蒸汽驱油井流入动态研究

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1、蒸汽驱油井流入动态研究刘慧卿，张红玲（中国石油大学，北京102249）摘要：以蒸汽驱井网中油井不同受效范围的复合油层模式为基础，建立了蒸汽驱油井的采油指数和流入动态变化关系。研究表明，蒸汽驱受效后油井的采油指数同时与受效范围和黏度降低程度有关，油井采油指数随受效范围和黏度降低程度增加而增加，其变化特征与蒸汽吞吐井所得结论是相同的，蒸汽驱受效阶段与启动阶段相比，油井的产能关系得到较大程度的改善，且改善程度随受效范围增大；综合流入动态关系涵盖了等温与非等温渗流条件，同样适用于常规生产井的产能预测。关键词：蒸汽驱；

2、井网；流入动态；采油指数；研究中图分类号：TE33文献标识码：A引言蒸汽驱是在一定的井网条件下，通过注入蒸汽将地下原油加热，并驱到周围生产井后产出，注采形式与常规注水开采相同，蒸汽驱开采常用基础井网形式多为方形井网[1]。由于维持蒸汽驱油井的能量主要来源于注入的蒸汽，因此油井的产量变化可分为3个阶段：第1阶段为启动阶段。加热原油未突破生产井，油层原油的初始黏度较高，初期主要依靠提高注入压力维持生产，原油产量较低。第2阶段为蒸汽驱受效阶段。随着注入蒸汽量增加，受热原油突破生产井，原油降粘效应起到控制作用，同时随

3、着受效范围增加，油井将维持较高的产量。第3阶段为蒸汽突破阶段。蒸汽在生产井突破，热效率降低，注入井甚至出现间歇注汽状态，同时油层中的剩余油越来越少，油井产量逐渐下降。蒸汽驱的启动阶段和受效阶段是蒸汽驱油井生产的主要阶段，由于蒸汽驱的注汽速度和蒸汽干度受油层压力水平的限制，因此，建立蒸汽驱油井的合理工作制度对于保持一定的注采比和油层压力水平并进一步实现蒸汽驱的科学化管理具有重要意义。1蒸汽驱启动阶段油井流入动态蒸汽吞吐和蒸汽驱是注蒸汽采油过程中2个相互联系的过程，蒸汽吞吐既可提高采油速度，又是蒸汽驱的引效阶段。

4、蒸汽吞吐为蒸汽驱创造了有利的油藏驱替条件，蒸汽驱注入到油层的热量能使油层温度在较大范围内得到提高，将井间的原油驱替到生产井。在蒸汽驱的启动阶段，蒸汽驱油井一般处于多周期吞吐的中后期，油层压力波已经传播到泄油边界，生产表现为蒸汽吞吐的递减或低产特征，含水率基本保持稳定，油层流体渗流为拟稳态，因此蒸汽驱启动阶段油井的流入动态主要表现为蒸汽吞吐井的特征。加热区的油井采油指数[2]为：(1)油井相对采油指数为：(2)式中：为油井注热采油指数，m3/（d·MPa）；为油层有效厚度，m；为油层绝对渗透率，10－3μm2；

5、为泄油区半径，m；为油井半径，m；为蒸汽吞吐加热半径，m；为蒸汽吞吐受热区原油黏度，mPa·s；为未受热原油黏度，mPa·s；为未注热油井采油指数，m3/d·MPa。由上可以看出，油井的采油指数除与油层的原始流度有关外，还取决于油层受热范围、受热区原油黏度和解堵效应。由于原油粘温关系的可逆性，随着采出程度的增加，受热区温度逐渐降低，原油黏度逐渐升高，油井采油指数逐渐降低，因此当蒸汽驱启动时，若油井处于蒸汽吞吐末期，且，则，即采油指数基本趋于冷采时的采油指数。2蒸汽驱受效油井流入动态蒸汽驱油井受效后，受热原油突

6、破生产井，随着注入蒸汽量的增加以及注采系统的逐步完善，油层的受效范围也逐渐增加，未受效区内油井仍然保持蒸汽吞吐原有的加热范围，但温度比蒸汽驱受效区低得多。图1为五点注采井网油层受效范围示意图，表1为不同井网的面积波及系数[3]，根据面积波及系数即可计算出不同蒸汽驱井网的最大受效范围。图1五点注采井网油层受效范围示意图（此处用彩图）表1不同井网的面积波及系数井网类型直线井网五点井网反九点井网反七点井网波及系数0.3910.5080.3710.590生产过程中油层中的流体饱和度基本保持不变，受效区与未受效区内均保

7、持稳态渗流状态。对于受效区：(3)式中:为注蒸汽后油井的表皮因子；为受效区产油量，m3/d；为油层供给边界压力，MPa；为井底流压，MPa。对于未受效区，根据质量连续性原理得：(4)式中：为未蒸汽驱时油井表皮因子；为未受效区产油量，m3/d。令，则s得到油井的采油指数：(5)若油井在蒸汽驱见效时，蒸汽吞吐阶段形成的加热区基本消失或加热区温度接近原始油层温度，即，，则式（5）简化为：(6)油井相对采油指数为：(7)式中：为井网波及系数。由式（7）可以看出，蒸汽驱受效后油井的采油指数同时与受效范围和黏度降低程度有

8、关。图2表明油井采油指数随不同井网最大受效范围和黏度降低程度增加而增加，其变化特征与蒸汽吞吐井所得结论相同[4]，因此，无论是蒸汽驱，还是蒸汽吞吐开采方式，所有有利于增加受热范围的措施都将对提高注蒸汽热采效果产生有利影响。图2油井相对采油指数与最大受效范围和降粘程度的变化关系（此处用彩图）3油层非等温渗流综合流入动态关系对于非等温油气两相流入动态，文献[5]已给出相应的归一化无因次流入动态关系：(8