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摘 要:洼38块由于低压、低产,原油在管线中流速慢,必须细致入微地搞好掺油工作。本文从掺油机理进行分析,运用工程技术的方法提出了最佳配比量的确定,针对不同类别的油井进行掺稀油生产技术的研讨,为同类稠油油田掺稀油工作提供参考。
关键词:掺稀油稠油粘度洼38块
中图分类号:TE71 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0036-01
洼38块构造上位于辽河断陷中央凸起南部倾没带的北端。含油面积8.9km2,石油地质储量3224×104t,开发目的层至下而上分别为下第三系沙三段、东三段和东二段,油藏埋深-1160～-1490m,储层岩性为硬质长石,中粗粒、细粉砂岩,泥质胶结,属于大孔高渗储层。50℃平均原油粘度15900mPa·s,最高达34052mPa·s,属深层特稠油油藏。
1油井特点
从1991年7月开始,洼38块分东二、东三、沙三共三套层系进行蒸汽吞吐开发部署,截至2010年12月,洼38块共有油井414口,开井229口,日产油699t/d,综合含水84.67%,累计产油614.118×104t,采油速度0.7%,采出程度19.05%。累计注汽1053.19×104t,累计吞吐油汽比0.58。平均吞吐9.5个轮次,其中,低周期(1-3周期)油井83口；中周期(4-7周期)油井63口；高周期(>7周期)油井104口。洼38块的地层结构特点和蒸汽吞吐的开发方式决定了油井具有以下几个特点:
(1)原油粘度高
洼38块原油油品较稠,胶沥含量较高,具有高密度、高黏度和低含蜡量的特点,因此采用井筒掺稀油降粘工艺开采。
(2)油井普遍出砂
洼38块地层结构疏松,颗粒细,油层相对较浅,上覆压力低,成岩作用差。此外,由于多轮次吞吐过程中的激动以及吞吐初期大量的放喷,造成地层破坏,加之原油粘度高,携砂能力强,导致吞吐回采过程中油井普遍出砂。
(3)油水分离严重
由于长期采取蒸汽吞吐开发方式,高周期油井和吞吐效果不好的油井,油水分离严重,造成油井含水不稳定,给掺稀油工作带来一定困难。
2稀油降粘的机理
2.1 直接混合加热降粘
稀油加温后掺入井下,使其与稠油在油套环空充分混合,可以成倍甚至几十倍地降低原油粘度,减少摩擦阻力,改善原油的流动性,维持生产并改善抽油泵的吸入条件,提高泵的充满系数,以达到提高泵效的目的。据有关资料表明抽油机参数为S＝4.8m,n＝2～4次/min,Φ56mm泵的临界抽吸速度对应的泵的入口粘度为1200mPa·s左右。
对于一定粘度的稠油,随掺入稀油比例增大,粘度下降也越快。从理论上计算掺入稀油比例与混合油粘度的关系,可依据公式:
式中:μ混、μ稀、μ稠-分别为混合油、稀油、稠油粘度；k-为掺入稀油比例；
2.2 加热油管间接降粘
加热后的稀油在向井下流动的过程中,井筒中存在径向传热过程,即热稀油可以加热抽油管柱,也就可以间接加热油管中生产的稠油,这样就降低了原油粘度,使油管压力降低。
在稳定热流状态下,热稀油通过油管壁向油管内的稠油加热的径向热流速Qs与油管壁内外温度差(Tto-Tti)和单元段长度△L形成的油管外表面积成正比:
式中:Qs-单元径向热流速,kal/h；Ktub-为油管的导热系数,kcal/(m2·h·℃)；
rto-为油管半径,m；Tto、Tti-为油管壁外、内的温度,℃
△L-油管单元段长度,m
如果掺入稀油温度为60℃,钢的导热系数一般为37～40kcal/(m·h·℃),稠油温度为40℃,则热流速Qs能达到223.3kal/h。
3与掺稀油有关的几个因素
3.1 掺油和开采层位的关系
洼38块三套开发层系中,东二段边水活跃,油水粘度比较大,多数油井均采用多层合采方式生产,造成油井水淹严重,现已进入高含水低速采油阶段,所以此类油井生产时不掺稀油或少量掺稀油即可保证正常生产。
东三段原油粘度较高。岩性较细,以细砂岩、粉砂岩为主,胶结疏松,属高孔,高渗储层,出砂严重。所以尽量控制掺稀油,保证原油具有一定的携砂能力。
沙三段油层属深层特稠油油藏,岩性较粗,以砾岩、砂砾岩为主,沙三段储层属于大孔隙度、高渗透储层。所以掺油比较东三段油层要大些。
3.2 掺油与沉积相带的关系
