影響水平井蒸汽驅(qū)效果地質(zhì)因素分析

李 卉 李春蘭 趙啟雙 衛(wèi) 敏 李 奔

摘要:以遼河油田某區(qū)塊稠油油藏為例,通過數(shù)值模擬方法,系統(tǒng)研究了各種地質(zhì)因素(地層傾角、滲透率、初始含油飽和度、油層厚度、油層深度和原油黏度)對水平井蒸汽吞吐轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)的轉(zhuǎn)驅(qū)時機以及對水平井蒸汽驅(qū)開發(fā)效果的影響。分析結(jié)果表明,影響較大的因素是初始含油飽和度、油層厚度以及原油黏度。該研究可為篩選稠油油藏水平井蒸汽驅(qū)開發(fā)的地質(zhì)條件提供可靠的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞:稠油油藏;水平井;蒸汽吞吐;蒸汽驅(qū);地質(zhì)因素;轉(zhuǎn)驅(qū)時機

中圖分類號:TE33文獻標(biāo)識碼:A

引 言

近年來,遼河油田水平井產(chǎn)能所占比例不斷提高[1]。稠油油藏水平井多采用蒸汽吞吐開發(fā),水平井蒸汽驅(qū)技術(shù)是水平井蒸汽吞吐后首選的接替開發(fā)方式[2]。利用油藏數(shù)值模擬方法,以遼河油田某稠油區(qū)塊物性參數(shù)為基礎(chǔ),采用水平段長度為300 m的水平井,系統(tǒng)研究了地質(zhì)因素對蒸汽吞吐轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)的轉(zhuǎn)驅(qū)時機以及對水平井蒸汽驅(qū)開發(fā)效果的影響。影響水平井蒸汽驅(qū)熱采的地質(zhì)因素較多,主要探討了油藏特點(如傾角、滲透率、厚度等)和原油性質(zhì)(如黏度)的影響[3],提出了水平井蒸汽驅(qū)開發(fā)合理的地質(zhì)條件[4]。

1 地層傾角的影響

地層傾角是蒸汽熱采的影響因素之一。隨著地層傾角的增大,蒸汽超覆增大,蒸汽吞吐效果變差[5]。因此,模擬不同的地層傾角對水平井蒸汽驅(qū)開發(fā)效果的影響很有必要。根據(jù)目前地層傾角的實際情況,設(shè)計地層傾角分別為0、5、10、15、20、25°,進行模擬計算。不同地層傾角對應(yīng)的合理轉(zhuǎn)驅(qū)時機、蒸汽驅(qū)5 a的累計產(chǎn)油、采出程度和累計油汽比見表1。

表1看出:傾角的增大,轉(zhuǎn)驅(qū)時機增大;傾角從0°變化到25°,累計產(chǎn)油量、采出程度和累計油汽比均呈現(xiàn)遞減的趨勢。分析原因為:地層傾角的增加對蒸汽熱采不利,傾角越大,蒸汽的重力超覆越嚴重,熱利用率越低,水平井蒸汽驅(qū)開發(fā)效果越差。

2 滲透率和初始含油飽和度的影響

2.1 滲透率的影響

隨著地層滲透率的增大,流體在地下的滲流阻力變小,井間熱連通時間變小,蒸汽吞吐的開發(fā)效果變好。因此,對于不同的地層滲透率存在不同的合理轉(zhuǎn)驅(qū)時機。原油黏度為3×10⁴mPa?s時,模擬研究了滲透率分別為500×10^-3、1 000×10^-3、1 500×10^-3、2 000×10^-3、2 500×10^-3μm²時的合理轉(zhuǎn)驅(qū)時機(圖1)。不同滲透率在合理轉(zhuǎn)驅(qū)時機下蒸汽驅(qū)5 a的累計產(chǎn)油、采出程度和累計油汽比變化見表2。

由圖1和表2可以看出:地層滲透率增大,轉(zhuǎn)驅(qū)時機(周期)減小;地層滲透率增大,對應(yīng)的累計產(chǎn)油量逐漸增加,增加幅度逐漸平緩,累計油汽比和采出程度也呈現(xiàn)逐漸遞增趨勢。分析原因為:油層滲透率越大,地層流體滲流阻力越小,流動能力越強,開發(fā)效果越好。

2.2 初始含油飽和度的影響

水平井蒸汽驅(qū)過程中,油層初始含油飽和度對采收率影響大。模擬初始含油飽和度分別為0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8時的開發(fā)效果,確定不同含油飽和度對應(yīng)的合理轉(zhuǎn)驅(qū)時機。模擬結(jié)果表明:初始含油飽和度為0.3、0.4、0.5時,對應(yīng)的合理轉(zhuǎn)驅(qū)時機為第8周期;初始含油飽和度為0.6、0.7、0.8時,對應(yīng)的合理轉(zhuǎn)驅(qū)時機為第9周期。不同初始含油飽和度在合理轉(zhuǎn)驅(qū)時機下蒸汽驅(qū)5 a累計產(chǎn)油、采出程度和累計油汽比模擬結(jié)果見表3。

