多元热流体提高采收率机理研究及实践

　　[中国海洋石油报2014-05-19]经过大量研究，渤海创新性地提出海上多元热流体（蒸汽+热水+二氧化碳+氮气）水平井吞吐热采技术。本文采用理论分析、实验分析和数值模拟等研究方法，系统研究了多元热流体中各个组分的作用机理，以及各组分之间的耦合作用，深入剖析了多元热流体热采提高采收率机理及适用的油藏条件。
　　研究表明：（1）多元热流体中的热水、蒸汽及其他高温组分携带的热量主要有5个作用：①加热油层中的原油，使其黏度大幅度降低，从而降低原油流动阻力；②加热油层，增大油层弹性能量；③降低界面张力，改善液阻和气阻效应；④增大流体和岩石的热膨胀作用，使得孔隙体积减小，单井产量增大；⑤改变岩石的润湿性，使油水相对渗透率发生变化，提高了原油的流动能力；（2）气体组分中氮气与二氧化碳均能溶解于原油中，起到膨胀降黏作用，但二者在原油中的溶解度不同，导致降黏幅度差异很大（相同温度条件下，二氧化碳降黏作用是氮气的7倍）；且随着温度的升高，氮气和二氧化碳在原油中的溶解能力均降低，致使气体溶解对降黏的贡献率逐渐变小（以二氧化碳为例，当油层温度从56摄氏度加热到180摄氏度时，温度对降黏的贡献率为98.5%，而二氧化碳对降黏的贡献率仅为1.5%）；因此，在高温条件下，气体的溶解降黏效果有限，远低于加热降黏，其作用主要体现在增加地层能量、提高排液能力、扩大热量扩散范围这三方面。（3）多种气体组合不是耦合叠加作用，而是相互竞争关系。
　　同时，结合渤海典型稠油油藏参数，研究了多元热流体技术适应的油藏条件。研究表明：（1）当地层原油黏度<1300mPa·s时，多元热流体热采效果好于蒸汽；当地层原油黏度>1300mPa·s时，则反之。（2）当地层原油黏度<1300mPa·s时，油层越薄（<10m），多元热流体开发效果越明显，主要是因为多元热流体中气体组分的保温作用，阻止热量向顶、底盖层的损失。（3）油藏非均质性强时，多元热流体中气体容易汽窜，不适合该技术。（4）随着垂直/水平渗透率之比的增加，由于多元热流体中气体组分的上浮隔热作用更明显，多元热流体吞吐相对蒸汽吞吐采收率增幅有变大的趋势。综上所述，多元热流体技术适合于地层原油黏度相对较小（<1300mPa·s）、油层较薄（<10m）、储层非均质性不强、天然能量较小的海上稠油油藏。（苏彦春，许万坤，张风义等渤海石油研究院）