稠油油藏多元熱流體吞吐油藏參數界限研究

胡元偉, 金 德, 木合塔爾, 張 磊

(1.新疆油田公司勘探開發研究院，克拉瑪依 834000；2.新疆油田公司工程技術公司，克拉瑪依 834000；3.新疆油田公司工程技術研究院，克拉瑪依 834000)

自20世紀80年代開始，中外學者就針對多元熱流體吞吐開發稠油油藏進行了大量的研究試驗，并取得一定效果，如大慶、遼河、新疆和中海油等油田也都進行了礦場試驗。該技術可以提高燃料熱利用率，增加油藏能量，降低原油黏度。但該技術成本費用高，管柱腐蝕嚴重，作用機理不清晰，適用的油藏條件不明確。為此，就稠油油藏地質流體參數對多元熱流體吞吐開發效果的影響，以及適合的界限進行研究，得到了適合多元熱流體吞吐開發的稠油油藏的地質流體參數界限，為稠油油藏高效開發提供了技術支撐，對類似技術研究有借鑒指導意義。

1 多元熱流體組分作用機理

圖1 稠油油藏注蒸氣與注蒸氣+CO2后黏度分布對比

圖2 多元熱流體不同組分增壓效果對比

圖3 稠油油藏注蒸氣VS注多元熱流體后剩余油飽和度剖面對比

2 地質流體參數影響規律研究

進行稠油油藏多元熱流體吞吐開發油藏參數界限研究[5]，首先要明確各個地質流體參數[6]對多元熱流體吞吐開發效果的影響[7]程度，再通過經濟指標(選用單井凈產油量)定量研究[8]各參數的界限[9]。

選取50 ℃原油黏度、有效厚度、油藏深度、含油飽和度、滲透率、孔隙度和純總比7個參數進行正交設計[8]研究，各參數水平[10]如表1所示。

表1 稠油油藏多元熱流體吞吐地質流體參數水平設計

根據正交設計表設計18個方案，建立70 m×100 m反九點井網的機理模型，運用數模方法研究各油藏流體參數對多元熱流體吞吐開發效果的影響。有效厚度影響儲量和注入量，故評價指標選為采收率，對各方案進行模擬計算，各方案及對應模型預測結果如表2所示。

表2 地質流體參數敏感性實驗設計方案及計算結果

定量分析了各參數對多元熱流體吞吐效果的敏感性[11](表3)，分析結果極差和F比(表征因素顯著程度的量，為各因素的偏差均方和除以誤差均方和)表明，各參數敏感性強弱順序由強到弱依次為原油黏度、有效厚度、剩余油飽和度、滲透率、純總比、孔隙度、油藏深度。其中，原油黏度和有效厚度是稠油油藏多元熱流體吞吐效果的高強度影響因素，這與稠油油藏吞吐開發主要受原油黏度和有效厚度影響的認識[12]相符；剩余油飽和度、滲透率次之，為中強度影響因素；純總比、孔隙度和油藏深度[13]影響最弱，為低強度影響因素。

表3 地質流體參數敏感性分析結果

3 地質流體參數界限研究

建立基礎模型[14]，基礎模型的各項參數為有效厚度為11 m，深度為1 300 m，滲透率為1 000×10-3μm2，孔隙度為0.28, 純總比為1.0，50 ℃原油黏度[15]為4 000 mPa·s，原始含油飽和度為70%，在此模型基礎上，分高、中、低影響強度建立不同油藏流體參數的數模模型[16]，計算得到60美元油價下單井凈產油，單井凈產油定義為單位油價下的單井凈收入，從而得到不同油藏流體參數的界限值(表4)。

3.1 高強度影響因素：原油黏度和有效厚度、油藏深度界限

由于油藏深度影響著鉆井投資，高強度影響因素原油黏度和有效厚度[17]需要結合油藏深度考慮。模擬油藏深度300～1 800 m、50 ℃下原油黏度500～8 000 mPa·s和有效厚度4～15 m下各模型的結果[18]，計算60美元油價下各模型的單井凈產油量(圖4)。從圖4可以看出，原油黏度越高，流動阻力[19]越大，效果越差，超過6 000 mPa·s后，凈產油為負值，多元熱流體吞吐無效，同時，開發效果受有效厚度和深度影響已經很微弱；有效厚度越大，儲量越大，凈產油越多；深度越深，油藏壓力越大，效果越好。油價60美元時，油藏深度、原油黏度和有效厚度的界限如表4所示。

