蒸汽驱蒸汽超覆程度评价方法探讨

2017-10-13郑利民欢喜岭采油厂辽宁盘锦124114

化工管理 2017年28期

关键词：蒸汽驱油层倾角

郑利民(欢喜岭采油厂，辽宁盘锦 124114)

蒸汽驱蒸汽超覆程度评价方法探讨

郑利民(欢喜岭采油厂，辽宁盘锦 124114)

蒸汽超覆是作为蒸汽物理特性导致的不可避免的注汽特征，主要影响在大于7m以上厚层，导致单层蒸汽波及不均，油层动用差。为提高蒸汽驱纵向动用，通过公式、数值模拟计算得出不同地质体条件下蒸汽超覆程度，进而有针对地进行相关措施挖潜。

蒸汽驱;蒸汽超覆;动用程度;采收率

1 超覆公式计算法

利用Van Lookeren 解析解方法计算蒸汽超覆程度，Van Lookeren 解析解方法是基于流体为分层流动，按照达西定律建立的超覆程度计算公式，公式中用无因次系数AR来表征蒸汽的超覆程度。

式中：M为拟流度比；vs为蒸汽的动力粘度，m2/s；Qsi为蒸汽的注入速度，kg/s；Δρ为ρo-ρs，kg/m3；g 为重力加速度，m2/s；h为油层厚度，m；Ks为蒸汽带的渗透率，m2；为原油的有效粘度，μo为原油的有效粘度，Pa.s；μs为蒸汽粘度，Pa.s；Ko为油相渗透率，μ m2；Ri为瞬时油汽比。

但是计算采收率相对于其它方法预计的要小，这是由于蒸汽带下方的水驱采收量没有包括在内。

2 数值模拟法

2.1 模型简介

油藏基本参数：孔隙度0.315，渗透率2062mPa.s，原始含油饱和度0.75，油藏中深取齐40莲二油层的850m，参考压力8500kPa，参考温度36.8℃。

研究应用的是CMG数模软件STARS模块。由于齐40块蒸汽驱的井网形式是反九点面积井网。模型网格选用的是41×21×10的网格系统，建立了相邻的两个注采井组。油藏倾角选用比较有代表性的5°、15°和25°；油藏厚度选取5m、10m、15m和20m。当油层厚度发生变化时，操作参数(包括注汽速度和采注比)按注入倍数进行合理的劈分。

2.2 蒸汽超覆程度评价方法

为了评价倾角和油层厚度对蒸汽超覆的影响，研究不同地层倾角，不同油层厚度下地层的超覆程度，用汽腔高部位在顶层和底层发育的速度差来表征超覆程度。蒸汽超覆程度范围是0～1，数值越大，表明蒸汽前缘在井组高部位突进越严重，即超覆越严重。

蒸汽超覆程度=[(y-x)/L]×100%

式中：y为在某一时间点，井组高部位蒸汽在油藏顶层的推进距离，m；x为在同一时间点，井组高部位蒸汽在油藏底层的推进距离，m；L为注采井间的距离，m。在油层倾角相同时，超覆呈现出以下特点：

①超覆程度曲线逐渐变缓，即斜率越来越小，表明超覆增长率随时间延长逐渐变小。同时也反映出离注汽井筒越远，蒸汽窜进的速率越小，另一方面也说明蒸汽的能量由于向盖、底层损失等原因而逐渐下降。②随着厚度的增大超覆程度越来越严重，最大达到了0.95，这是由于地层厚度越大，蒸汽上浮的空间越大，相比于薄油层，其纵向动用程度就会变差。③随厚度的增大突破时间变得越来越短，以15°倾角为例，油层厚度为5m时在3650天时突破；油层倾角为10m时在2350天时突破；油层厚度增加到15m时，当蒸汽驱进行到1190天时突破；而当层厚度增加到20m时，当蒸汽驱进行到730天时就突破了。④随着生产时间的延长，不同油层厚度的蒸汽超覆程度相差越来越大，而且若油层倾角超过15°，超覆的严重程度急剧增大。

在油层厚度相同时，随着倾角的增大超覆程度越来越严重，呈现出了和厚度影响类似的特征，蒸汽突破前超覆呈现出以下特点：①超覆程度曲线逐渐变缓，即斜率越来越小，表明超覆增长率随时间延长逐渐变小。同时也反映出离注汽井筒越远，蒸汽推进的速率越小，另一方面也说明蒸汽的能量由于向盖、底层损失等原因而逐渐下降。②随着倾角的增大超覆程度越来越严重，最大达到了0.95。这是因为注入地层中的蒸汽由于密度差的作用会上浮，而层倾角越大就越加剧了蒸汽上浮的速度。③随着倾角的增大突破时间变得越来越短。以20m厚的油层为例，油层倾角为5度时在1590天时突破，油层倾角为15度时在730天时突破，而当油层厚度增加到25度时，当蒸汽驱进行到530天时就会突破。④随时间延长，不同角度的超覆程度相差越来越大。

当蒸汽沿生产井突破以后，注入的蒸汽大部分会沿高渗带突进，平面上窜进严重，而纵向上发育缓慢。此时如果不采取措施，蒸汽的利用率将会严重下降。

2.3 注汽速度对蒸汽超覆程度的影响研究

研究表明，在合理的范围内，随注汽速度的增大，蒸汽驱采收率会增大。但同时蒸汽超度程度也随之加剧。本文选取较有代表性的15m油藏15°倾角，分别选取注汽速度为50、80、100、120、150、180m3/d，研究了蒸汽驱注汽速度对蒸汽超覆的影响。

在数值模拟中，注汽速度对蒸汽超覆的影响也较为显著，随注汽速度的增大，蒸汽超覆程度越来越严重，这是由于注汽速度过快会使大量蒸汽迅速沿着大孔道流入到生产井底，蒸汽的热量不能充分地传递给中低渗油层，降低了蒸汽驱的开采效益，另一方面，蒸汽注汽速度过慢，热量都在加热上下夹层时大量耗费，蒸汽就会变成热水，无法实现加热原油和降粘的效果，同样也会降低蒸汽驱的开采效益，因此，蒸汽驱最优注汽速度的选取在蒸汽驱开采过程中很重要。需要注意的是，在蒸汽驱的不同阶段存在不同的最优注汽速度。