基于機理研究的稠油蒸汽吞吐可行性評價
——以旅大27-2油田為例

高旺來

(中國石油大學 石油工程教育部重點實驗室， 北京 102249)

旅大27-2油田冷采試采表現(xiàn)為開發(fā)見水早，采出程度低，后期含水迅速升高。

熱采是陸上稠油油藏開發(fā)的主要方式。對于海上稠油油田由于平臺空間限制、加之熱采成本高，這方面的研究起步較晚。目前文獻中海上稠油油藏熱采開發(fā)效果的評價主要以礦場先導試驗分析和數(shù)值模擬分析方法為主[1-5]，而開采機理和實驗研究方面的成果較少，使得注氣參數(shù)的設計缺乏科學性。

為了評價海上稠油油藏蒸汽吞吐開發(fā)效果，指導后期方案調整方向，從儲層物性特征、原油高溫降黏效果、原油蒸汽蒸餾效果、注氣溶解性、注氣溶漲性、注氣對原油黏度影響、多周期蒸汽吞吐模擬等機理方面進行實驗研究。

1 油田概況

旅大27-2油田位于渤海東部，自上而下發(fā)育明化鎮(zhèn)組、館陶組和東營組三套含油層系。稠油主要分布在明化鎮(zhèn)組下段、館陶I油組，該區(qū)塊LD27-2-7井地面原油黏度(50 ℃)為1 541 mPa·s，油層分布明顯受構造控制，油藏類型屬于具多套油水系統(tǒng)的層狀構造油藏。

2 儲層非均質性

旅大27-2油田砂體分布受構造控制，館陶組大部分單元以塊狀底水油藏為主。而明化鎮(zhèn)組受巖性、構造等多重因素制約，主要以巖性-構造油藏為主。表1為旅大27-2油田明化鎮(zhèn)組各油組滲透率統(tǒng)計結果。

表1 明化鎮(zhèn)組各油組平均滲透率 單位：10-3μm2

從表1可以發(fā)現(xiàn)，該油藏儲層滲透率范圍為45.4×10-3～2 110×10-3μm2，平均滲透率為1 319.5×10-3μm2。平面上和縱向上滲透率分布不均勻，平面上滲透率級差在7.2倍，突進系數(shù)為9.8倍,變異系數(shù)為1.3，均勻系數(shù)為0.35。縱向滲透率級差在9.8倍，突進系數(shù)為10.7倍，變異系數(shù)為1.7，均勻系數(shù)為0.51。在縱向上、橫向上、層內及層間表現(xiàn)出較強的非均質性。從含水率公式[式(1)]可以得到以下認識：在注水冷采過程，強非均質性和高的油水黏度比會加劇注水推進的不均勻，造成平面和縱向波及系數(shù)低驅油效率低，含水上升快，這與冷采試采得到的結果相一致。為了提高開發(fā)效果，應盡量降低原油黏度，或增加注入流體的黏度，并采取合理劃分層系或堵水調剖手段等措施提高開發(fā)效果。

(1)

式中：fw為含水率；K為有效滲透率；μ為黏度；下標o和w分別代表油相和水相。

3 溫度對原油性質的影響

3.1 原油黏溫特性

蒸汽注入油層使原油黏度大幅度下降，這一黏溫敏感特性是稠油熱采的主要機理[6]。圖1為旅大27-2油田27-2-7井原油樣品的黏溫實驗結果。實驗測定采用德國HAAKE VT550型旋轉黏度計及MV-DIN同軸圓筒測定系統(tǒng)。控溫采用德國進口HAAKE F8型精密控溫油浴進行溫度控制，控溫精度為0.1 ℃。

圖1 原油黏溫關系曲線

旅大27-2油田油藏溫度約為56 ℃，由圖1可知，在油藏溫度條件原油黏度約為1 126 mPa·s，溫度升到70 ℃的黏度約為386 mPa·s，在100 ℃原油黏度為84 mPa·s，當溫度超過100 ℃，溫度對原油黏度的影響減小。由此可見，當注入流體溫度超過100 ℃，再提高注入流體溫度對原油的降黏作用沒有意義。

