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user: 3. 蒸汽驱技术可行性研究 3.1. 蒸汽驱采油机理 [ 11 ] 蒸汽驱开采原油机理： 1) 加热降粘作用，温度升高使原油粘度大幅度降低，这是蒸汽驱开采稠油最重要的机理，随着蒸汽的连续注入，油藏温度升高，油水粘度都要降低，但原油粘度降低程度远比水的粘度降低程度幅度大，其结果改善了水油流度比； 2) 热膨胀作用，热膨胀是热水带中一个重要采油机理，随着升温，又发生膨胀，饱和度增加，且更具流动性； 3) 高温改善原油相渗透率，由高温相渗曲线可知，温度升高，束缚水饱和度增加，残余油饱和度下降，曲线向右移，向有利于改善油相渗透率的方向变化； 4) 蒸汽剥离脱油，在蒸汽进入砂岩孔隙孔道中，产生剥离岩石表面的油膜及孔隙死角中的油滴，使进入流动孔道成为可动油，因此增加驱油效率； 5) 蒸汽、热水动力驱油作用，蒸汽或热水以一定速度注入油层，既补充了油层热量和能量，在注采井间形成驱替压力梯度，又对油层有一定的冲刷驱替作用； 6) 气驱作用及乳化液驱油作用，气驱作用发生于热水带及冷水带，它是热能转变为机械能的驱油作用，当蒸汽带沿的温度较高时，原油中的溶解气分离出来，这种释放出的气体，包括油层中在汽驱过程生产的CO 2 ，由于体积膨胀，产生驱油作用。 3.2. 蒸汽驱技术可行性研究 借鉴国内外经验，随着技术的进步，油藏条件的变化，蒸汽驱开采条件在逐步放宽，如油层厚度降到5 m，原油粘度提高到15，000 mPa∙s，蒸汽驱开采领域在逐步扩大，蒸汽驱技术将成为今后稠油蒸汽吞吐的主要接替方式。 Abarco稠油油藏原油粘度对温度敏感性强，这有利于实施蒸汽驱开采，蒸汽吞吐后油藏条件的变化，也为转蒸汽驱创造了有利条件。 3.3. 转驱时机确定 理论研究表明，符合蒸汽驱开采条件的稠油油藏，直接采用蒸汽驱开采，可能获得蒸汽吞吐与蒸汽驱两者累加的采收率，因为蒸汽驱结束时的残余油饱和度并不取决于原始油饱和度，这已为室内试验所证实。但是，蒸汽驱的耗汽量远大于蒸汽吞吐，即蒸汽驱的油汽比远低于先吞吐后汽驱的累积油汽比，更何况吞吐阶段投资少，见效快，效益高。因此不能超越蒸汽吞吐开采阶段直接汽驱。 凡是符合蒸汽驱开采条件的稠油油藏，都应在蒸汽吞吐开采至适当时机转入蒸汽驱开采，充分发挥蒸汽驱具有较高驱油效率的优势，以提高注蒸汽开采的总体效果。如只进行蒸汽吞吐开采，地下死油区很多，一般采收率仅10%~25%，特殊条件下最多30%左右；如适时转入蒸汽驱，采收率可增加20%~30%，总采收率可达45%~60%；如不及时转入汽驱开采，不仅吞吐阶段后期效果极差，转汽驱后效果更差。 由蒸汽吞吐转入蒸汽驱开采存在一个最佳时机，吞吐周期过少，油层未形成较好地热连通，原油流动性差，吞吐周期过多，地下存水过高，在注入井转汽驱后，不仅蒸汽前缘有大量的凝结水带，而且生产井近井地带的凝结水在受到汽驱反应后首先被驱替出来，因而生产井的产水量及含水率很快上升，而产油量不增或增加很少，另外，吞吐周期过多，过分的热连通会加剧蒸汽窜流，影响汽驱效果。 但对于Abarco油田来说，原油粘度较高接近10，000 mPa∙s，转驱时机不宜过早，结合国内外类似油藏吞吐转汽驱研究成果，确定吞吐6周期后转驱。 3.4. 蒸汽驱典型模型研究 利用选取的典型模型，对蒸汽驱开展注采井网、合理注汽速度、合理采注比进行研究。 1) 井网形式研究 Abarco-hor-steam flood one方案为100米井距，以优化后的注汽强度、注汽速度，吞吐6周期后转蒸汽驱，采用平行正对注采井网，保持注采平衡，连续生产到2021年底(图6)；Abarco-hor-steam flood two方案为100米井距，以优化后的注汽强度、注汽速度吞吐6个周期后转蒸汽驱，采用平行交错注采井网，保持注采平衡，连续生产到2021年底(图7)；从图8、表6中可以看出Abarco-hor-steam flood one和 图6. 蒸汽驱Abarco-hor-steam flood one方案井位部署图 图7. 蒸汽驱Abarco-hor-steam flood two方案井位部署图 图8. 不同蒸汽驱注采井网累计产油量对比图 Table 6 Encryption throughput and steam flooding development indicators comparison tabl 方案名 Abarco-hor-10 well steam flood one steam flood two 累计产油量(bbl) 628，609.1 780，047.8 843，965.7 采出程度(%) 23.4 29.0 31.4 表6. 加密吞吐和蒸汽驱开发指标对比表 Abarco-hor-steam flood two两种蒸汽驱方案累计产油指标均优于蒸汽吞吐，并且Abarco-hor-steam flood two蒸汽驱方案优于Abarco-hor-steam flood one蒸汽驱方案，因此采用平行交错注采井网进行蒸汽驱 [ 12 ] 。 注：井名后加iw的为注汽井，不加的为生产井。 2) 注汽速度 对具体油藏而言，在选定注采系统条件下，采用蒸汽驱开采存在最优的注汽速度。