稠油開采過程中蒸汽技術(shù)的實(shí)踐要點(diǎn)

于彩英(中國石油新疆油田分公司重油開發(fā)公司，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引言

近幾年，隨著人們對稠油利用的大力關(guān)注，稠油開采項(xiàng)目逐步推進(jìn)。因稠油具有較強(qiáng)特殊性，與“稀油”開采存在較大差異，在開采階段存在原油黏度大、油層壓力低、地層溫度低等諸多挑戰(zhàn)，采收率始終維持在較低的水平。因此，為滿足稠油開采的需要，對蒸汽技術(shù)的實(shí)踐進(jìn)行研究非常必要。

1 項(xiàng)目情況

某油田位于盆地南部東南隆起區(qū)II號構(gòu)造上，主要開發(fā)目的層為齊古組油層，頂層埋深為100～200 m，油層平均有效厚度為13.4 m。該油田為特稠稠油油藏，20 ℃時地面脫氣油黏度平均21 097 mPa·s；50 ℃時原油黏度平均1 746 mPa·s。原始地層壓力在1.8 MPa，地層壓力系數(shù)在1.026左右，平均滲透率約2.025 μm，平均孔隙率約31.7%，儲量動用程度為31.7%。整體具有儲層埋藏淺、油層薄、黏度大、高孔高滲、低溫低壓、溫度敏感性強(qiáng)的特征。

2 稠油開采過程中蒸汽技術(shù)的實(shí)踐要點(diǎn)

2.1 蒸汽吞吐

蒸汽吞吐主要是依靠油層天然能量將降低黏度之后的原油驅(qū)動到井底。即依據(jù)特定周期向油井口注入定量蒸汽后“燜井”，隨后開井產(chǎn)油[1]。注汽時，地層可以劃分為蒸汽帶、熱水帶、冷水帶三個帶，在熱對流機(jī)理下將蒸汽的熱焓向油層傳遞，而油層的部分熱量傳遞給頂?shù)咨w層。在熱量傳遞過程中，隨著溫度的升高，原油黏度以及油水界面張力、巖石孔隙體積會下降[2]。同時伴隨著高溫高速蒸汽沖刷過程，近井儲層井筒周邊鉆井液污染會減小甚至解除，促使油的產(chǎn)出量提升。蒸汽吞吐的注入熱量僅可保證井筒周邊一定范圍內(nèi)的油層加熱，加熱半徑在10.00 m以上、30.00 m以下，最大不會超過50.00 m，僅能滿足各油井周邊油層原油需要。

蒸汽吞吐技術(shù)適用于流動性差、泄油半徑小、采油量少、吞吐周期短、凈總厚度比(油藏有效厚度與油藏總厚度之比)大于0.4的油藏。具體流程如圖1所示。

圖1 蒸汽吞吐技術(shù)實(shí)踐流程

如圖1所示，在蒸汽吞吐技術(shù)實(shí)踐過程中，首先，技術(shù)人員依據(jù)套管法蘭、套管短節(jié)與套管內(nèi)徑相同點(diǎn)原則安裝注汽井口裝置；其次，技術(shù)人員應(yīng)在丈量、核算油補(bǔ)距、套補(bǔ)距的基礎(chǔ)上，結(jié)合《常規(guī)修井作業(yè)規(guī)程 第5部分：井下作業(yè)井筒準(zhǔn)備》(SY/T 5587.5-2018)的要求進(jìn)行通井操作。通井操作到人工井底上后，上提油管促使油管尾部與人工井底相距1.25 m。同時利用洗井液代替泥漿，依據(jù)每小時25.00 m3的速度排放；再次，結(jié)合測井內(nèi)容，貫徹步調(diào)一致、平穩(wěn)起下的原則，用手扶正儀器開始測井。在測井結(jié)果與要求相符后，以下光油管管柱為主要工具，經(jīng)正循環(huán)方式向井筒內(nèi)分段均勻填砂。在填砂后，向上提拉管柱至規(guī)定砂面上，沉砂后探砂面至砂面深度達(dá)到設(shè)計要求。在填砂結(jié)束后，結(jié)合《常規(guī)修井作業(yè)規(guī)程 第5部分：井下作業(yè)井筒準(zhǔn)備》的要求進(jìn)行刮削套管、射孔、防砂、探?jīng)_砂及沖砂操作；最后，根據(jù)設(shè)計要求下注汽管柱，調(diào)整套管試壓大約在6.00 MPa，坐封合格后擠破乳劑并進(jìn)行壓井操作。在壓井操作結(jié)束后起注汽管柱，按要求執(zhí)行下泵及試抽投產(chǎn)操作。需要注意的是，在井筒內(nèi)存在稠油且下油管遇到阻礙時，應(yīng)選擇小于套管內(nèi)徑5.00 mm的刮蠟器通井刮油并進(jìn)行分段熱洗井。