由表3看出:初始含油飽和度從0.3增加到0.8,對應(yīng)的累計產(chǎn)油遞增,采出程度和累計油汽比同樣出現(xiàn)遞增的趨勢。分析原因為:含油飽和度增加將降低蒸汽驅(qū)的熱損失,大部分熱量將用于加熱原油,蒸汽熱利用率提高;原始含油飽和度越低,原始含水飽和度相應(yīng)越高,從而使注入的熱量過多地消耗在對地層水的加熱上,熱利用效率降低。

3 油層厚度和油層深度的影響

3.1 油層厚度的影響

油層厚度越大,凈總比越大,蒸汽熱采的熱利用率越高。模擬油層厚度分別為2、3、5、8、10、12、15、18、20、25、30、35 m的開發(fā)效果,確定轉(zhuǎn)驅(qū)時機和油層厚度的關(guān)系(圖2)。不同厚度在對應(yīng)合理轉(zhuǎn)驅(qū)時機下蒸汽驅(qū)5 a的累計產(chǎn)油、采出程度和累計油汽比變化趨勢見表4。

由表4看出:隨著油層厚度增大,對應(yīng)的累計產(chǎn)油逐漸增加。當(dāng)油層厚度大于20 m時,增加趨勢變緩;累計油汽比同樣出現(xiàn)逐漸遞增的趨勢,而采出程度則表現(xiàn)為先增加、后減小的趨勢。分析原因為:油層厚度與熱采效果的敏感關(guān)系在厚度小于20 m時較明顯。當(dāng)油層厚度大于20 m以后,繼續(xù)增加油層厚度,油汽比和產(chǎn)油能力增加的幅度變小,單位厚度采油量下降。說明油層厚度太大時,油層縱向動用程度不均勻,部分厚度動用較差[6]。

3.2 油層深度的影響

油層深度增大,地層壓力增大,井底壓力降低,井底蒸汽干度降低,蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)效果變差[7]。因此,不同的油層深度對應(yīng)不同的合理轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)時機。選擇油層深度分別為600、800、1 000、1 200、1 400、1 600、1 800、1 900 m進行模擬計算(圖3)。油層厚度在對應(yīng)合理轉(zhuǎn)驅(qū)時機下蒸汽驅(qū)5 a的累計產(chǎn)油、采出程度和累計油汽比變化趨勢見表5。

由表5可知:油層深度從600 m增加到1 900 m,對應(yīng)累計產(chǎn)油遞減,累計油汽比和采出程度也出現(xiàn)遞減趨勢。分析原因為:油藏埋藏越深,油藏壓力越高,注汽時井底壓力必須大于地層壓力,而地層壓力越高,蒸汽干度越不容易提高。油層越深,在注蒸汽過程和采油過程中,井筒熱損失增加,熱利用率低,注入油層蒸汽干度降低,乃至變成熱水吞吐和熱水驅(qū)。因此,油層深度越深,開發(fā)效果越差[8]。

4 原油黏度的影響

原油黏度增大,流體在地下滲流的阻力增大,蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)效果變差[9]。因此,對于不同黏度的原油存在不同的合理轉(zhuǎn)驅(qū)時機。選擇原油黏度分別為0.2×10⁴、0.5×10⁴、1.0×10⁴、2.0×10⁴、3.0×10⁴、5.0×10⁴、10.0×10⁴、15.0×10⁴mPa?s進行模擬計算,確定不同黏度原油的合理轉(zhuǎn)驅(qū)時機(圖4)。

由表6可以看出:原油黏度從0.5×10⁴mPa?s增加到15.0×10⁴mPa?s,對應(yīng)的累計產(chǎn)油遞減,累計油汽比和采出程度也出現(xiàn)遞減的趨勢。分析原因為:原油黏度越大,使其具有流動性需要的熱量越多,開采越困難;原油黏度越大,地層流體滲流阻力越大,滲流能力越差,開發(fā)效果越差。

5 結(jié) 論

(1) 地層傾角對稠油熱采有一定的影響。隨著傾角的增大,轉(zhuǎn)驅(qū)時機增大;傾角逐漸增大時,累計產(chǎn)油量、采出程度和累計油汽比均出現(xiàn)遞減趨勢。

(2) 水平井蒸汽驅(qū)的累計產(chǎn)油量、累計油汽比及采出程度隨著滲透率的增大而增加;含油飽和度的影響與滲透率的影響一致,但轉(zhuǎn)驅(qū)時機有一定的區(qū)別。

(3) 油層厚度增大,轉(zhuǎn)驅(qū)時機增大,基本呈直線關(guān)系。油層厚度增大,對應(yīng)累計產(chǎn)油增加,累計油汽比也出現(xiàn)遞增趨勢,而采出程度則表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢;油層深度增加,對應(yīng)累計產(chǎn)油量減少,累計油汽比和采出程度也出現(xiàn)遞減趨勢。

(4) 原油黏度增加,合理轉(zhuǎn)驅(qū)時機增大,對應(yīng)累計產(chǎn)油量減少,累計油汽比和采出程度也出現(xiàn)遞減的趨勢。

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編輯 姜 嶺