過(guò)熱汽驅(qū)提高稠油油藏采收率應(yīng)用實(shí)踐與認(rèn)識(shí)

張川 文發(fā)旺 歐陽(yáng)云麗 徐金華 宿云國(guó)(中國(guó)石油新疆油田新港公司，新疆 克拉瑪依834000)

K 油田J 區(qū)Q 組油藏平均埋深240m，砂體厚度平均38.0m，油層厚度平均13.9m。油層縱向分布集中，平面連片分布，孔隙度平均30%，滲透率平均1780×10-3μm2，屬特高孔、高滲儲(chǔ)層。原油粘溫反應(yīng)敏感，當(dāng)溫度從20℃上升到50℃時(shí)，原油粘度可從5000mPa·s 下降到400mPa·s 左右。Q 組油藏先后經(jīng)歷了濕蒸汽吞吐開(kāi)發(fā)、濕蒸汽基礎(chǔ)井網(wǎng)蒸汽驅(qū)及加密井網(wǎng)蒸汽驅(qū)階段，油藏階段采出程度47.93%，其中常規(guī)汽驅(qū)階段采出程度30.19%。2011 年10 月轉(zhuǎn)入過(guò)熱蒸汽驅(qū)開(kāi)發(fā)后，階段提高采收率7%。本文通過(guò)在過(guò)熱蒸汽提高采收率機(jī)理認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，分析了淺層稠油油藏常規(guī)蒸汽驅(qū)后過(guò)熱汽驅(qū)的開(kāi)發(fā)效果，并提出改善效果的認(rèn)識(shí)。

1 過(guò)熱蒸汽提高采收率機(jī)理研究

過(guò)熱蒸汽是水的一種特殊狀態(tài)，即溫度高于相應(yīng)壓力下飽和溫度的蒸汽，超過(guò)的溫度值稱(chēng)為過(guò)熱度。其提高采收率機(jī)理與常規(guī)蒸汽既有相同之處，又有其特別之處。

（1）高溫降粘、熱膨脹作用。過(guò)熱蒸汽的熱焓比濕蒸汽高，因此蒸汽腔內(nèi)溫度高，降粘作用、熱膨脹作用強(qiáng)，降低了油水流度比和原油的滲流阻力，有利于提高蒸汽波及體積。

（2）蒸餾作用強(qiáng)，驅(qū)油效率高

與普通濕蒸汽相比，過(guò)熱蒸汽熱焓和比容值都高，蒸餾作用強(qiáng)。采用一維填砂管模型巖心驅(qū)替裝置，填砂管內(nèi)徑為25mm，長(zhǎng)度為370mm，20℃原油粘度380mPa·s 實(shí)驗(yàn)是在250℃的相同溫度下，在熱水驅(qū)的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)飽和蒸汽驅(qū)、再轉(zhuǎn)過(guò)熱蒸汽驅(qū)的實(shí)驗(yàn)?？刂乞?qū)替速度為2.609mL/min。

（3）過(guò)熱蒸汽與原油間的水熱裂解反應(yīng)

與過(guò)熱蒸汽作用后，原油的物理性質(zhì)發(fā)生了顯著變化：反應(yīng)后飽和烴與芳香烴增加，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量降低，反應(yīng)后原油中的碳原子含量降低，氫原子含量明顯增加，硫原子含量減小，表明發(fā)生了明顯的水熱裂解反應(yīng)。

2 過(guò)熱汽驅(qū)開(kāi)發(fā)效果分析

（1）注汽井井下技術(shù)狀況改善

據(jù)4口井溫度-壓力曲線測(cè)試結(jié)果分析，各井吸汽井段均為過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱度12℃-60℃，井底蒸汽干度達(dá)到100%。其中9133井底壓力壓力0.19Mpa，平均溫度139℃，過(guò)熱度15℃；9016井底壓力平均為0.25MPa，平均溫度171℃，過(guò)熱度35℃；9016井底壓力0.62MPa，平均溫度225℃，過(guò)熱度60℃；9025井平均壓力0.96MPa，平均溫度191℃，過(guò)熱度12℃（圖1）。

圖1 實(shí)測(cè)注汽井底溫度-壓力曲線圖

（2）生產(chǎn)井生產(chǎn)平穩(wěn)

由于是常規(guī)蒸汽驅(qū)后期轉(zhuǎn)為過(guò)熱蒸汽驅(qū)，因此其整體受效比較溫和，未出現(xiàn)明顯的產(chǎn)量波動(dòng)和含水波動(dòng)。產(chǎn)液水平先下降后平穩(wěn)，產(chǎn)油水平保持平穩(wěn)，含水未發(fā)生顯著變化（圖2）。

