林濤,孫永濤,劉海濤,王少華,顧啟林,王通
(中海油田服務股份有限公司油田生產研究院,天津 300450)
近年來,海上稠油熱采技術以多元熱流體熱采為主[1-3]。與單一的蒸汽熱采相比,由于多組分的存在,多元熱流體的作用機理更加復雜[4]。為了進一步研究多元熱流體中CO2,N2與蒸汽3者的混合增效作用,找出各因素與提高開采效果之間的關聯性[5-7],開展了室內實驗研究和灰色關聯分析。
實驗用水:根據渤海油田地層水實際組成配制的模擬鹽水,礦化度為7 402 mg/L,水型為Na2SO4,其中(Na++K+)質量濃度為 2 210 mg/L,Ca2+為 281 mg/L,Mg2+為 281 mg/L,Cl-為 3 226 mg/L,為 384 mg/L,為1159mg/L。
實驗用油:渤海油田原油,50℃地下原油黏度為753 mPa·s。
實驗用化學劑:高純度工業(yè)CO2(體積分數99.90%),高純度工業(yè)N2(體積分數99.95%)。
實驗模型:采用25 mm×150 mm的人工填砂模型。
實驗設備:由恒壓計量泵、蒸汽發(fā)生器、手動計量泵、預熱盤管、巖心模型、恒溫箱、冷凝器、回壓閥、氣液分離器、液樣收集器、濕式氣體流量計以及壓差、壓力傳感器和中間容器等組成。
根據目標油藏特性制作填砂模型;在室溫條件下將模型抽空3.5 h;在56℃恒溫下飽和人工合成鹽水,測量孔隙度;將飽和鹽水的模型在56℃恒溫箱內放置12 h以上,用實驗原油以恒定速率驅替巖心中的飽和水,直到巖心兩端的壓差平穩(wěn),建立束縛水飽和度(原始含油飽和度)[8],記錄飽和壓力;采用恒速注入熱流體實驗方案,驅替至規(guī)定的孔隙體積倍數,記錄注入速度、注入壓力、采出油氣水量。
分別采用蒸汽、蒸汽+CO2、蒸汽+N2、蒸汽+CO2+N2等4種驅替方式。根據現場實際注入情況,折算蒸汽注入速度。以注入熱量相同為原則,根據溫度、壓力的關系,計算氣體的比例,設計注入流體的組成;蒸汽+CO2+N2的比例按現場實際多元熱流體組成比例配制。
對比不同注入方式下的階段采收率(見表1),可以看出不同注入溫度下,同時注入蒸汽與氣體(CO2,N2,N2+CO2)的最終采收率均高于單一蒸汽驅,其中蒸汽+CO2階段采收率最高,其次為蒸汽+N2+CO2。由于無法通過實驗確定CO2,N2與蒸汽的混合增效作用,因此結合實驗數據采用灰色關聯分析方法進行分析[9]。
表1 不同注入方式下的階段采收率
灰色系統(tǒng)理論認為,任何隨機過程都是在一定幅度范圍和一定時區(qū)內變化的。對CO2,N2與蒸汽3種因素的混合增效來說,各敏感特性參數不是確定值,而存在變化范圍(即灰數)。它們作為灰色系統(tǒng)具有整體功能,存在某種潛在規(guī)律。
蒸汽+N2+CO2階段采收率為參考數列,反映了CO2,N2與蒸汽3種因素混合增效綜合作用的結果,記為 X0={X0(1),X0(2),X0(3) };蒸汽、蒸汽+CO2、蒸汽+N2階段采收率分別為不同的比較數列,反映了不同組成的作用效果,記為 Xi={Xi(1),Xi(2),Xi(3)}。
根據確定的比較數列和參考數列,采用數列均值化方法對原始數據進行處理,計算公式為
式中:ξi(k)為第k個比較序列對參考序列的關聯系數;ρ 為分辨系數,ρ∈(0,1),通常取 0.5。
定量分析系統(tǒng)發(fā)展的主要及次要因素時,需要對各樣品的關聯系數取平均值,此即為關聯度ri[6]:
利用式(3)計算各數列的關聯度,采用相對關聯度和綜合關聯度[10]的方法進行對比分析和排序(見表2)。
表2 關聯度分析及排序
由表2可以看出,在CO2,N2與蒸汽混合增效的3個影響因素中,蒸汽+N2的影響最大,蒸汽+CO2其次,蒸汽最小。分析認為:由于N2具有明顯的增壓作用[11-15],其影響非常顯著,對于普通稠油油藏,壓力的增加是提高開采效果的主要驅動力之一;CO2具有溶解降黏作用,在熱作用下可提高降黏效果,改善開采效果。
CO2,N2與蒸汽混合增效作用的影響因素很多,根據室內模擬結果,結合灰色關聯分析理論,對影響增效作用的蒸汽+CO2、蒸汽+N2、蒸汽進行關聯分析。依據各因素的關聯度大小,可以確定影響混合增效作用的主要及次要因素,為后續(xù)海上稠油熱采多元熱流體組分優(yōu)化設計提供依據。
[1]林濤,孫永濤,馬增華,等.多元熱流體熱采技術在海上探井測試中適應性研究[J].海洋石油,2012,32(2):51-53.
[2]唐曉旭,馬躍,孫永濤.海上稠油多元熱流體吞吐工藝研究及現場試驗[J].中國海上油氣,2011,23(3):185-188.
[3]孫玉豹,孫永濤,林濤.渤海油田多元熱流體吞吐自噴期生產控制[J].石油化工應用,2012,31(5):10-12.
[4]林濤,孫永濤,馬增華,等.多元熱流體熱-氣降黏作用初步探討[J].海洋石油,2012,32(3):74-76.
[5]金利.灰色關聯技術在老油田儲層預測解釋中的應用[J].斷塊油氣田,2012,19(5):600-603.
[7]李俊鍵,姜漢橋.聚合物驅效果影響因素關聯性及適應性分析[J].石油鉆采工藝,2008,30(2):31-34.
[8]林濤,竺彪,徐景亮.海上油田功能型聚合物調驅的實驗研究[J].海洋石油,2009,29(1): 64-66.
[9]鄧聚龍.灰色理論基礎[M].武漢:華中科技大學出版社,2002:122-209.
[10]鄭軍偉.基于灰色系統(tǒng)理論的數據關聯度建模及其應用[D].杭州:杭州電子科技大學,2011.
[11]李登偉,張烈輝,易建國,等.注N2開發(fā)有水氣藏的敏感性因素研究[J].斷塊油氣田,2012,19(3):343-345,385.
[12]殷丹丹,楊勝來,趙東鋒,等.化學生熱體系參數優(yōu)化及驅油效率試驗研究[J].斷塊油氣田,2012,19(4):500-503.
[13]劉成,羅召陽,劉麗君.氮氣技術在油氣生產中的應用[J].斷塊油氣田,2001,8(4):61-64.
[14]殷方好,王慶,張彬,等.克拉瑪依油田304斷塊氮氣泡沫調驅正交優(yōu)化設計[J].斷塊油氣田,2011,18(2):267-269.
[15]杜殿發(fā),郭青,王青,等.特稠油油藏注氮氣可行性分析[J].石油鉆采工藝,2008,30(6):75-79.