董亮

遼河油田鉆采工藝研究院 遼寧盤錦 124010

注汽是提高稠油油藏開發(fā)效果的有效技術(shù)。為了提高經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)根據(jù)油藏特點(diǎn)和技術(shù)水平，優(yōu)化油藏動態(tài)、注汽工藝和舉升工藝。油藏動態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)是注汽工藝和舉升工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。注汽工藝設(shè)計(jì)一方面是為了降低注汽井筒的熱損失，提高注汽質(zhì)量，另一方面為油藏動態(tài)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的注汽參數(shù)。井筒舉升效果的好壞直接關(guān)系到儲層動態(tài)，除工藝配套優(yōu)化外，注汽工藝和舉升工藝對儲層動態(tài)也有影響[1]。

1 設(shè)計(jì)原理

目前，注汽熱采優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要方法是基于注汽過程、油藏動態(tài)和井筒舉升過程。由于稠油熱采機(jī)理復(fù)雜，注采過程可能與油藏動態(tài)不匹配，即注采井與油藏的質(zhì)量能量不平衡，在設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中會出現(xiàn)以下情況。首先，油藏工程不能充分考慮不同油田注汽工藝的實(shí)際情況，油藏動態(tài)研究中采用的蒸汽參數(shù)可能與實(shí)際的注汽參數(shù)不一致。二次開采過程可能與設(shè)計(jì)的儲層參數(shù)不匹配。因?yàn)椴荒艹浞挚紤]設(shè)計(jì)在提升過程中流體動力的變化，當(dāng)起重能力的提升過程不能滿足儲層流體產(chǎn)能，將失去蒸汽注入體積和儲層產(chǎn)能，部分應(yīng)該不能回收礦產(chǎn)資源，當(dāng)起重設(shè)備產(chǎn)能儲層流體的起重能力，可以對儲層造成掠奪性開發(fā)，油藏工程設(shè)計(jì)目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)，最終采收率將會降低。根據(jù)稠油注汽熱采過程，動態(tài)模擬中使用的油藏井底蒸汽參數(shù)（蒸汽干度、流量等）應(yīng)作為注汽過程模擬的輸出，并根據(jù)井下條件（井底流動壓力、產(chǎn)液能力、應(yīng)作為注汽過程模擬的輸出升汽過程設(shè)計(jì)應(yīng)作為油藏動態(tài)模擬結(jié)果的輸出。注汽過程與儲層的耦合參數(shù)為注汽量和蒸汽量[2]。注汽率與井底流動壓力和儲層吸汽能力有關(guān)。蒸汽焓與注汽量、蒸汽干燥度、壓力和溫度有關(guān)。采油過程與儲層的耦合參數(shù)為產(chǎn)液速度和產(chǎn)液量，產(chǎn)液量與儲層壓力、產(chǎn)液指數(shù)和井底流動壓力有關(guān)，產(chǎn)液焓與含水率、溫度和產(chǎn)液量有關(guān)。因此，為了保證注采過程與油藏動力學(xué)之間的質(zhì)量、能量平衡，有必要將注采過程優(yōu)化設(shè)計(jì)與油藏動力學(xué)模擬相結(jié)合進(jìn)行綜合研究。

2 設(shè)計(jì)模型

稠油熱采儲層與技術(shù)集成模擬是以成熟的注汽技術(shù)、儲層動力學(xué)和舉升過程優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)的。由于采用隱式井底流動壓力進(jìn)行油藏動態(tài)模擬，因此在油井生產(chǎn)過程中首先要確定產(chǎn)液量和井底流動壓力，在注汽前要確定井底蒸汽的干度和注汽量。油藏模擬可以自動計(jì)算井底流量壓力、生產(chǎn)指數(shù)、注水指數(shù)等參數(shù)。因此，重油熱回收技術(shù)集成的設(shè)計(jì)是如何提供井口蒸汽干燥和注汽速度獲得模擬儲層注蒸汽過程的動態(tài)模擬，以及如何提供仿真結(jié)果的井底流動壓力和流體生產(chǎn)起重過程（這些參數(shù)是由人類在單獨(dú)的設(shè)計(jì)）。根據(jù)注采工藝設(shè)計(jì)和油藏模擬技術(shù)的特點(diǎn)，綜合設(shè)計(jì)模型由以下耦合方程組成： 在模擬過程中，井底流壓變量、注汽時(shí)和生產(chǎn)時(shí)計(jì)算公式如下所示：