在最优注汽速度下，热损失较小，热能利用率较高，汽驱开发效果好，油汽比较高。因为注汽速度越低，在井筒中热损失越大，从而造成井底蒸汽干度低，同时注汽速度低，注入蒸汽在油藏中热损失也较大，蒸汽带在油藏中扩展缓慢，导致汽驱油汽比和采收率均较低；相反，注汽速度过高，由于受到地层正常吸汽能力(指不压破地层)的限制，可能会压破地层，加剧蒸汽在油层中的窜流，易在生产井过早突破，从而降低了蒸汽的波及体积和热利用效率。另一方面受生产井排液能力制约，造成汽驱阶段地层压力回升幅度较大，难以实现低压下的蒸汽驱替过程，使油汽比和增产油汽比明显降低。 根据之前优化的结果，采用平行交错井网进行蒸汽驱研究，注汽速度分别设计为1200 bbl/d、1300 bbl/d、1400 bbl/d、1500 bbl/d、1600 bbl/d、1700 bbl/d、1800 bbl/d，吞吐6个周期后转蒸汽驱，采注比为1.2，对比不同注汽速度对汽驱效果的影响。从图9和表7中可知，注汽速度大于1500 bbl/d时，采出程度增加幅度减缓，结合油汽比指标，优选合理注汽速度为1500 bbl/d。 3) 采注比 蒸汽驱开采要打破常规油藏注水开采中保持注采平衡的传统观念，建立蒸汽驱开采中必须降压的概念，保持蒸汽驱开采过程中采注比大于1.0，是实现低压汽驱的前提，是形成正常蒸汽驱的基本条件。 因为，当采注比 > 1.0，即蒸汽驱产液量 > 注入量时，可引起地层压力下降，形成一系列有利于提高蒸汽驱效果的作用机理： ①蒸汽比容增加；② 驱替倍数增加；③ 热水闪蒸为蒸汽；④ 粘性指进减弱；⑤ 拖曳作用增加；⑥ 注汽温度可以降低。此条件能够保证油层中是蒸汽驱。当采注比 = 1时，油层中是蒸汽驱 + 热水驱当采注比 < 1时，油层中基本上是热水驱。 根据以前优化的结果，如图10所示为注采比与累计产油量关系。采用平行交错井网，注入速度1500 bbl/d，设计采注比分别为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4和1.5，研究不同采注比对蒸汽驱效果的影响。 从图11和表8中可以看出，随着采注比的增加，累计产油量和油汽比均增加，当采注比超过1.2时，累计产油量和油汽比的增加趋势变缓，优化采注比为1.2。 1) 尽管蒸汽驱相对蒸汽吞吐而言，能较大幅度提高采收率，但汽驱阶段的耗汽量远远大于蒸汽吞吐，油汽比相对较低，仅0.08左右，影响总体经济效益。如果不考虑油汽比，蒸汽驱采收率能达到40%，但 图9. 蒸汽驱不同注汽速度累计产油量对比图 Table 7 Steam flooding different steam injection speed development indicators comparison tabl 注入速度(bbl/d) 1200 300 1400 1500 1600 1700 1800 累计产油量(bbl) 975，252.6 1，006，181 1，036，294 1，064，577 1，091，141 1，116，169 1，141，080 采出程度(%) 0.35 0.37 0.39 0.40 0.41 0.42 0.42 累计油汽比(bbl/bbl) 0.089 0.086 0.083 0.080 0.078 0.076 0.073 累产油量(bbl) OSR = 0.15 456，029.7 466，805.8 472，503.8 477，697.3 482，609.3 486，110.6 490，364.5 采出程度(%) OSR = 0.15 17.0 17.4 17.6 17.8 18.0 18.1 18.2 采出程度(%) OSR = 0.12 21.7 22.2 22.4 22.7 23 23.2 23.4 表7. 蒸汽驱不同注汽速度开发指标对比表 图10. 蒸汽驱不同采注比累计产油量对比图 图11. 蒸汽驱采出程度、累计油汽比与采注比对应关系图 Table 8 Steam flooding different extraction ratio of the development of indicators compariso 不同的采注比 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 累计产油量(bbl) 843，965.7 986，312.8 1，064，577 1，079，645 1，082，271 1，080，847 采出程度(%) 31.4 36.7 39.6 40.2 40.3 40.2 累计油汽比(bbl/bbl) 0.06 0.07 0.08 0.08 0.08 0.08 表8. 蒸汽驱不同采注比的开发指标对比表 以目前国内外通行的汽驱油汽比作为结束条件，则汽驱采收率大幅下降，仅为17.8%~22.7%。相对蒸汽吞吐而言，提高采收率的优势不明显； 2) Abarco稠油油藏属河流相沉积，受沉积环境影响，油藏非均质性较强，容易导致蒸汽推进不均匀，不利于取得较好的汽驱效果； 3) Abarco采用水平井开发，目前水平井蒸汽驱仅限于室内研究，存在着一定的不确定性，另外由于油层厚度薄、油藏条件下原油粘度较高，成为影响蒸汽驱开发效果的不利因素。