300～1 350 m，有效厚度6～8 m，孔隙度34%～36%，滲透率3 000～4 000 μm2，原油黏度4×104～12×104mPa·s，井距100 m。根據(jù)試驗(yàn)區(qū)的實(shí)際情況，結(jié)合國內(nèi)外稠油蒸汽吞吐研究成果，選擇水平井長度（A）、油層厚度（B）、油層滲透率（C）、注入蒸汽干度（D）、注入速度（E）、燜井時(shí)間（M）、周期注汽量（G）、CO2周期用量（H）和降黏劑周期用量（I）共9個(gè)參數(shù)進(jìn)行研究。按照9因素4水平，共設(shè)計(jì)32組試驗(yàn)，試驗(yàn)影響因素及水平見表1。

表1　試驗(yàn)影響因素及水平

1.2結(jié)果分析

正交試驗(yàn)結(jié)果表明，各參數(shù)對HDCS吞吐油汽比和采出程度的影響規(guī)律不同。

油汽比隨著CO2周期用量、降黏劑周期用量、注入蒸汽干度、水平井長度、油層厚度等增加而增大，隨著蒸汽周期注入量增大而降低；隨燜井時(shí)間、油層滲透率變化的情況較為復(fù)雜，并不是單調(diào)變化的，而是存在最佳值。

采出程度隨蒸汽的周期注入量、CO2周期用量、降黏劑周期注入量、注入蒸汽干度和油層滲透率的增加而增大，隨水平井長度、油層厚度的增大而降低；采出程度隨燜井時(shí)間延長而先增加后降低，即存在最佳的燜井時(shí)間。

各影響因素對油汽比和采出程度的影響結(jié)果見圖1。由圖可看出，盡管各因素對兩者影響程度的排序不同，但是也有相似之處。注入速度、燜井時(shí)間和降黏劑周期用量對兩者的影響均較小，CO2周期用量、注入蒸汽干度對兩者的影響均較大，油層滲透率、水平井長度和油層厚度對兩者的影響均處于中間水平，只有周期注汽量對兩者的影響程度不同，這是由于油汽比是由增油量與蒸汽注入量的比值而決定的。

圖1　HDCS吞吐效果極差分析

2　HDCS吞吐潛力評價(jià)代理模型

代理模型就是對一些離散數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的數(shù)學(xué)模型，其經(jīng)典方法有多項(xiàng)式擬合、級數(shù)擬合、樣條函數(shù)擬合等。除此之外，還有一些現(xiàn)代方法，如響應(yīng)面模型、Kriging模型、徑向基函數(shù)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法等。本文采用多項(xiàng)式響應(yīng)面［8］模型，該方法具有良好的連續(xù)性和可導(dǎo)性，能較好地去除數(shù)字噪聲的影響，極易實(shí)現(xiàn)尋優(yōu)，已廣泛應(yīng)用于材料成型、航空航天、機(jī)械設(shè)計(jì)、模擬集成電路設(shè)計(jì)等領(lǐng)域［10］。

2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)影響因素分析結(jié)果，考慮9因素3水平試驗(yàn)方案（見表2）。采用響應(yīng)面軟件Design-Expert 8.0的BBD方法設(shè)計(jì)130組試驗(yàn)，利用CMG建立典型模型，模擬了每組參數(shù)水平下的采出程度和累積油汽比，各方案終止指標(biāo)為周期油汽比達(dá)到0.2 t/t。

2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

表3和表4分別為Design-Expert 8.0給出的各擬合模型油汽比與影響參數(shù)之間關(guān)系的方差分析比較和相關(guān)系數(shù)R2的結(jié)果。從表3中可以看出，線性模型的F值（F檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量）最大，擬合效果最好，其次為二次多項(xiàng)式模型。從表4可以看出，三次多項(xiàng)式模型的標(biāo)準(zhǔn)偏差和R2預(yù)測值最小，但其預(yù)測殘差平方和最大，所以不予選擇。綜合表3和表4，二次多項(xiàng)式模型的F值較高，預(yù)測殘差平方和最低，擬合精度較高，所以選擇二次多項(xiàng)式模型作為HDCS吞吐潛力評價(jià)的響應(yīng)面模型。HDCS吞吐采出程度的擬合過程相似，其方差分析結(jié)果同樣為二次多項(xiàng)式模型最好。