圖2 過(guò)熱蒸汽驅(qū)區(qū)域生產(chǎn)運(yùn)行曲線

油量絕對(duì)遞減率呈階梯式下降狀態(tài)，注汽后平均遞減率6.0%，較2009-2011年平均遞減率下降5.2%（圖3）。

圖3 過(guò)熱蒸汽驅(qū)區(qū)域油量絕對(duì)遞減率變化曲線

通過(guò)對(duì)比區(qū)域單井生產(chǎn)變化（圖4），產(chǎn)量上升井184口，產(chǎn)量下降井51口，過(guò)熱蒸汽驅(qū)后，單井產(chǎn)能上升，遏制了產(chǎn)量遞減的趨勢(shì)。兩類(lèi)井都進(jìn)入產(chǎn)量穩(wěn)定期，產(chǎn)量上升井目前單井產(chǎn)能0.8t/d，產(chǎn)量下降井目前單井產(chǎn)能0.45t/d。

圖4 過(guò)熱蒸汽驅(qū)區(qū)域單井產(chǎn)能分類(lèi)曲線

（3）動(dòng)用程度變化

J1區(qū)9117井的井溫剖面，2014年、2015年保持溫度峰值未發(fā)生上升，但溫度峰值先變寬后變窄，2014年峰值變寬，表明過(guò)熱蒸汽擴(kuò)大了蒸汽腔范圍，到2015年變窄，分析是形成了過(guò)熱蒸汽竄擾通道；9042 井的井溫剖面反映出，峰值深度下移5m（圖5），動(dòng)用程度增加。

圖5 井溫剖面變化曲線

（4）流體性質(zhì)變化

過(guò)熱蒸汽驅(qū)后，在流體性質(zhì)監(jiān)測(cè)的10口井中有5口井原油粘度上升，5口井原油粘度下降。原油粘度上升的5口井，原油粘度由2000mPa.s 上升到10000mPa.s 以上，表明通過(guò)注入蒸汽干度的提高，有效提高了地下難動(dòng)用原油的流動(dòng)性。5 口井原油粘度下降，表明前期汽驅(qū)生產(chǎn)時(shí)，井間的未動(dòng)用原油參與流動(dòng)，過(guò)熱蒸汽有效的提高了蒸汽的波及范圍。

3 取得的認(rèn)識(shí)

過(guò)熱蒸汽在哈薩克斯坦鹽上油田和河南井樓油田的應(yīng)用取得了較好的開(kāi)發(fā)效果。分析其應(yīng)用條件發(fā)現(xiàn)，對(duì)于過(guò)熱蒸汽驅(qū)而言，適合的轉(zhuǎn)驅(qū)時(shí)機(jī)和過(guò)熱度對(duì)開(kāi)發(fā)效果和經(jīng)濟(jì)效益影響較大。

（1）轉(zhuǎn)驅(qū)時(shí)機(jī)

數(shù)值模擬研究結(jié)果表明，及早轉(zhuǎn)為過(guò)熱汽驅(qū)有利于提高采油速度，獲得較高的階段采收率。河南井樓油田是在蒸汽吞吐5-6輪后轉(zhuǎn)為過(guò)熱蒸汽驅(qū)，取得了比較理想的驅(qū)替效果，過(guò)熱蒸汽驅(qū)蒸汽的波及范圍占到井組面積的25%，是濕蒸汽的4.1倍。采收率也較濕蒸汽提高8.3%。本區(qū)域是在常規(guī)蒸汽驅(qū)后轉(zhuǎn)為過(guò)熱蒸汽驅(qū)，雖然錯(cuò)過(guò)了最佳轉(zhuǎn)驅(qū)時(shí)機(jī)，但過(guò)熱蒸汽的特殊性質(zhì)仍可大幅降低殘余油飽和度、擴(kuò)大蒸汽波及體積。

（2）過(guò)熱度

過(guò)熱蒸汽進(jìn)入地層后的變化過(guò)程可分為過(guò)熱度消耗和蒸汽干度消耗2 個(gè)階段。在注汽壓力一定的情況下，過(guò)熱蒸汽的溫度越高，過(guò)熱度越大，過(guò)熱度消耗階段（過(guò)熱蒸汽→干飽和蒸汽）在油層中持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)，加熱范圍也越大。在相同壓力下，得到過(guò)熱蒸汽需要消耗的能源要多于飽和蒸汽。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)在一定壓力條件下飽和蒸汽與過(guò)熱蒸汽的焓值差別并不十分明顯，因此從經(jīng)濟(jì)性角度來(lái)看，過(guò)熱度不宜太高。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）過(guò)熱蒸汽驅(qū)可以在常規(guī)蒸汽驅(qū)后繼續(xù)提高采收率，但提高幅度有限。主要通過(guò)擴(kuò)大蒸汽波及體積、提高驅(qū)油效率、降低殘余油飽和度等機(jī)理提高采收率。

（2）常規(guī)蒸汽驅(qū)后過(guò)熱蒸汽驅(qū)生產(chǎn)溫和平穩(wěn)，未出現(xiàn)明顯的產(chǎn)量波動(dòng)，階段性不明顯。產(chǎn)油量保持穩(wěn)定，含水波動(dòng)小。

（3）選擇適宜的轉(zhuǎn)驅(qū)時(shí)機(jī)和過(guò)熱度，并配合調(diào)整技術(shù)可以大幅提高油藏最終采收率。