2.2 蒸汽輔助重力泄油

蒸汽輔助重力泄油是一種大面積用于稠油特別是超稠油油藏開采中的技術(shù)，主要通過注汽井注入高溫蒸汽達(dá)到提升地層溫度的目的。在提升地層溫度的過程中降低地層中原油黏度，配合重力作用泄油到注汽井下方生產(chǎn)井。在蒸汽輔助重力泄油應(yīng)用過程中，布井方式是重中之重，關(guān)乎技術(shù)應(yīng)用效果。當(dāng)前蒸汽輔助重力泄油大多選擇生產(chǎn)井與注汽井平行的雙水平布井方式。即在油藏底部分布水平生產(chǎn)井，在水平生產(chǎn)井上部布置注汽井，兩口水平井雖然同時位于油層底部但上下之間距離為12.00 m。進(jìn)而選擇與產(chǎn)油方向相反的方向注入蒸汽，即從水平井段趾部注入蒸汽，相應(yīng)位置也負(fù)責(zé)流體的采出。

在蒸汽輔助重力泄油技術(shù)應(yīng)用階段，因地層本身非均質(zhì)性，極易出現(xiàn)汽竄、含水量上升、熱利用率低等問題?；诖?，在氣體或化學(xué)添加劑或溶劑輔助下開展蒸汽輔助重力泄油技術(shù)實(shí)踐。其中氣體輔助主要是在該技術(shù)應(yīng)用過程中加入氮?dú)?、二氧化碳、煙道氣、空氣作為輔助，形成隔熱層，提高熱量利用效率。同時維持系統(tǒng)壓力比處于均衡的水平，保證流度比與要求相符。特別是在氮?dú)庾⑷牒螅蟹植荚谡羝簧喜啃纬梢粋€阻礙熱量向頂部傳遞的隔熱層，引導(dǎo)蒸汽腔在橫向擴(kuò)展，提高稠油開采率。

2.3 蒸汽驅(qū)

相較于蒸汽吞吐先向油井內(nèi)注入蒸汽后燜井再開井生產(chǎn)模式，蒸汽驅(qū)采油主要是在蒸汽吞吐開采稠油油藏之后，基于進(jìn)一步提高稠油采收率的目的，針對油井與油井之間仍然存在的大量死油區(qū)，由注入井連續(xù)不間斷地向油層內(nèi)注入高干度蒸汽。利用高干度蒸汽在地層內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃黧w過程中加熱油層作用，在降低地層原油黏度的同時將原油驅(qū)趕到生產(chǎn)井周邊并被開采到地面上。

與蒸汽輔助重力泄油類似的是，蒸汽驅(qū)技術(shù)長時間應(yīng)用過程中會受全油層段籠統(tǒng)射孔開發(fā)干擾，限制蒸汽腔有效擴(kuò)展變大，進(jìn)而導(dǎo)致汽竄問題。而汽竄問題出現(xiàn)后，油層整體形成以熱水驅(qū)為主的組成形式，嚴(yán)重限制驅(qū)油效率。因此，利用二氧化碳輔助蒸汽驅(qū)技術(shù)，提高采收率。具體應(yīng)用時選擇反九點(diǎn)面積井網(wǎng)，分別考慮油層段全部射開、射開下部油層下半部分情況，結(jié)合油藏實(shí)際情況設(shè)計填砂量。調(diào)整初始階段，蒸汽驅(qū)蒸汽注入速度為每分鐘80.00 mL水當(dāng)量，促使內(nèi)部過熱蒸汽度超出85.00%。隨后在添加二氧化碳情況下，調(diào)整相應(yīng)溫度、壓力條件下蒸汽注入量、二氧化碳注入量之和與前期蒸汽注入量一致。蒸汽驅(qū)后開展射孔調(diào)整的過程包括蒸汽驅(qū)、二氧化碳輔助蒸汽驅(qū)兩個環(huán)節(jié)。前一個環(huán)節(jié)需要選擇全井段射開的方式管理注汽井、生產(chǎn)井。在蒸汽出現(xiàn)汽竄且含水率達(dá)到95.00%時進(jìn)入第二個階段。并調(diào)整至僅射開下部油層下半部分，以便充分改善蒸汽汽竄后油層波、體積。

