姚金焊

蒸汽吞吐施工開采成本高，而薄層稠油受油藏條件制約產能較低，投入風險大，如果在注汽前能夠比較準確地預測注汽后油井的生產能力，可以選擇最佳的注汽參數，提高經濟效益，降低作業(yè)風險。為了預測注蒸汽后油井的生產能力，研究建立了一套適應中深特薄層油藏的產能預測數學模型。根據數模結果結合經濟極限法確定了該類油藏注汽選井條件并對注汽強度進行了優(yōu)化設計。

1 中深特薄層稠油油藏產能預測數學模型的建立

依據油層加熱能量平衡方程，可以建立蒸汽吞吐產能預測數學模型。該模型目前主要有2種[1～3]，一種是Boberg－Lantz單井蒸汽吞吐產量預測方法，另一種是物質平衡法。而這2種方法在計算特薄層稠油油藏蒸汽吞吐產能時都存在一定的局限性，Boberg－Lantz單井蒸汽吞吐產量預測方法未考慮注蒸汽后油層流體隨溫度、壓力的變化而對生產能力產生的影響，且要求注蒸汽前冷采求產；物質平衡法充分考慮了蒸汽超覆情況下油井注蒸汽生產能力的預測，考慮的影響因素更多，計算結果更加準確，但對于特薄層稠油油藏，受蒸汽超覆的影響并不明顯，用物質平衡法在求取特薄層稠油油藏注蒸汽加熱半徑時數值偏小，且計算中用到蒸汽的密度、黏度、在井底的質量流量以及有效滲透率，取值有難度，計算誤差較大。筆者研究采用物質平衡法建立生產能力預測模型，但在計算加熱半徑時應用Marx－Langenheim模型。根據圓形封閉地層中心一口井擬穩(wěn)態(tài)的近似解，可得蒸汽吞吐后不同時期的日產油量計算公式：

式中：Qo為單位時間內產油量，cm3/s；pa為各生產階段的平均地層壓力，MPa；pwf為井底壓力，MPa；μo為地層條件下原油的黏度，mPa·s；S為表皮系數，1；h為油層有效厚度，cm；K為油層絕對滲透率，D；rh為注完汽后的加熱半徑，m；re為供給半徑，m；rw為井眼半徑，m；Kro、Krowc分別為熱油帶的油相相對滲透率和束縛水條件下的油相相對滲透率，1。

2 產能預測數學模型的驗證

選取了八面河油田面138區(qū)沙河街組4段7口井注汽后的歷史數據，將這7口井注汽時的各項參數代入計算模型，對其生產能力 （產油量、產水量、有效期等）進行預測，并將預測的結果與實際生產的結果進行對比，結果如表1所示?？梢姰a油量平均誤差為6.9%，產水量平均誤差為－24.9%，有效期平均誤差為10.7%。說明模型計算結果與實際結果表現(xiàn)出較好的一致性，準確性較高。

表1 預測生產情況與實際生產情況對比

3 產能預測數學模型的應用

3.1 確定選井條件

通過模型計算出注蒸汽后各地質條件下的累計產油量，結合經濟效益評價，可以確定特薄層稠油油藏的選井地質條件。

按照原油價格為0.4萬元/t，原油商品率取0.95，單井作業(yè)成本約為30萬元/井次，鍋爐噸油產汽量約為15.0m3，則熱采極限產油量為150t，極限油汽比為0.15。以注汽量為1000t時，產油量低于150t，油汽比低于0.15為判斷依據。

當油層厚度小于2.0m時，熱采基本無經濟效益；當滲透率低于200mD時，蒸汽吞吐經濟效益較差；當原油黏度大于20000mPa·s時，除非油層厚度大于4.0m，否則經濟效益較差。因此，在目前的原油市場行情下，對于特薄層稠油油藏，極限熱采地質條件為油層厚度大于2.0m，滲透率大于200mD，油層厚度小于4.0m時，油藏條件下原油黏度應低于20000mPa·s。

3.2 注汽強度設計

注汽強度為注汽量與油層厚度的比值，在各項注汽參數中對注汽效果的影響最大，注汽強度設計流程按照圖1流程圖進行。

油層厚度小于2.0m時，無經濟效益，不建議實施熱采。當油層厚度為2.0～4.0m時，應用單井產能預測軟件模擬不同注汽強度時的凈增油量和油汽比，模擬結果見圖2，可以看出，當注汽強度為400～470t/m時，凈增油量最大，油汽比大于0.15，經濟效益最好。

當油層厚度為4.0～5.0m時，應用單井產能預測軟件模擬結果見圖3?？梢钥闯?，油層厚度較大時，凈增油量隨注汽強度增加而增大，但增加幅度減緩，而油汽比呈不斷下降趨勢，注汽強度取300～340t/m時經濟效益最好。

圖1 注汽強度設計流程圖

4 應用實例

將該模型推導的結論在八面河油田面138區(qū)沙河街組4段應用后效果顯著，現(xiàn)場應用21井次，與未應用前對比，單井平均注汽量減少了30m3，單井平均產油量增加了229t，油汽比增加了0.15，熱采無效井次比例下降了4%。

圖2 注汽強度與凈增油量、油汽比關系 （油層厚度為3.0m）

5 結論

1） 結 合 Boberg－Lantz單井蒸汽吞吐產量預測方法和物質平衡法構建的特薄層稠油油藏蒸汽吞吐產能預測模型結合了兩種方法的優(yōu)點，實際驗證準確性較高。

2）應用該模型結合經濟極限法可以推導出特薄層稠油蒸汽吞吐的選井條件，并進行特薄層稠油油藏蒸汽吞吐注汽強度的優(yōu)化設計，現(xiàn)場應用獲得了較好的經濟效益。

圖3 注汽強度與凈增油量、油汽比關系 （油層厚度為4.5m）

[1]陳月明 .注蒸汽熱力采油 [M].東營：中國石油大學出版社，2006.

[2]劉文章 .稠油注蒸汽熱采工程 [M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

[3]劉書曉，陳執(zhí)勤，妙興，等 .井樓、古城油田超薄層稠油注采參數優(yōu)化設計 [J].石油地質與工程，2007，21（3）：71～74.