3.2 原油蒸餾效率

蒸汽蒸餾是稠油注蒸汽開采提高采收率的另一個重要機理[6]。蒸汽蒸餾評價試驗主要有靜態(tài)蒸餾實驗和動態(tài)蒸餾實驗，但以上兩種實驗精度不高，不同學者研究結果變化范圍較大[6-10]。本文研究過程采用了色譜模擬蒸餾法，實驗結果如圖2所示。從圖2可以看出，旅大27-2油田原油初餾點較高，約為203.6 ℃。蒸餾效率在270 ℃約為5%，312 ℃約為10%，344 ℃約為15%。旅大27-2油田先導實驗[1]注入流體溫度在200～250 ℃，在燜井后產(chǎn)出過程，隨著井筒溫度降低，會產(chǎn)生冷凝作用，蒸汽蒸餾效應將進一步減弱。

4 原油注氣降黏和溶脹效應

油藏原油溶解氣油比與油藏原油性質有關，也與開采壓力有關。當?shù)貙訅毫Υ笥陲柡蛪毫r，原油的氣油比等于原始溶解氣油比。當?shù)貙訅毫π∮陲柡蛪毫r，原油溶解氣油比隨開采壓力的降低而減小。為了分析旅大原油對天然氣的溶解性、溶解氣油比對原油黏度的影響，進行了PVT實驗。圖3為注氣綜合實驗曲線。

圖3 注氣高壓物性曲線

旅大27-2-7井原始地層壓力為11.4 mPa，飽和壓力為6.7 MPa，原始溶解氣油比為8.3 m3/m3。從圖3可以看出，飽和壓力下原油黏度約為581 mPa·s，而脫氣油黏度達到1 861 mPa·s，為飽和壓力下含氣原油黏度的3.2倍。飽和壓力下原油體積系數(shù)為1.062，脫氣原油體積系數(shù)為1.023，飽和壓力下，溶解天然氣的原油體積約增加了6.2%。由此可見，原油中溶解一定量天然氣不僅增加地層彈性能，而且降粘效果明顯，如果壓力控制在飽和壓力附近，可以形成泡沫油，將更有利于降低稠油流動阻力，提高稠油的采收率[11]。

5 蒸汽吞吐模擬實驗

為了研究旅大27-2油田蒸汽吞吐開發(fā)特征，分別進行220、240、260 ℃3種條件5個周期一維模型原油天然氣輔助蒸汽吞吐模擬實驗，實驗結果如圖4所示。早期由于蒸汽腔沒有形成，蒸汽注入能力有限，隨著注入周期增加，蒸汽腔擴大，蒸汽注入能力逐步提高。

圖4 蒸汽吞吐模擬實驗曲線

6 結論

1)旅大27-2油田儲層非均質較強，冷采過程油水黏度比大是造成含水上升快的重要原因。

2)熱采過程，當溫度大于100 ℃，溫度對原油黏度降低不明顯；該區(qū)塊原油初餾點高，200 ℃以下，原油蒸餾效應基本不存在。

3)注氣實驗表明，當原油中含有一定天然氣，不僅具有明顯降黏效果，而且可增加地層彈性能，有利于原油流動。

4)蒸汽吞吐模擬實驗表明，蒸汽吞吐早期，吸氣能力不高，隨著蒸汽吞吐周期增加，吸氣能力逐漸增加，實驗周期產(chǎn)油量在第3周期達到最大值。

綜合以上實驗結果，建議天然氣輔助蒸汽吞吐，綜合高溫降黏、氣體溶解降黏、降低界面張力、增加地層彈性能、強化深部換熱、泡沫油形成條件等機理來優(yōu)化注氣參數(shù)，提高開采效益。