胡元偉, 金 德, 木合塔爾, 張 磊

(1.新疆油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，克拉瑪依 834000；2.新疆油田公司工程技術(shù)公司，克拉瑪依 834000；3.新疆油田公司工程技術(shù)研究院，克拉瑪依 834000)

自20世紀(jì)80年代開(kāi)始，中外學(xué)者就針對(duì)多元熱流體吞吐開(kāi)發(fā)稠油油藏進(jìn)行了大量的研究試驗(yàn)，并取得一定效果，如大慶、遼河、新疆和中海油等油田也都進(jìn)行了礦場(chǎng)試驗(yàn)。該技術(shù)可以提高燃料熱利用率，增加油藏能量，降低原油黏度。但該技術(shù)成本費(fèi)用高，管柱腐蝕嚴(yán)重，作用機(jī)理不清晰，適用的油藏條件不明確。為此，就稠油油藏地質(zhì)流體參數(shù)對(duì)多元熱流體吞吐開(kāi)發(fā)效果的影響，以及適合的界限進(jìn)行研究，得到了適合多元熱流體吞吐開(kāi)發(fā)的稠油油藏的地質(zhì)流體參數(shù)界限，為稠油油藏高效開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)支撐，對(duì)類(lèi)似技術(shù)研究有借鑒指導(dǎo)意義。

1 多元熱流體組分作用機(jī)理

圖1 稠油油藏注蒸氣與注蒸氣+CO2后黏度分布對(duì)比

圖2 多元熱流體不同組分增壓效果對(duì)比

圖3 稠油油藏注蒸氣VS注多元熱流體后剩余油飽和度剖面對(duì)比

2 地質(zhì)流體參數(shù)影響規(guī)律研究

進(jìn)行稠油油藏多元熱流體吞吐開(kāi)發(fā)油藏參數(shù)界限研究[5]，首先要明確各個(gè)地質(zhì)流體參數(shù)[6]對(duì)多元熱流體吞吐開(kāi)發(fā)效果的影響[7]程度，再通過(guò)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(選用單井凈產(chǎn)油量)定量研究[8]各參數(shù)的界限[9]。

選取50 ℃原油黏度、有效厚度、油藏深度、含油飽和度、滲透率、孔隙度和純總比7個(gè)參數(shù)進(jìn)行正交設(shè)計(jì)[8]研究，各參數(shù)水平[10]如表1所示。

表1 稠油油藏多元熱流體吞吐地質(zhì)流體參數(shù)水平設(shè)計(jì)

根據(jù)正交設(shè)計(jì)表設(shè)計(jì)18個(gè)方案，建立70 m×100 m反九點(diǎn)井網(wǎng)的機(jī)理模型，運(yùn)用數(shù)模方法研究各油藏流體參數(shù)對(duì)多元熱流體吞吐開(kāi)發(fā)效果的影響。有效厚度影響儲(chǔ)量和注入量，故評(píng)價(jià)指標(biāo)選為采收率，對(duì)各方案進(jìn)行模擬計(jì)算，各方案及對(duì)應(yīng)模型預(yù)測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 地質(zhì)流體參數(shù)敏感性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及計(jì)算結(jié)果

定量分析了各參數(shù)對(duì)多元熱流體吞吐效果的敏感性[11](表3)，分析結(jié)果極差和F比(表征因素顯著程度的量，為各因素的偏差均方和除以誤差均方和)表明，各參數(shù)敏感性強(qiáng)弱順序由強(qiáng)到弱依次為原油黏度、有效厚度、剩余油飽和度、滲透率、純總比、孔隙度、油藏深度。其中，原油黏度和有效厚度是稠油油藏多元熱流體吞吐效果的高強(qiáng)度影響因素，這與稠油油藏吞吐開(kāi)發(fā)主要受原油黏度和有效厚度影響的認(rèn)識(shí)[12]相符；剩余油飽和度、滲透率次之，為中強(qiáng)度影響因素；純總比、孔隙度和油藏深度[13]影響最弱，為低強(qiáng)度影響因素。

表3 地質(zhì)流體參數(shù)敏感性分析結(jié)果

3 地質(zhì)流體參數(shù)界限研究

建立基礎(chǔ)模型[14]，基礎(chǔ)模型的各項(xiàng)參數(shù)為有效厚度為11 m，深度為1 300 m，滲透率為1 000×10-3μm2，孔隙度為0.28, 純總比為1.0，50 ℃原油黏度[15]為4 000 mPa·s，原始含油飽和度為70%，在此模型基礎(chǔ)上，分高、中、低影響強(qiáng)度建立不同油藏流體參數(shù)的數(shù)模模型[16]，計(jì)算得到60美元油價(jià)下單井凈產(chǎn)油，單井凈產(chǎn)油定義為單位油價(jià)下的單井凈收入，從而得到不同油藏流體參數(shù)的界限值(表4)。

3.1 高強(qiáng)度影響因素：原油黏度和有效厚度、油藏深度界限

由于油藏深度影響著鉆井投資，高強(qiáng)度影響因素原油黏度和有效厚度[17]需要結(jié)合油藏深度考慮。模擬油藏深度300～1 800 m、50 ℃下原油黏度500～8 000 mPa·s和有效厚度4～15 m下各模型的結(jié)果[18]，計(jì)算60美元油價(jià)下各模型的單井凈產(chǎn)油量(圖4)。從圖4可以看出，原油黏度越高，流動(dòng)阻力[19]越大，效果越差，超過(guò)6 000 mPa·s后，凈產(chǎn)油為負(fù)值，多元熱流體吞吐無(wú)效，同時(shí)，開(kāi)發(fā)效果受有效厚度和深度影響已經(jīng)很微弱；有效厚度越大，儲(chǔ)量越大，凈產(chǎn)油越多；深度越深，油藏壓力越大，效果越好。油價(jià)60美元時(shí)，油藏深度、原油黏度和有效厚度的界限如表4所示。