表4 稠油油藏多元熱流體吞吐開發黏度、厚度及深度界限

圖4 稠油油藏多元熱流體吞吐不同深度、原油黏度和有效厚度下單井凈產油量曲線

3.2 中強度影響因數：剩余油飽和度、滲透率界限

計算黏度為500～6 000 mPa·s，剩余油飽和度0.4～0.7的各模型的單井凈產油，剩余油飽和度[19]越高，凈產油越多；同理，計算黏度500～6 000 mPa·s，滲透率為500×10-3～5 000×10-3μm2的各模型的單井凈產油量(圖5)，滲透率越高，效果越好。同樣可以看出黏度增加，效果變差。不同黏度下的含油飽和度、滲透率界限值[20]如表5所示。

表5 稠油油藏多元熱流體吞吐剩余油飽和度和滲透率界限

圖5 稠油油藏多元熱流體吞吐不同原油黏度和剩余油飽和度、滲透率下單井凈產油量曲線

3.3 低強度影響因素：純總比、孔隙度界限

純總比和孔隙度的影響也不可忽視，純總比影響著熱利用效率[21]，純總比越高，更多熱量可以加熱油層，效果越好；孔隙度越大，油層性質越好，單井凈產油越多。不同純總比、孔隙度下的單井凈產油量如圖6所示。由圖6可知，純總比和孔隙度[16]的界限分別為0.42和0.20。

圖6 稠油油藏多元熱流體吞吐不同純總比、孔隙度下單井凈產油量曲線

4 現場應用

紅001井區八道灣組油藏50 ℃原油黏度為213～9 780 mPa·s，平均1 156 mPa·s，平均有效厚度9.6 m，滲透率493×10-3μm2，孔隙度24.1%，含油飽和度67.1%，主要參數符合上述多元熱流體吞吐的油藏條件，2016—2017年共有30口井進行了多元熱流體吞吐，注多元熱流體吞吐時間平均為第7輪，采出程度平均17%，21口井見效明顯，見效率70%，單井日產油由措施前的0.3 t/d增加到1.2 t/d, 含水率由89.3%下降到73.4%。另外9口井由于原油黏度高，均值7671 mPa·s，而油層厚度僅7.3 m，小于標準值11 m，出現產液，產油下降而含水上升的問題。

紅-4擴邊區齊古組H49井有效厚度9.2 m，50 ℃黏度5 323 mPa·s，含油飽和度52.7%，滲透率829×10-3μm2，孔隙度25.6%，油藏條件符合上述界限，2016年8月第6輪注入12×104Nm3空氣和204.4 t水，平均日產液由注入前一輪的9.09 t/d增加到注入后的11.4 t/d,日產油由0.27 t/d增加到2.9 t/d，含水由97.1%降低到74.6%，取得很好的效果。

黑帝廟區塊平均有效厚度8.2 m，地下原油黏度282 mPa·s，屬于普通稠油I-2類，滲透率為1 736×10-3μm2，孔隙度33.9%，含油飽和度65%，平均埋深270 m，油藏條件符合上述界限，2005—2010年共實施63口井的多元熱流體吞吐，單井平均注入8×104Nm3空氣和128 t蒸汽，61口井增產明顯，單井輪產油量由上輪的190 t/井增加到768 t/井。統計資料顯示，采用多元熱流體吞吐產油，與上輪蒸汽吞吐對比，可以提高階段采出程度3.2%。典型井的主要地質參數及多元熱流體吞吐措施效果如表6所示。

表6 黑帝廟油藏多元熱流體吞吐典型井主要地質參數及增產效果

5 結論

(1)多元熱流體具有降低原油黏度，增加油藏壓力，調整油藏剖面，從而改善稠油油藏吞吐開發效果的作用。

(2)影響稠油油藏多元熱流體吞吐開發效果的油藏、流體因素中：高強度因素為原油黏度和有效厚度，中強度影響因素為剩余油飽和度和滲透率，低強度影響因素為純總比、孔隙度和油藏深度。

(3)分影響強弱有主次的研究了稠油油藏多元熱流體吞吐開發的地質參數界限，現場實際生產數據表明該界限的準確性。