过热蒸汽改善水敏性稠油油藏开发效果研究

2014年第8期内蒙古石油化工129过热蒸汽改善水敏性稠油油藏开发效果研究张健(中国石化集团国际石油勘探开发有限公司，北京100029)摘要：本文通过室内单管模型对某水敏感性稠油油藏的现场油砂进行了不同流体岩心流动实验，对比了岩心在相同温度条件下的热水、饱和蒸汽、过热蒸汽三种不同流体下的渗透率恢复率。

通过X衍射分析，研究了岩心中粘土矿物与过热蒸汽作用下的变化规律。

实验结果表明：过热蒸汽具有永久改善水敏性储层渗透率的特点，对水敏性储层渗透率恢复明显高于热水、普通蒸汽。

在室内研究的基础上，进行了注过热蒸汽吞吐开发矿场试验，对比前期普通蒸汽开发效果，注过热蒸汽吞吐可提高日产量4～6倍，效果显著。

关键词：稠油；过热蒸汽；水敏性；粘土矿物；中图分类号：T E345文献标识码：A文章编号：1006--7981(2014)08一0129一03目前，蒸汽吞吐是开发稠油油藏相对简单而成熟、有效的开发技术，在许多国家得到了应用并取得了一定的效果[1]。

但是在实际热力开采过程中，存在储层中水敏性强的粘土矿物一直是制约该项技术在水敏性油藏的发挥效果。

在高温下，水的化学性质较活泼。

过热蒸汽[2]，即温度高于相应压力下饱和温度的蒸汽，超过的温度值常称为过热度。

过热蒸汽具有了强酸和强碱的性质特性。

本文从过热蒸汽环境下粘土矿物的转化，探讨了过热蒸汽对普通蒸汽水岩作用的强化作用，从而改善储层渗流环境。

1过热蒸汽岩心流体实验研究1．1储层水敏性评价选用的现场油砂进行了岩心流动实验，实验结果见表1。

储层的水敏性大多都是由于储层含有粘土矿物引起的，这些粘土或覆盖于沙粒表面，或作为胶结物而与沙粒混合在一起。

对于含粘土矿物高的砂岩储层，易引起储层的水敏。

从表l可以看出，储层水敏指数[31均在0．7以上，水敏程度属于强水敏。

根据X衍射分析，储集层中的粘土矿物主要成分为高岭石和伊／蒙混层矿物，其次为伊利石、绿泥石，具体数据见表2。

从衍射结果分析，粘土矿物中的伊蒙混层、混层比(％)较高，是多孔介质表现出强水敏性的主要原因。

表1水敏实验数据表成分I，S(伊／蒙I(伊年I石)K(高岭石)c(绿泥石)混层比混层)(％)(％)(％)(％)(“)古量72．33．7121283．3 1．2实验流程及结果根据国内外不同的研究者所使用的装置不同，可将水一岩反应的模拟实验研究分为2种．一种是岩心流动实验研究“]，另一种是用高温高压反应釜实验研究[5]。

本文研究采用岩心流动实验装置，共设计了2组实验流程：第一组：①岩心饱和地层水，计算岩心的孔隙体积和孔隙度；②用地层水测定岩心收稿日期：2014—03—10作者简介：张健(1980一)，男。

工程师．现为中国石化国际石油勘探开发公司主管，主要从事海外油气田开发生产管理工作。

130内蒙古石油化工2014年第8期的水相渗透率；⑧慢速250℃热水驱替10一20倍孔隙体积，停泵放置24小时后再开泵再次驱替20倍孔隙体积，测定渗透率损害率；④慢速250。

C饱和蒸汽水驱替10一20倍孔隙体积，停泵放置24小时后再开泵再次驱替20倍孔隙体积，用250。

c热水测定渗透率损害率；⑤慢速过热度为30。

C的250℃过热蒸汽水驱替10一20倍孔隙体积，停泵放置24小时后再开泵再次驱替20倍孔隙体积，用250℃热水测定渗透率损害率，实验结果见表3。

第二组：①岩心饱和地层水，计算岩心的孔隙体积和孔隙度；②用地层水测定岩心的水相渗透率；③慢速蒸馏水驱替10一20倍孔隙体积，停泵放置24小时后再开泵再次驱替20倍孔隙体积，测定渗透率损害率；④慢速过热度为30。