通过油井所处沉积相带,同一层系,不同位置的油井出油情况也不一样,这是由于油井所处沉积相带决定的。洼38块属于扇三角洲沉积相,沙三段分为辫状沟道微相和沟道间及中扇前端微相,辫状沟道微相岩性较粗,出砂较轻,沟道间及中扇前端微相岩性细,出砂较重,需少；东三段分为河口砂坝、边缘薄层砂、间湾及前三角洲微相,出砂程度逐渐增强。
砂的沉降速度与粒径的平方成正比,而与粘度成反比,砂的沉降速度远远小于泵的排液速度,所以正常生产的情况下,不能出现卡泵的现象。
3.3 掺油与吞吐周期的关系
同一个油层,随吞吐周期变化,出油情况不同,掺油也相应变化。周期较低的井采出程度低,压力高,出油情况好；轮次高的井,压力低,液量低,含水高。根据洼38块吞吐周期可分为三类:低周期、中周期、高周期。
(1)低周期油井,其特点是地层吸汽量少,注汽效果不佳,尤其是第1和第2周期的油井更为明显,油井排水期短,见油较快,且出油粘度较大,出液温度较高。针对此类井特点,开井后应大量掺油,根据液量变化情况约10天后掺油逐渐稳定。
(2)中周期油井,其特点是注汽效果明显,地层能量高,排水期相对延长,大约3～12天,出液温度高。针对此类井特点,开井后应少量掺油,待含水下降至80％时,逐渐加大稀油量,此类井20天后掺油逐渐稳定。
(3)高周期油井,其特点是回排水时间长,大约10～30天,甚至更长,此类井的掺油可以根据井口放样情况而定,一般含水下降至60％时再掺油即可。
3.4 掺油与生产阶段的关系
在同一注汽周期内的不同阶段,油井出油情况也有差异:吞吐初期,油温高、产量高、油较稀；吞吐中后期,溫度下降、含水上升、油较稠。分油井在注汽周期中所在的生产阶段,了解油井出油状况,才能做到合理掺油。
3.5 掺油与地面管线情况
由于油井受初期放喷因素影响,很多油井夹克保温层与管线脱离,保温效果较差,温耗大。当平台井管线高出地面,不受苇田水影响,但受大气温度影响较大,夏季气温高,管线温耗小,可以不考虑保管线掺油量。冬季气温低,管线温耗大(7m3/d,百耗,45.5℃),必须考虑掺油保管线用量。
4结语
稠油井掺稀油一定要通过分析开采层位、沉积相带、吞吐周期、生产阶段、地面情况,合理计算出油井不同时期的掺油量,正常生产的稠油井要保证均衡掺油的原则。掺油管理必须做到地质、工程和现场调掺互相沟通、密切配合。
参考文献
[1] 刘文章.稠油注蒸汽热采工程.北京:石油工业出版社,1997.7.
[2] 张锐,等.稠油热采技术.北京:石油工业出版社,1999.4.
[3] 万仁博主编.采油工程手册.北京:石油工业出版社,2003.3.
关键词:掺稀油稠油粘度洼38块
中图分类号:TE71 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0036-01
洼38块构造上位于辽河断陷中央凸起南部倾没带的北端。含油面积8.9km2,石油地质储量3224×104t,开发目的层至下而上分别为下第三系沙三段、东三段和东二段,油藏埋深-1160～-1490m,储层岩性为硬质长石,中粗粒、细粉砂岩,泥质胶结,属于大孔高渗储层。50℃平均原油粘度15900mPa·s,最高达34052mPa·s,属深层特稠油油藏。
1油井特点
从1991年7月开始,洼38块分东二、东三、沙三共三套层系进行蒸汽吞吐开发部署,截至2010年12月,洼38块共有油井414口,开井229口,日产油699t/d,综合含水84.67%,累计产油614.118×104t,采油速度0.7%,采出程度19.05%。累计注汽1053.19×104t,累计吞吐油汽比0.58。平均吞吐9.5个轮次,其中,低周期(1-3周期)油井83口；中周期(4-7周期)油井63口；高周期(>7周期)油井104口。洼38块的地层结构特点和蒸汽吞吐的开发方式决定了油井具有以下几个特点:
(1)原油粘度高
洼38块原油油品较稠,胶沥含量较高,具有高密度、高黏度和低含蜡量的特点,因此采用井筒掺稀油降粘工艺开采。
(2)油井普遍出砂
洼38块地层结构疏松,颗粒细,油层相对较浅,上覆压力低,成岩作用差。此外,由于多轮次吞吐过程中的激动以及吞吐初期大量的放喷,造成地层破坏,加之原油粘度高,携砂能力强,导致吞吐回采过程中油井普遍出砂。
(3)油水分离严重
由于长期采取蒸汽吞吐开发方式,高周期油井和吞吐效果不好的油井,油水分离严重,造成油井含水不稳定,给掺稀油工作带来一定困难。
2稀油降粘的机理
2.1 直接混合加热降粘