3 稠油開采過程中蒸汽技術(shù)的實(shí)踐效果

3.1 蒸汽吞吐實(shí)踐效果

通過上述正確技術(shù)實(shí)踐，油藏平均壓力由最初的2.20 MPa逐步上升到2.80 MPa且穩(wěn)定在2.80 MPa，表明上述蒸汽技術(shù)實(shí)施可以保持稠油油藏壓力一定。同時擴(kuò)展蒸汽腔范圍，延長開采時間，將采收率由以往的30.02%提升到40.20%。整個稠油開采過程平穩(wěn)進(jìn)行，不需泡沫劑調(diào)剖，油汽比可達(dá)到0.29。

3.2 蒸汽輔助重力泄油實(shí)踐效果

由于在稠油開采階段蒸汽輔助重力泄油技術(shù)應(yīng)用階段選擇了雙水平井布井方式，最大限度提高井筒、油藏之間的接觸面積，每一口生產(chǎn)井的產(chǎn)量以及開采速度均達(dá)到了預(yù)期效果。試驗(yàn)經(jīng)項(xiàng)目從正式轉(zhuǎn)入蒸汽輔助重力泄油生產(chǎn)并選擇氣體輔助方式開始，實(shí)踐成效如表1所示。

表1 蒸汽輔助重力泄油實(shí)踐效果

如表1所示，累計生產(chǎn)時間365 d，產(chǎn)油5.023 1×104t，井組日產(chǎn)215.5 t，生產(chǎn)參數(shù)指標(biāo)與稠油開采方案設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相符，可采儲量也增加了約8×107t ，油田開采期延長了7.6 a以上，采收率達(dá)到了50.63%。

3.3 蒸汽驅(qū)實(shí)踐效果

蒸汽驅(qū)技術(shù)的有效應(yīng)用，可以強(qiáng)迫促使蒸汽由高滲段、高滲層或高滲帶進(jìn)入低滲段、低滲層、低滲帶，綜合發(fā)揮蒸汽蒸餾作用、熱膨脹作用、降黏度作用、溶解汽驅(qū)作用和油的混相驅(qū)作用，持續(xù)改變注采周期并適應(yīng)地下壓力場變化，提高蒸汽吞吐開采形成熱聯(lián)通后原“死油”區(qū)開采率。特別是在調(diào)整射孔后的二氧化碳?xì)怏w輔助蒸汽驅(qū)應(yīng)用下，可以在保持階段采出程度達(dá)到61.00%的情況下，促使蒸汽腔由生產(chǎn)井上部擴(kuò)展至下部，采收率由以往的30.02%提升到80.36%，形成高效率稠油開采模式。這主要是由于二氧化碳?xì)怏w輔助蒸汽驅(qū)情況下，形成了注汽井中下部汽腔側(cè)擴(kuò)展模式，可在高溫水、二氧化碳?xì)怏w、油之間形成波動較小的乳化擬單相流體，同步發(fā)揮二氧化碳隔熱作用以及引導(dǎo)蒸汽分壓作用，提高注入蒸汽熱效率，為稠油開采效率提高提供依據(jù)。

4 結(jié)語

綜上所述，蒸汽吞吐、蒸汽輔助重力泄油、蒸汽驅(qū)是稠油開采階段的主要技術(shù)。根據(jù)稠油本身所具有的黏度大以及開采區(qū)域儲層埋藏低、高孔高滲、溫度敏感性強(qiáng)的特點(diǎn)，應(yīng)恰當(dāng)設(shè)置蒸汽吞吐、蒸汽輔助重力泄油、蒸汽驅(qū)技術(shù)參數(shù)以及應(yīng)用方案，保證技術(shù)作用的充分發(fā)揮，提高稠油開采率。