C的250℃过热蒸汽水驱替10一20倍孔隙体积，停泵放置24小时后再开泵再次驱替20倍孔隙体积，用蒸馏水测定渗透率损害率，实验结果见表4；⑤对第二组实验的粘土矿物进行X衍射分析，实验结果见表5。

表3第一组实验数据结果实验阶段液测渗透率(10-3p-m2骖透率比值(％)表4第二组实验数据结果实验阶段液测渗透率(10-3／t m2渗透率比值(％)成分I／s(伊／蒙I(伊利石)K(高岭石)c(绿泥石)混层)(％)(％)(％)(％)含量32．3523．812 1．3实验结果分析李迎春[61通过物模实验，揭示了强水敏性稠油油藏在蒸汽吞吐开采过程中，由于高温、高压、碱性蒸汽介质注入储层，蒸汽会与储层中粘土矿物产生一系列矿物学变化规律。

同时，提出了提高注汽温度及干度，又利于降低蒙脱石在储层敏感性危害。

叶正荣等n1通过实验研究认为保持低pH值和高温条件对减少粘土矿物的膨胀极为有利。

通过第一组实验结果表明，相同温度下，热水、饱和蒸汽、过热蒸汽三种介质对储层渗透率的恢复程度不同，过热蒸汽恢复率最高，达到81．1％，饱和蒸汽次之．为51％．热水最低，为31．2％。

依据X衍射结果，分析了第二组过热蒸汽与粘土相互作用后粘土成份的组成变化，膨胀性粘土矿物发生转化，伊蒙混层含量由72．3％降到32．3％，伊利石含量由3．7％增加到52％，高岭石含量由12％降到3．8％，而绿泥石含量变化不大。

实验前后的粘土矿物相对含量分析结果表明，过热蒸汽作用以后，高岭石、伊蒙混层含量减少．混层比明显降低。

分析其原因认为：①蒸汽凝析液常表现为碱性nI，这使得高岭石的稳定性减小，开始向伊利石、绿泥石转化[9]。

钾长石含量减少提供了钾离子，为高岭石向伊利石转化提供有利环境。

表4中伊利石含量增加更证实了这个结论。

②过热蒸汽是一种未饱和蒸汽，当它接触到发生膨胀的粘土矿物(蒙脱石)时，可以将其晶层内部的水份蒸发出来，破坏晶层表面形成的扩散双电层，减弱甚至消除晶层间的负电性，使得层间距收缩到初始状态，渗透率恢复。

③蒙脱石的层间水被脱出后，就会造成部分层间塌陷，导致晶格重排和碱离子吸附，向伊利石发生转化[9]。

2过热蒸汽吞吐矿场试验依据室内研究成果，进行了矿场实验。

选取了4口具有代表的典型试验井，对比了冷采、普通蒸汽与过热蒸汽吞吐的效果，日产量对比见图1。

囤1日产量对比从矿场试验数据分析，普通蒸汽吞吐的增产效果有限，因为储层矿物的水敏性，极大的降低储层孔隙的渗透率，增加了近井地带的渗流阻力，制约油藏开采潜力；过热蒸汽与普通蒸汽相比，首先是过热蒸汽对粘土矿物水敏性的抑制，储层的渗透率得到很大程度的恢复，降低了井底渗流阻力，提高油井产液2014年第8期张健过热蒸汽改善水敏性稠油油藏开发效果研究131产油能力。

