稠油井蒸汽吞吐参数优化与应用分析

摘 要：在稠油井蒸汽吞吐管理中，综合多年来对稠油井蒸汽吞吐理论研究成果和实际应用经验，通过建立油汽比预测、工况分析和注汽参数设计数学模型和开发并应用有关软件，指导矿场稠油井蒸汽吞吐管理，探索提高稠油井蒸汽吞吐开发水平和经济效益的新途径。

关键词：稠油井；蒸汽吞吐；矿场；油汽比；预测；工况分析

老油田进入高含水期开发后，必须不断创新，采取稠油热采、储层刻画等多种技术能够大幅度提高采收率。稠油开发目前已经进入了一个新的攻坚阶段，主力稠油单元进入多周期高轮次、高含水低油汽比开采阶段，边底水侵入、出砂加剧，新投入热采开发单元油藏品位更差、开发环境困难重重。通过对稠油井蒸汽吞吐矿场油汽比预测、工况分析、注汽参数设计等建立数模和开发软件，指导矿场稠油井蒸汽吞吐管理，优化了稠油井蒸汽吞吐效果，得到稠油井蒸汽吞吐规律性认识。

1 稠油开发现状

河口油区稠油具有油层厚度薄、原油粘度分布广、储层埋藏深、泥质含量高、出砂严重、受边底水和注入水影响大的特点。经过强化开采，稠油热采老区已进入中高含水、多轮次吞吐階段，稠油产量由上升态势转换为下滑趋势。在精细油藏描述和剩余油研究的基础上，综合评价稠油热采生产动态，根据不同类型的剩余油，实施了井网加密、低效水驱转热采、水侵治理等技术，提高稠油采收率。

2 稠油井蒸汽吞吐数模建立与分析

假设：稠油井油层效厚为H（米）、孔隙度为φ（小数）、含水饱和度为SW（小数），蒸汽水相比容为V′（立方米/千克）、汽相比容为V′′（立方米/千克）；蒸汽吞吐油汽比为OSR（小数）、采油量为QO（103千克）、采水量为QW（103千克）、回采水率为WSR（小数）、采出液含水为FW（小数）；蒸汽吞吐第1周期回采水率为WSR1（小数）、采出液含水为FW1（小数），第N周期油汽比为OSRN（小数）、回采水率为WSRN（小数）、采出液含水为FWN（小数），邻周期回采水率变化率为ΔWSR（小数）、 采出液含水变化率为ΔFW（小数）；注汽量为QS（103千克）、波及油层半径为R（米）、干度为X（小数）。

2.1 稠油井蒸汽吞吐注采方程推导

据：FW=QW/（QW+QO） （1）

得：QO=QW[（1-FW）/FW]

QO/QS=（QW /QS）[（1-FW）/FW]

OSR=WSR[（1-FW）/FW] （2）

2.2 工况分析数模建立和软件开发应用

根据（2）式，开发并应用了稠油井工况分析软件（图1）。通过对单井结束周期和正在生产周期蒸汽吞吐油汽比、采出液含水、回采水率、注汽存水率、油层边底水作用等变化趋势进行定性定量分析，获得对稠油井结束周期蒸汽吞吐工况规律性的认识，进而对单井正在生产周期蒸汽吞吐工况、影响因素、变化趋势进行预测分析，为稠油井待转生产周期蒸汽吞吐油汽比预测、单井或单元优化措施制定提供依据。

2.3 油汽比预测数模建立和软件开发应用

通过分析或计算出采出液综合含水的变化率和回采水率的变化率，结合稠油井蒸汽吞吐注采方程，建立了油汽比预测数模（3），应用了油汽比预测软件。

OSRN=[WSR1-（N-1）K1ΔWSR]{1-[FW1+（N-1）K1ΔFW]}/[FW1+（N-1）K2ΔFW]

N=（1、2、3、4、5、6、7……n ；K1、K2 校正系数） …（3）

例如预测某井第5周期油汽比。输入井号R3-15；输入第1周期回采水率1.643、采出液含水0.42；输入周期回采水率变化率0.05、采出液含水变化率0.05；点击“计算”，则得R3-15井第5周期预测蒸汽吞吐油汽比0.884。

2.4注汽参数设计数模建立和软件开发应用

根据稠油井蒸汽吞吐注采数学方程，结合油藏开发实际特点，建立了注汽量设计数模（4），开发并应用了注汽参数设计软件 。

QS=（QO/WSR）[FW/（1-FW）]

R={[QS.V′.（1-X）+QS.V″.X]/（π.H..φ.SW）}（1/2） …（4）

例如：设计某井第5周期注汽量。输入井号R3-15、设计周期5、周期采油量2500（103千克），周期回采水率1.4、采出液含水0.6、注汽干度0、水比容0.001557（立方米/千克）、蒸汽比容0.01313（立方米/千克）、孔隙度0.34、含水饱和度0.6、有效厚度15（米）、单元合理波及半径35（米）等，点击“计算”，得R3-15井第5周期设计注汽量2679（103千克）、波及半径20.8米。

3 应用效果

单井蒸汽吞吐趋向符合规律性。大多数稠油井虽然处于多周期高轮次注汽吞吐，但基本以中低含水、高油汽比注采。截止到2016年12月，已在23口井的蒸汽吞吐况管理中应用，阶段累增油3.5万吨。

4 结论

①根据单井结束周期的吞吐开发数据，利用油汽比与含水率、回采水率之间的内在关系，分析周期吞吐含水变化率和回采水率变化率，预测稠油井待吞吐周期的油汽比，确定是否转周注汽。②根据工况分析确定稠油井结束吞吐周期及待吞吐周期油汽比影响因素，从而为注汽参数设计提供优化依据。③综合运用油层地质、水的热力学特性、油田开发经济管理目标等参数，根据蒸汽吞吐注采方程和蒸汽在油层中的运动规律，进行注汽参数优化设计。

参考文献：

[1]马春宝.提高蒸汽吞吐开发效果的综合配套技术[J].油气田地面工程，2013（09）：35.

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