表4 稠油油藏多元熱流體吞吐開(kāi)發(fā)黏度、厚度及深度界限

圖4 稠油油藏多元熱流體吞吐不同深度、原油黏度和有效厚度下單井凈產(chǎn)油量曲線(xiàn)

3.2 中強(qiáng)度影響因數(shù)：剩余油飽和度、滲透率界限

計(jì)算黏度為500～6 000 mPa·s，剩余油飽和度0.4～0.7的各模型的單井凈產(chǎn)油，剩余油飽和度[19]越高，凈產(chǎn)油越多；同理，計(jì)算黏度500～6 000 mPa·s，滲透率為500×10-3～5 000×10-3μm2的各模型的單井凈產(chǎn)油量(圖5)，滲透率越高，效果越好。同樣可以看出黏度增加，效果變差。不同黏度下的含油飽和度、滲透率界限值[20]如表5所示。

表5 稠油油藏多元熱流體吞吐剩余油飽和度和滲透率界限

圖5 稠油油藏多元熱流體吞吐不同原油黏度和剩余油飽和度、滲透率下單井凈產(chǎn)油量曲線(xiàn)

3.3 低強(qiáng)度影響因素：純總比、孔隙度界限

純總比和孔隙度的影響也不可忽視，純總比影響著熱利用效率[21]，純總比越高，更多熱量可以加熱油層，效果越好；孔隙度越大，油層性質(zhì)越好，單井凈產(chǎn)油越多。不同純總比、孔隙度下的單井凈產(chǎn)油量如圖6所示。由圖6可知，純總比和孔隙度[16]的界限分別為0.42和0.20。

圖6 稠油油藏多元熱流體吞吐不同純總比、孔隙度下單井凈產(chǎn)油量曲線(xiàn)

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

紅001井區(qū)八道灣組油藏50 ℃原油黏度為213～9 780 mPa·s，平均1 156 mPa·s，平均有效厚度9.6 m，滲透率493×10-3μm2，孔隙度24.1%，含油飽和度67.1%，主要參數(shù)符合上述多元熱流體吞吐的油藏條件，2016—2017年共有30口井進(jìn)行了多元熱流體吞吐，注多元熱流體吞吐時(shí)間平均為第7輪，采出程度平均17%，21口井見(jiàn)效明顯，見(jiàn)效率70%，單井日產(chǎn)油由措施前的0.3 t/d增加到1.2 t/d, 含水率由89.3%下降到73.4%。另外9口井由于原油黏度高，均值7671 mPa·s，而油層厚度僅7.3 m，小于標(biāo)準(zhǔn)值11 m，出現(xiàn)產(chǎn)液，產(chǎn)油下降而含水上升的問(wèn)題。

紅-4擴(kuò)邊區(qū)齊古組H49井有效厚度9.2 m，50 ℃黏度5 323 mPa·s，含油飽和度52.7%，滲透率829×10-3μm2，孔隙度25.6%，油藏條件符合上述界限，2016年8月第6輪注入12×104Nm3空氣和204.4 t水，平均日產(chǎn)液由注入前一輪的9.09 t/d增加到注入后的11.4 t/d,日產(chǎn)油由0.27 t/d增加到2.9 t/d，含水由97.1%降低到74.6%，取得很好的效果。

黑帝廟區(qū)塊平均有效厚度8.2 m，地下原油黏度282 mPa·s，屬于普通稠油I-2類(lèi)，滲透率為1 736×10-3μm2，孔隙度33.9%，含油飽和度65%，平均埋深270 m，油藏條件符合上述界限，2005—2010年共實(shí)施63口井的多元熱流體吞吐，單井平均注入8×104Nm3空氣和128 t蒸汽，61口井增產(chǎn)明顯，單井輪產(chǎn)油量由上輪的190 t/井增加到768 t/井。統(tǒng)計(jì)資料顯示，采用多元熱流體吞吐產(chǎn)油，與上輪蒸汽吞吐對(duì)比，可以提高階段采出程度3.2%。典型井的主要地質(zhì)參數(shù)及多元熱流體吞吐措施效果如表6所示。

表6 黑帝廟油藏多元熱流體吞吐典型井主要地質(zhì)參數(shù)及增產(chǎn)效果

5 結(jié)論

(1)多元熱流體具有降低原油黏度，增加油藏壓力，調(diào)整油藏剖面，從而改善稠油油藏吞吐開(kāi)發(fā)效果的作用。

(2)影響稠油油藏多元熱流體吞吐開(kāi)發(fā)效果的油藏、流體因素中：高強(qiáng)度因素為原油黏度和有效厚度，中強(qiáng)度影響因素為剩余油飽和度和滲透率，低強(qiáng)度影響因素為純總比、孔隙度和油藏深度。

(3)分影響強(qiáng)弱有主次的研究了稠油油藏多元熱流體吞吐開(kāi)發(fā)的地質(zhì)參數(shù)界限，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明該界限的準(zhǔn)確性。