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油田冷采試采表現為開發見水早，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效果的評價主要以礦場先導試驗分析和數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，使得注氣參數的設計缺乏科學性。

為了評價海上稠油油藏蒸汽吞吐開發效果，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，自上而下發育明化鎮組、館陶組和東營組三套含油層系。稠油主要分布在明化鎮組下段、館陶I油組，該區塊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油田明化鎮組各油組滲透率統計結果。

表1 明化鎮組各油組平均滲透率 單位：10-3μm2

從表1可以發現，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，突進系數為9.8倍,變異系數為1.3，均勻系數為0.35。縱向滲透率級差在9.8倍，突進系數為10.7倍，變異系數為1.7，均勻系數為0.51。在縱向上、橫向上、層內及層間表現出較強的非均質性。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。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蒸餾實驗和動態蒸餾實驗，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 ℃，在燜井后產出過程，隨著井筒溫度降低，會產生冷凝作用，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。當地層壓力大于飽和壓力時，原油的氣油比等于原始溶解氣油比。當地層壓力小于飽和壓力時，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為1.062，脫氣原油體積系數為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化注氣參數，提高開采效益。