稀油加温后掺入井下,使其与稠油在油套环空充分混合,可以成倍甚至几十倍地降低原油粘度,减少摩擦阻力,改善原油的流动性,维持生产并改善抽油泵的吸入条件,提高泵的充满系数,以达到提高泵效的目的。据有关资料表明抽油机参数为S＝4.8m,n＝2～4次/min,Φ56mm泵的临界抽吸速度对应的泵的入口粘度为1200mPa·s左右。
对于一定粘度的稠油,随掺入稀油比例增大,粘度下降也越快。从理论上计算掺入稀油比例与混合油粘度的关系,可依据公式:
式中:μ混、μ稀、μ稠-分别为混合油、稀油、稠油粘度；k-为掺入稀油比例；
2.2 加热油管间接降粘
加热后的稀油在向井下流动的过程中,井筒中存在径向传热过程,即热稀油可以加热抽油管柱,也就可以间接加热油管中生产的稠油,这样就降低了原油粘度,使油管压力降低。
在稳定热流状态下,热稀油通过油管壁向油管内的稠油加热的径向热流速Qs与油管壁内外温度差(Tto-Tti)和单元段长度△L形成的油管外表面积成正比:
式中:Qs-单元径向热流速,kal/h；Ktub-为油管的导热系数,kcal/(m2·h·℃)；
rto-为油管半径,m；Tto、Tti-为油管壁外、内的温度,℃
△L-油管单元段长度,m
如果掺入稀油温度为60℃,钢的导热系数一般为37～40kcal/(m·h·℃),稠油温度为40℃,则热流速Qs能达到223.3kal/h。
3与掺稀油有关的几个因素
3.1 掺油和开采层位的关系
洼38块三套开发层系中,东二段边水活跃,油水粘度比较大,多数油井均采用多层合采方式生产,造成油井水淹严重,现已进入高含水低速采油阶段,所以此类油井生产时不掺稀油或少量掺稀油即可保证正常生产。
东三段原油粘度较高。岩性较细,以细砂岩、粉砂岩为主,胶结疏松,属高孔,高渗储层,出砂严重。所以尽量控制掺稀油,保证原油具有一定的携砂能力。
沙三段油层属深层特稠油油藏,岩性较粗,以砾岩、砂砾岩为主,沙三段储层属于大孔隙度、高渗透储层。所以掺油比较东三段油层要大些。
3.2 掺油与沉积相带的关系
通过油井所处沉积相带,同一层系,不同位置的油井出油情况也不一样,这是由于油井所处沉积相带决定的。洼38块属于扇三角洲沉积相,沙三段分为辫状沟道微相和沟道间及中扇前端微相,辫状沟道微相岩性较粗,出砂较轻,沟道间及中扇前端微相岩性细,出砂较重,需少；东三段分为河口砂坝、边缘薄层砂、间湾及前三角洲微相,出砂程度逐渐增强。
砂的沉降速度与粒径的平方成正比,而与粘度成反比,砂的沉降速度远远小于泵的排液速度,所以正常生产的情况下,不能出现卡泵的现象。
3.3 掺油与吞吐周期的关系
同一个油层,随吞吐周期变化,出油情况不同,掺油也相应变化。周期较低的井采出程度低,压力高,出油情况好；轮次高的井,压力低,液量低,含水高。根据洼38块吞吐周期可分为三类:低周期、中周期、高周期。
(1)低周期油井,其特点是地层吸汽量少,注汽效果不佳,尤其是第1和第2周期的油井更为明显,油井排水期短,见油较快,且出油粘度较大,出液温度较高。针对此类井特点,开井后应大量掺油,根据液量变化情况约10天后掺油逐渐稳定。
(2)中周期油井,其特点是注汽效果明显,地层能量高,排水期相对延长,大约3～12天,出液温度高。针对此类井特点,开井后应少量掺油,待含水下降至80％时,逐渐加大稀油量,此类井20天后掺油逐渐稳定。
(3)高周期油井,其特点是回排水时间长,大约10～30天,甚至更长,此类井的掺油可以根据井口放样情况而定,一般含水下降至60％时再掺油即可。
3.4 掺油与生产阶段的关系
在同一注汽周期内的不同阶段,油井出油情况也有差异:吞吐初期,油温高、产量高、油较稀；吞吐中后期,溫度下降、含水上升、油较稠。分油井在注汽周期中所在的生产阶段,了解油井出油状况,才能做到合理掺油。
3.5 掺油与地面管线情况
由于油井受初期放喷因素影响,很多油井夹克保温层与管线脱离,保温效果较差,温耗大。当平台井管线高出地面,不受苇田水影响,但受大气温度影响较大,夏季气温高,管线温耗小,可以不考虑保管线掺油量。冬季气温低,管线温耗大(7m3/d,百耗,45.5℃),必须考虑掺油保管线用量。
4结语
稠油井掺稀油一定要通过分析开采层位、沉积相带、吞吐周期、生产阶段、地面情况,合理计算出油井不同时期的掺油量,正常生产的稠油井要保证均衡掺油的原则。掺油管理必须做到地质、工程和现场调掺互相沟通、密切配合。
参考文献
[1] 刘文章.稠油注蒸汽热采工程.北京:石油工业出版社,1997.7.
[2] 张锐,等.稠油热采技术.北京:石油工业出版社,1999.4.
[3] 万仁博主编.采油工程手册.北京:石油工业出版社,2003.3.