3结论①通过热水、饱和蒸汽、过热蒸汽的岩心流动实验对比发现，在相同温度下，过热蒸汽能在饱和蒸汽的基础上能进一步提高水敏性油藏渗透率恢复率。

②通过X衍射分析，粘土矿物与过热蒸汽作用之后，发生转化，伊蒙混层含量大幅度下降，伊利石含量上升。

③过热蒸汽强碱特征，对蒙脱石的膨胀起到了一个很好抑制作用，改善水敏性储层井底渗流环境。

④通过过热蒸汽在矿场实验井的应用，对于普通蒸汽难以应用的敏感性稠油油藏，应用过热蒸汽吞吐开采是一种切实可行的方法。

E1] [23[3][4][参考文献]曾玉强，刘蜀知，王琴等．稠油蒸汽吞吐开采技术研究概述[J]．特种油气藏，2006，13(6)，5～9．曾丹苓，敖越，张新铭等．工程热力学[M]．第三版．北京：高等教育出版社，2002：155—155．裘亦楠，薛叔浩．油气储层评价技术[M]．北京：石油工业出版社，1997：332—332．H ayat davoudi A，G hal am bor A．C ont r ol l i ng[5][6][7][8][9]f orm at i on dam a ge caus ed by kaol i ni t e cl aym i ne r a l s：Pa r t i v．口]．SPE31118，1996G unt er W D，B i r d G W，A ggar w al P K．L e one J A．M odel i ng of sm ec t i t e s ynt hes i si n r e se r voi r s ands：com pa r i s on of pat hpr edi c t i ons t o a ut ocl ave exper i m ent s[A]．M eyer R F，W i ggi ns E J．Fourt h U N I T A RU N D P C onf er ence on H ea vy C r ud e and T arSa nds[C]．A l be r t a O i l Sand s T echno l ogyand R es ear ch A ut hor i t y，1989：29．李迎春．蒸汽吞吐所引起的储层矿物学变化研究口]．石油地质与工程，2009，23(4)：109～110．叶正荣，樊世忠，蒋海军．热采过程中储层温度敏感性室内实验[J]．特种油气藏，2000．7(1)，35～37．雷昊，郭肖，贾英，等．稠油注蒸汽开采对储层伤害的机理研究[J]．中国西部油气地质，2006，2(2)：212～214．赵澄林，朱筱敏．沉积岩石学[M]．北京：石油工业出版社，2001：122～124．St udy on Super heat ed S t eam t o I m pr ove t he W at er--s ens i t i ve H ea vy O i l R es e r voi r D eve l opm en tz H A N G Ji a n(S i nopec I nt e r nat i onal Pet r ol eum E xpl or at i on and deve l opm en t com pany，B ei j i ng100029)A bs t r a c t：T o opt i m i ze t herm al r ec ove r y m et hods f or one w at er—s ensi t i ve heavy oi l r e se r voi r，cor ef l ow l abor at or y experi m ent s w er e ca r r i ed out t o e val uat e t he di f f er ent f e at ur e s of t hr ee com m onl y used m et hods，t hen t he t heor et i cal anal ys i s w as done upo n t he se l ect e d appr oach，and r eal si t e appl i cat i on w as used t o ver i f y t he sel ect e d m ean t o t est i f y i t s f eas i bi l i t y and m eri t．Fi r st l y，com par abl e experi m ent s of w at er sensi t i ve oi l s and per m e abi l i t y r ec ove r y r at e w er e ar ranged f or m e t hods of hot w a t er、sat ur at e d s t eam，s u per heat ed s t ea m unde rsa m e t em per at ur e．Secondl y，cl ay m i ner al al t er at i ons i n s uper heat ed s t ea m envi r onm ent w er e s t udi e d．La st l y，t he se l ect e d s uper heat ed s t eam s t i m ul a t i on m e t hod w a s used i n oi l f i el d pr oduct i o n，com par i ng t o pr e vi ous nor m al s t ea m m e t．hod，t he s uperheat ed s t ea m can hence t he dai l y r ec ove r y4t o6t i m es of t he per vi ous val ue，t hus ac hi eve s a sat i sf yi ng r es ul t s．K ey w or ds：H eavy oi l Super heat ed s t eam；W at er--s ens i t i ve；C l ay m i ner a l s。