式中：M1 為注汽期間油藏模擬算子模型；σ 為油藏模擬變量，包括油藏壓力、溫度、飽和度、各相各組分的摩爾分?jǐn)?shù)；PI 為注汽時(shí)井底流動壓力，MPa；X 為注汽時(shí)井底蒸汽干度；M2 為生產(chǎn)過程中的油藏模擬算子模型；PO 為生產(chǎn)過程中的井底流動壓力，MPa；q 為生產(chǎn)過程中的日產(chǎn)液量，t/d。當(dāng)已知井底流動壓力、注汽速度和井口干度時(shí)，井底蒸汽干燥度和注汽井筒模擬變量可以通過試射法得到

式中： 算子模型m3 為模擬注汽過程；α 是模擬變量為注汽井筒，包括蒸汽壓力，溫度，干度等，當(dāng)井底壓力和生產(chǎn)指數(shù)、產(chǎn)液量是已知的，利用試射法可以得到油井產(chǎn)液量和井筒舉升模擬量算子表示為

式中：算子模型M4 為模擬井筒舉升工藝；模擬變量β 為井筒舉升，包括井筒壓力、溫度等，對每種算法進(jìn)行調(diào)整，通過油藏模擬、注汽工藝設(shè)計(jì)和筒舉升設(shè)計(jì)得到σ，α，β 參數(shù)。Pi，Po，x，Q 的主要參數(shù)與注采過程和油藏動態(tài)相匹配，并采用同時(shí)求解的方法求解。式（1）-（4）輸入模型結(jié)構(gòu)、性能、注汽油管注汽量、井口蒸汽干燥速度、油藏壓力、溫度、孔隙度、滲透率、飽和度和通過對舉升工藝管柱的結(jié)構(gòu)、泵深、泵徑、沖程、井口油壓等參數(shù)的計(jì)算，可以同時(shí)模擬出注汽過程、油藏動態(tài)和井筒舉升工藝。通過對注采工藝系統(tǒng)的效率分析和油田產(chǎn)量變化規(guī)律的研究，可以優(yōu)化油藏工程方案和注采工藝，最大限度地提高注采系統(tǒng)的采油效率。這種綜合設(shè)計(jì)方法不僅充分利用了現(xiàn)有注汽工藝、油藏動態(tài)和舉升工藝設(shè)計(jì)技術(shù)，而且保證了注采工藝與油藏動態(tài)的耦合匹配[3]。

3 應(yīng)用效果分析

將稠油熱采儲層與工藝一體化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于紅柳、孤島、濱南、河口等油田稠油區(qū)塊的雙低單元綜合治理及勝利油區(qū)重點(diǎn)試油試采井，優(yōu)化設(shè)計(jì)達(dá)到95% 以上。如521 塊油藏厚度大、層薄、凈總比小，影響油藏的發(fā)育。以52-22 井為例，從館陶組6 層注入18．5米。為了提高生產(chǎn)井的影響，建立了油藏與工藝一體化模型，并對第一周期生產(chǎn)動態(tài)進(jìn)行了模擬。在此基礎(chǔ)上，利用綜合模型研究了注汽過程中井筒舉升過程與油藏動態(tài)的關(guān)系，以及油井產(chǎn)量的預(yù)測效果。在注汽過程中，儲層壓力、含水飽和度和相對滲透率的連續(xù)變化影響注汽壓力，注汽壓力的變化對井底蒸汽干度有影響。因此，即使井口蒸汽干度不變，井底蒸汽干度也會因儲層動態(tài)的影響而發(fā)生變化，這必然會影響油井的生產(chǎn)。如果不能考慮注汽過程隨注汽時(shí)間的變化，可以考慮注汽過程的動態(tài)變化。

4 結(jié)語

稠油熱采注采一體化設(shè)計(jì)技術(shù)建立了稠油熱采、生產(chǎn)過程和油藏動態(tài)的綜合耦合設(shè)計(jì)模型，確定了注汽過程、井筒采出過程與油藏動態(tài)之間的關(guān)系?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，一體化設(shè)計(jì)方案更符合油田實(shí)際情況，結(jié)果更具針對性和可操作性。