浅层超稠油驱泄复合开发蒸汽前缘形态研究

在超稠油注蒸汽驱油中，拥有驱动力、重力、毛管力这三种力，毛管力可以忽略，重力和蒸汽驱动力控制着蒸汽驱动原油的能力和蒸汽超覆的程度。驱泄复合开发即是利用这两种力共同作用下，将原油从地层中驱泄至生产井中采出。本文从驱泄复合受力和原油运动速度研究入手，通过分析推导出蒸汽腔前缘形态方程，可得到蒸汽腔前缘形态的重要影响因素，包括地层垂直渗透率和水平渗透率之比、原油粘度、注汽速度、孔隙度和含油饱和度，并通过油藏数值模拟技术，得到不同时间蒸汽前缘运移到不同位置的蒸汽腔发育形态，温场分布和剩余油分布情况。

1 引言

在超稠油注蒸汽驱油过程中，存在蒸汽驱动力、重力、毛管力这3种力。蒸汽驱动力促使流体的水平驱替；在重力作用下产生垂向压力，引起蒸汽向上超覆，原油和凝结水向下流动；毛细管力作用小，可忽略。驱动力控制着油和蒸汽的水平运动，而重力引起油的垂向运动，驱泄复合开发即是利用这两种力共同作用下，将原油从地层中驱泄至生产井中采出。

2 驱泄复合受力和原油运动速度研究

驱泄复合开发主要受驱替力、重力、毛管力三种力的综合影响，在低渗透砂岩油藏中（渗透率≤50 mD），驱替力和重力很难克服油藏中的毛管力，蒸汽难以驱动原油下压和流动。但在高渗透砂岩油藏中，重力和驱替力可以很容易克服毛管力，重力作用形成蒸汽超覆。

3 蒸汽腔前缘形态影响因素分析

图1 不同注汽时间下蒸汽腔前缘形态

蒸汽腔扩展形态和扩展时间相关，注汽时间增加使扩展时间延长，蒸汽腔不断上升并且持续扩展，蒸汽腔累采油量增加。蒸汽腔扩展形态和油层渗透率，原油粘度，油层的热敏感性，孔隙度和含油饱和度有关，而蒸汽腔高度受注汽速度控制，因此也与注汽速度有关。

（1）垂直渗透率和水平渗透率的比值。由于驱泄复合开发是依靠驱替力和重力共同作用，因此分别受垂直方向和水平方向的渗透率影响，垂向渗透率和水平渗透率的大小影响渗流方向上的流量大小。若垂向渗透率较大，则重力泄油作用明显，蒸汽超覆程度增加，蒸汽腔波及面积增大；若水平渗透率较大，则水平驱替作用明显，蒸汽超覆程度减小，蒸汽横向扩展加速，容易造成单点突破。

根据驱泄复合原理，设计了垂直渗透率Kv和水平渗透率Kh比值为0.1、0.3、0.6、1的油藏模型，水平渗透率Kh取值为100 mD、200 mD、500 mD、1000 mD、2000 mD，首先采用蒸汽吞吐使地层热连通，而后转入驱泄复合生产，对比不同渗透率比值下的模型预测开发效果。

驱泄复合累积油汽比随垂直和水平渗透率的比值增加而增加，且当比值小于0.3时，累积油汽比小于经济极限油汽比0.1，可以得出驱泄复合的渗透率适应性极限为水平渗透率Kh＞200 mD，垂直渗透率和水平渗透率的比值大于0.3。

（2）原油粘度和热敏感性。粘度是驱泄复合开发的关键参数，在渗透率确定的均质油藏模型中，设计油藏原油粘度分别 为 mPa· s、 mPa· s、 mPa· s、 mPa· s、 mPa·s。对不同原油粘度下的油藏模型预测开发效果。预测结果：原油粘度越大，开发效果越差，但开发效果趋势逐渐平缓，当原油粘度小于 mPa·s时，油藏开发可以达到经济极限油汽比。原油粘度对于温度的敏感程度也至关重要，当温度升高至200 ℃，原油粘度能降低至10 mPa·s，适合驱泄复合开发。

（3）注汽速度。因蒸汽腔前缘形态与注汽速度有关，注汽速度越大，蒸汽超覆系数越大，蒸汽前缘越平滑，蒸汽腔不断扩展。在较低超覆系数下，蒸汽将只会在油藏顶部流动，蒸汽前缘水平方向的角度大，随着超覆系数增加，蒸汽前缘趋向于垂直。超覆系数值越大，因而原油采收率和油汽比会相应增加。对比了注汽速度为20 t/d、40 t/d、60 t/d、80 t/d、100 t/d、120 t/d的驱泄复合开发蒸汽前缘形态，在注汽速度为60～100 t/d的时候，蒸汽腔前缘界面为最佳。

（4）孔隙度和含油饱和度。孔隙度对驱泄复合开发的采出程度影响不大，但由于注蒸汽在井筒周围的热损失增大，累积油汽比大幅度降低，因此油藏的孔隙度应在15%以上。含油饱和度降低，原始含水饱和度增加，油藏的比热容也相应增加，从而注入的热蒸汽过多的消耗在地层水的加热中，由此累积油汽比降低。而含油饱和度降低，可动用原油减少，对于原油饱和度较低的油层，原油的原始储量较低，当原油饱和度降低至35%时，累积油汽比小于0.01，采油成本升高，因此，驱泄复合开发的原油原始含油饱和度应大于35%。

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