水平井蒸汽吞吐注采参数正交优化设计-油气田地面工程.doc

水平井蒸汽吞吐注采参数正交优化设计 王庆1( 刘慧卿1 佟琳1 杨晓莉2 （1. 中国石油大学 石油工程教育部重点实验室，北京 昌平 102249； 2. 辽河油田分公司技术发展处，辽宁 盘锦 124010） 摘要：水平井蒸汽吞吐热采是超稠油油藏开发的一种有效的方式，蒸汽吞吐的开采效果是注采参数综合作用的结果。本文选取注汽干度、注汽速度、注汽压力、注汽强度、焖井时间和最大排液量6个注采参数并考虑注汽干度、注汽压力、注汽速度之间的交互影响进行正交数值试验研究，得到了较优的参数组合；采用方差分析法对计算结果进行了分析，依据各因素对累积油汽比的影响程度进行了排序。正交数值试验的结果可为现场水平井蒸汽吞吐注采参数的优化提供理论指导，具有一定的实际意义。 关键词：水平井；蒸汽吞吐；注采参数；正交试验；直观分析；方差分析 引言 目前世界上稠油热力采油在强化采油中处于主导地位，热力采油日产油量约占强化采油量的60%，在热力采油中，注蒸汽开采的产量约占97%。对于普通稠油油藏，一般采用常规注蒸汽开发的方式[1]；但是对于特稠油和超稠油油藏，水平井蒸汽吞吐的生产效果要好于直井吞吐[2]。与直井相比，水平井在油层内的长度大，因此其注汽速度高、压差小、吸汽能力强；由于水平井与油层的接触面积大，供液能力加强，加上注汽量较大，因而无论是其周期峰值日产油还是周期产油量、平均日产油都高于直井；水平井的注汽、排液速度大，热损失小，回采时井口温度高，能延续较长时间高温期生产，从而有利于改善和提高开发效果；由于水平井在注汽阶段或回采阶段注汽及回采速度的提高，其热利用率高于直井[3]。 正交试验设计是利用一套规格化的表格—正交表，科学合理地安排试验，通过部分试验了解全面试验的情况，方便地找到诸多因素中对试验指标有显著影响的主要因素，确定使试验指标达到最佳的因素水平组合[4]。吴晓东[5]等以克拉玛依油田九7区油藏第三注汽周期为例利用正交试验的方法分析了注汽参数对蒸汽吞吐效果的影响；高海红[6]等详细论述了蒸汽驱注采参数优化的正交数值试验的方法。本文结合国内外注采参数的研究现状以及现场实际经验[7-12]，选取注汽干度、注汽速度、注汽压力、注汽强度、焖井时间和最大排液量6个注采参数并考虑注汽干度、注汽压力、注汽速度之间的交互影响进行研究，通过对方案结果进行直观分析和方差分析，确定了注采参数的显著性排序和最优参数组合，该结果对于指导矿场水平井蒸汽吞吐注采参数的优化具有一定的指导意义。 1 注采参数正交优化设计 1.1 正交设计中因素及其水平的确定 以某特稠油油藏的地质参数为基础，建立水平井蒸汽吞吐的概念地质模型。模型的基本参数为：油藏中部埋深1018m，原始地层压力11MPa，油层厚度36m，净毛比0.5，孔隙度30%，平面渗透率1(m2，垂向渗透率0.2(m2，地层原油粘度21360mPa(s，初始含油饱和度0.6。设计水平井位于油藏的中部。 为了使水平井段上注入蒸汽都有干度，相对于直井而言，水平井对注汽干度的要求更高；与直井相比，水平井与油层的接触面积更大，其渗流面积可达直井的3到5倍，因此其需要更高的注汽速度；注汽压力的确定以不超过地层破裂压力，防止地层出砂和汽窜为原则；周期注入量（注汽强度）根据水平井的长度及控制的油藏孔隙体积综合确定；与直井相比，水平井注入热量大，控制油藏体积大，故其焖井时间亦较直井长；在油层供液能力允许的条件下，尽可能趁热快采是提高开发效果的重要措施，水平井由于其渗流面积大，生产指数高，供液能力远大于直井，因此其最大排液量亦应高于直井。各因素水平如表1所示。 表1 水平井蒸汽吞吐注采参数取值表 水平 因素 A注汽干度（地下） B注汽速度 C注汽压力 D注汽强度 E焖井时间 F最大排液量 % t/d MPa t/m d t/d 水平1 45 300 18 100 3 80 水平2 55 450 20 150 5 120 水平3 65 600 22 200 7 160 1.2 试验方案的确定及模拟结果 如表1所示，应选择3水平正交表，考虑6个因素及因素A(地下注汽干度)、B(注汽速度)、C(注汽压力)之间的一级交互作用，故选用正交表L27(313)，其表头设计如表2所示。油汽比是衡量开发效果的直接经济指标，因此将正交数值试验的评价指标定为累积油汽比。将设计好的方案代入模型运算，不同模拟方案计算的累积油汽比如表3所示。 表2 L27(313)正交表表头设计 列号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 因素 A B AB A2B C AC A2C BC D E B2C F / 表3 各模拟方案计算的累积油汽比 方案 累积油汽比 方案 累积油汽比 方案 累积油汽比 方案1 0.829 方案1