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摘 要：通过对王庄油田沙一段油藏进行研究，应用数值模拟方法研究薄层稠油油藏的散热规律，根据油藏性质特点，对注汽强度、干度、速度及注汽量等参数进行研究及优化，从而提高薄层稠油油藏开发效果，本文以王庄郑41块为例介绍了油藏数值模拟技术在注汽过程中的热损失研究应用，从而为薄层稠油油藏蒸汽吞吐开发提供理论依据和技术支撑。
关键词：王庄油田；郑41块；稠油；数值模拟
王庄油田由于原油粘度高，需蒸汽吞吐开发，由于该块油层薄、隔夹层多，热量损失大，造成油井在蒸汽吞吐后在生产过程中井口温度低，峰值产量低且维持时间短［1,4,6］。通过建立描述油藏流体地下渗流规律的数学模型，能够有效地弄清模拟区的地下情况，研究目前地下剩余油分布特点［2,3,5］。本次研究选用目前比较成熟的数模软件CMG进行数值模拟研究。
1、模拟网格的划分及模型的建立
本研究选取郑41块有代表性的2X15井、2X17井、3X15井、3X17井作为研究对象，其井位如图1所示。
为了研究该块蒸汽吞吐热损失，根据油藏描述结果，纵向上将模拟层划分为11层，主力层分别为沙一段s111、s112、s113、s114、s115、s12，各层间有夹层相隔。为了研究方便，将各层进行编号，如图2所示。
其中3、5、7、9为含油层，1为顶层，11为底层，2、4、6、8、10为隔层。根据模拟的需要，平面上采用非均匀网格分布，X方向沿井排方向，划分40个网格，Y方向划分30个网格，网格尺寸4.8m~40m不等，模拟面积203343.453m\+2。这样将模拟区划分为40×30×11=13200的网格系统。网格系统平面图形如图3所示，三维图形如图4所示。
1.1数值模型的建立：
数值模拟所需要的油田开发模型分为三部分：静态地质模型、岩石流体性质模型及生产动态模型［3,5］。
静态地质模型：模型的主要静态参数包括构造分布、孔隙度、渗透率、砂层厚度、有效厚度分布等。在形成模型过程中，采用井点数据进行了插值，考虑边界条件，利用克里金插值方法得到静态地质模型。
岩石流体模型：岩石流体模型主要包括岩石、流体的高压物性，流体相对渗透率资料、原始条件下地下流体的饱和度分布、压力分布等。
生产动态模型：生产动态模型描述了开发层系的动态变化过程。蒸汽吞吐阶段生产动态从2006年1月开始到2007年4月，共16个月。按照蒸汽吞吐生产规律确定计算时间步长，建立了郑41-2X15等4口井生产动态模型，描述生产变化过程。
2、隔夹层对蒸汽吞吐热损失的影响
由于夹层存在，在蒸汽吞吐开采中，会引起热损失的增加。净总厚度比越小，注入蒸汽的热量相当一部分损失在夹层中，注入蒸汽热效率低，从而导致加热半径减小，蒸汽吞吐开采效果变差。
以郑41-2X15井为例，考察注汽、焖井及开采等各阶段的温度场变化，并将计算结果绘制成温度场图，并与真实情况的温度场进行对比，如所示。
从计算结果看，在注汽阶段，由于夹层的存在，在蒸汽吞吐开采中，会引起热损失的增加。夹层越多，净总厚度比越小，注入蒸汽损失在夹层中的热量越多，注入蒸汽的热效率越低，从而导致加热半径减少，蒸汽吞吐开采效果变差。
3、油层厚度对蒸汽吞吐热损失的影响
本研究应用数值模拟方法研究油层厚度对吞吐效果的影响，所用模型的油层厚度取10m，其余基本参数与郑41-2X15等4口井的参数相同。
模拟结果表明，油藏厚度越大，蒸汽吞吐的开采效果越好。油层厚度对油层的热损失有一定的影响，温度场在注汽、焖井、开采的各阶段均比薄油层时要高30℃左右。
4、注汽速度对热损失的影响
为了考察注汽速度对郑41-2X15等4口井油层热损失的影响，以2X15井为例，分别计算注汽速度为178m3/d、278m3/d的温度分布情况，应用实际的油藏地质条件，相同的注采工艺参数，井底蒸汽干度为0.15，总注汽量为24908m3，注汽温度为357℃。
注汽速度对油层温度场影响（生产15天，单位：℃）
从所计算的温度分布图可以看出，在注汽阶段，两种情况下的温度分布基本一致，注汽速度大小没有影响油层温度的高低；在焖井阶段和生产阶段，注汽速度大时注汽时间短，导致温度受热面积小，但最高温度与小注汽速度基本相同。
5、含水饱和度对热损失的影响
为了考察含水饱和度对郑41-2X15等4口井油层热损失的影响，以2X15井为例，计算油层含水饱和
开井生产15天不同含水饱和度下的温度场分布
度在30%的情况下温度场的变化，并与真实情况(平均50%)相比较。计算结果如上图所示。
由计算出的温度场分布对比图可以看出，含水饱和度较高时，温度影响区域要大些，但最高温度有所下降，这是由于水的热传导率比油和气的热传导率要大些，更有利于热量的传导。郑41-2X15井等4口井油层含水饱和度均较高，原始含水饱和度0.40~0.60，影响到油层的最高温度，热量更容易传导，从而增加了热量的损失。
6、认识与结论
综上所述，在对郑41-2X15等4口井进行蒸汽吞吐生产历史拟合的基础上，考察了2X15井等4口蒸汽吞吐生产井的油藏温度场变化规律，并利用数值模拟技术分别考察了夹层的存在、油层的厚度、注汽速度和含水饱和度的变化对油层散热的影响规律。
分析结果表明，郑41块由于存在较多的夹层，产层的含水饱和度较高(平均50%)，夹层含水饱和度较高(60%～90%)，油层厚度较薄，导致该块油层散热较快。而井组的注汽速度不高，没有有效地降低薄层稠油油藏的系统热损失，导致热损失过大；生产层的含水饱和度过大，油层厚度较薄，影响产油速度，从而影响了蒸汽吞吐的开采效果。
参考文献：
［1］岳清山.稠油油藏注蒸汽开发技术［M］.北京:石油工业出版社,1998:14-35.