表2　試驗(yàn)影響因素及水平

表3　不同模型HDCS吞吐油汽比方差分析比較

表4　不同模型HDCS吞吐采出程度R2綜合分析

表5　稠油油藏HDCS吞吐潛力預(yù)測結(jié)果

根據(jù)選用的二次多項(xiàng)式模型回歸出油汽比（OGR）和采出程度（Ro）的響應(yīng)面模型為：

根據(jù)式（1）、式（2），在已知超/特超稠油油藏性質(zhì)及蒸汽吞吐基本工作制度條件下，就可快速對HDCS吞吐的潛力進(jìn)行初步預(yù)測。表5為鄭411油區(qū)HDCS吞吐預(yù)測結(jié)果，并與實(shí)際效果進(jìn)行了對比。從表5中可以看出，潛力評價(jià)公式的預(yù)測結(jié)果誤差較小，平均小于9.5%，此方法簡單、快速，能夠用于現(xiàn)場HDCS吞吐的初步評價(jià)。

3　結(jié)論

1）利用正交試驗(yàn)，分析了影響稠油HDCS吞吐油汽比和采出程度的主要因素。注入速度、燜井時(shí)間和降黏劑周期用量對兩者的影響均較小，CO2周期用量、注入蒸汽干度對兩者的影響均較大，蒸汽的周期用量對兩者的影響規(guī)律不同。

2）利用CMG建立典型模型，模擬了不同影響因素水平下的稠油HDCS吞吐效果，在此基礎(chǔ)上利用響應(yīng)面軟件設(shè)計(jì)試驗(yàn)，回歸了稠油HDCS吞吐油汽比和采出程度的預(yù)測公式。該方法簡單、快捷，與礦場實(shí)際相比，誤差較小。

［1］ 劉文章.超稠油油藏?zé)岵砷_發(fā)模式綜述［J］.特種油氣藏，1998，5 （3）：1-7.

［2］高永榮，劉尚奇.超稠油氮?dú)狻⑷軇┹o助蒸汽吞吐開采技術(shù)研究［J］.石油勘探與開發(fā)，2003，30（2）：73-75.

［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，1998：50-78.

［4］李兆敏，李敬，鹿騰.超稠油油藏HDCS吞吐轉(zhuǎn)驅(qū)井網(wǎng)優(yōu)化［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2012，31（2）：137-140.

［5］王洋，蔣平，張建強(qiáng)，等.氣體輔助蒸汽吞吐研究進(jìn)展［J］.精細(xì)石油化工進(jìn)展，2012，13（6）：6-10.

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［7］趙修太，白英睿，韓樹柏，等.熱-化學(xué)技術(shù)提高稠油采收率研究進(jìn)展［J］.特種油氣藏，2012，19（3）：8-13.

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［10］祝金利，李俊健，周元龍，等.基于代理模型的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井熱采財(cái)產(chǎn)能評價(jià)方法［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，35（3）：124-130.

（編輯孫薇）

Influence factor and potential evaluation of HDCS huff and puff for super-heavy oil

Zhao Shuxia1，2，He Yingfu1，2，Wang Mingzhu3，Liao Haiying1，2
（1.Exploration and Production Research Institute，SINOPEC，Beijing 100083，China；2.Key Laboratory of Exploration and Production for Marine Reservoirs，SINOPEC，Beijing 100083，China；3.Enhanced Oil Recovery Research Center，China University of Petroleum，Beijing 102249，China）

HDCS technology（horizontal well dissolver carbon dioxide steam huff and puff）is an important way for developing super heavy oil reservoirs；its influence factor and potential evaluation have been warmly discussed.In view of HDCS in Shengli Oilfield，the influence factor of oil-steam ratio and recovery percent were evaluated and analyzed by establishing typical model and using orthogonal design.On this basis，we established a surrogate model of HDCS by using response surface method，and presented a new method of potential evaluation.This method was applied to wells in Shengli Oilfield.The actual oil-steam ratio is quite close to the calculated result，and the relative error is less than 9.5%.

super-heavy oil；steam huff and puff；numerical simulation；surrogate model；potential evaluation

中石化重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“水平井蒸汽驅(qū)物理模擬與數(shù)值模擬”（P12016）

TE345

A

10.6056/dkyqt201601015

2015-08-12；改回日期：2015-11-12。

趙淑霞，女，1967年生，高級工程師，1991年畢業(yè)于石油大學(xué)（華東）采油工程專業(yè)，主要從事提高采收率方面的研究。E-mail：zhaosx.syky@sinopec.com。

引用格式：趙淑霞，何應(yīng)付，王銘珠，等.特超稠油HDCS吞吐影響因素分析及潛力評價(jià)方法［J］.斷塊油氣田，2016，23（1）：69-72.

Zhao Shuxia，He Yingfu，Wang Mingzhu，et al.Influence factor and potential evaluation of HDCS huff and puff for super heavy oil［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（1）：69-72.