多元熱流體輔助蒸汽驅研究與應用

符永江（遼河油田歡喜嶺采油廠，遼寧 盤錦 124114）

注入飽和蒸汽的熱利用率是決定汽驅開發成功與否的關鍵因素，Q40區塊地面注汽管線采用絕熱材料（硅酸鈣）隔熱，再用鋁外殼包裹的方式降低地面熱損失，轉驅初期地面熱損失率約為10%，隨著長期穩定的蒸汽注入以及不斷提高蒸汽鍋爐出口干度，平均熱損失降至6.3%。目前因注汽系統設備老化，鍋爐出口蒸汽干度下降，地面設備熱損失率上升至12.4%，井底蒸汽干度由55%下降至目前的40%。同時隨著汽竄采油井不斷增多，剝蝕井組需求較小的攜帶充足熱量的蒸汽保持采油井正常開采且能避免蒸汽突破；而Q40塊生產井井況問題增多導致油層壓力不斷上升，也需要較高的地層溫度來保證汽腔體積持續增大[1]。而目前的蒸汽鍋爐出口蒸汽干度只能達到75%，已無法滿足油藏開發需要，經過調研以及對設備的改進，通過加大多元熱流體發生器裝置流量，將用于蒸汽吞吐的設備改裝，在Q40塊試驗區域取得了較好的試驗效果。

1 設備工作原理

多元熱流體發生器是利用高壓燃燒噴射機理，將注入的燃料（柴油或天然氣）和氧化劑（空氣）在燃燒室中燃燒，依靠產生的高溫高壓燃氣將混合摻入的水汽化，產生復合熱載體的專用設備。復合熱載體的主要成分是氮氣、水蒸汽、二氧化碳，在必要時添加化學劑（起泡劑或降粘劑）形成多元熱流體，將所形成的混合物一并注入油層，依靠熱能、氣體、化學劑的驅油機理提高原油采收率[2]。

2 關鍵參數設計

通過對三類氣體驅油機理的研究，從理論上看，合理調配三種氣體質量比可針對以下三類問題進行試驗：

圖1 在不同氣-汽比條件下第1類井組日產油對比曲線

2.1 注采連通好（連通系數＞0.88）且注采井距小（注采井距＜70m）汽驅成熟度較高（PV＞0.8）井組。此類井組主要依靠高干度蒸汽攜帶熱量優化井組注汽速度，從而達到減緩汽竄同時在地層內維持蒸汽腔的作用。

2.2 大傾角區域，蒸汽超覆較為嚴重井組（超覆系數＞0.8）。此類井組主要依靠氮氣調剖作用，增加井組縱向動用程度。

2.3 注汽間歇或外圍吞吐區域。此類井組地層溫度較低（地層溫度＜100℃），油層壓力高（地層壓力＞3MPa），油層條件較適合二氧化碳溶解[8]，形成混相驅降粘增壓。

利用CMG軟件，對第1類井組在采油井蒸汽全面突破之前進行數值模擬，將水蒸汽、氮氣、二氧化碳質量之比設置為5：4：1、3：6：1、2：7：1與常規汽驅進行對比（圖1），可以看出前兩種質量比配汽對緩解井組汽竄均能取得較好效果，而常規汽驅則在蒸汽突破后產量下降較快，而質量比為2：7：1時因無法維持井組汽腔，導致產量下降速度最快。

圖2 在不同氣-汽比條件下第3類井組日產油對比曲線

利用CMG軟件，對第2類井組在采油井蒸汽全面突破之前進行數值模擬，得出油層因未注入化學劑，氮氣縱向調剖作用較小。

利用CMG軟件，對第3類井組在采油井蒸汽全面突破之前進行數值模擬，將水蒸汽、氮氣、二氧化碳質量之比設置為5：4：1、3：6：1 與常規汽驅進行對比（圖2），可以看出，5：4：1 方案因注入較多超干度蒸汽，效果比常規間歇井組要好，而3：6：1方案因注入蒸汽量不足，無法有效降低油層粘度，初期產量相較于常規汽驅大幅降低，待注入充足CO2以及地層溫降后日產油逐步增長，但整體效果相較常規汽驅偏差。

3 結語

3.1 稠油蒸汽驅注多元熱流體泡沫控制竄流可提高蒸汽驅采收率。

3.2 該技術對汽驅成熟度高井組以及間歇井組效果較好，現場適用性較強。

3.3 通過注入參數優化研究，確定出不同條件下井組最優氣-汽比。

3.4 該技術適應性強、措施效果較好，但受資金投入等限制，實施井組少，適合輔助蒸汽驅，今后將開展段塞式輔助汽驅試驗。

[1]張芳禮，趙洪巖.遼河油田稠油注入蒸汽開發技術[M].北京：石油工業出版社，2007：104-105.

[2]張毅.鑄造工藝（CAD）及其應用[M]，北京：機械工業出版社，1994，14-15.

[3]Peng Luo，Yongan Gu.Effects of asphaltene content on the heavy oil viscodity at different temperature〔J〕.Fuel，2007，86(1)：1069-1078.