［2］刘尚奇.水平井热采油藏数值模型［J］.石油学报,1995,16(2):63-70.
［3］谭保国.精细油藏数值模拟建模技术［M］·北京:地质出版社, 1999·
［4］陈月明.注蒸汽热力采油［M］.东营:石油大学出版社,1996:143-151.
［5］钟小虎, 王 献, 蒋福修. 克拉玛依油田九区稠油油藏蒸汽驱数值模拟［J］ . 新疆石油地质, 1995, 16( 3) : 265- 268.
［6］胡常忠, 刘新福. 浅薄层稠油蒸汽吞吐规律［J］. 石油学报,1995, 16( 2) : 71- 76.
关键词：王庄油田；郑41块；稠油；数值模拟
王庄油田由于原油粘度高，需蒸汽吞吐开发，由于该块油层薄、隔夹层多，热量损失大，造成油井在蒸汽吞吐后在生产过程中井口温度低，峰值产量低且维持时间短［1,4,6］。通过建立描述油藏流体地下渗流规律的数学模型，能够有效地弄清模拟区的地下情况，研究目前地下剩余油分布特点［2,3,5］。本次研究选用目前比较成熟的数模软件CMG进行数值模拟研究。
1、模拟网格的划分及模型的建立
本研究选取郑41块有代表性的2X15井、2X17井、3X15井、3X17井作为研究对象，其井位如图1所示。
为了研究该块蒸汽吞吐热损失，根据油藏描述结果，纵向上将模拟层划分为11层，主力层分别为沙一段s111、s112、s113、s114、s115、s12，各层间有夹层相隔。为了研究方便，将各层进行编号，如图2所示。
其中3、5、7、9为含油层，1为顶层，11为底层，2、4、6、8、10为隔层。根据模拟的需要，平面上采用非均匀网格分布，X方向沿井排方向，划分40个网格，Y方向划分30个网格，网格尺寸4.8m~40m不等，模拟面积203343.453m\+2。这样将模拟区划分为40×30×11=13200的网格系统。网格系统平面图形如图3所示，三维图形如图4所示。
1.1数值模型的建立：
数值模拟所需要的油田开发模型分为三部分：静态地质模型、岩石流体性质模型及生产动态模型［3,5］。
静态地质模型：模型的主要静态参数包括构造分布、孔隙度、渗透率、砂层厚度、有效厚度分布等。在形成模型过程中，采用井点数据进行了插值，考虑边界条件，利用克里金插值方法得到静态地质模型。
岩石流体模型：岩石流体模型主要包括岩石、流体的高压物性，流体相对渗透率资料、原始条件下地下流体的饱和度分布、压力分布等。
生产动态模型：生产动态模型描述了开发层系的动态变化过程。蒸汽吞吐阶段生产动态从2006年1月开始到2007年4月，共16个月。按照蒸汽吞吐生产规律确定计算时间步长，建立了郑41-2X15等4口井生产动态模型，描述生产变化过程。
2、隔夹层对蒸汽吞吐热损失的影响
由于夹层存在，在蒸汽吞吐开采中，会引起热损失的增加。净总厚度比越小，注入蒸汽的热量相当一部分损失在夹层中，注入蒸汽热效率低，从而导致加热半径减小，蒸汽吞吐开采效果变差。
以郑41-2X15井为例，考察注汽、焖井及开采等各阶段的温度场变化，并将计算结果绘制成温度场图，并与真实情况的温度场进行对比，如所示。
从计算结果看，在注汽阶段，由于夹层的存在，在蒸汽吞吐开采中，会引起热损失的增加。夹层越多，净总厚度比越小，注入蒸汽损失在夹层中的热量越多，注入蒸汽的热效率越低，从而导致加热半径减少，蒸汽吞吐开采效果变差。
3、油层厚度对蒸汽吞吐热损失的影响
本研究应用数值模拟方法研究油层厚度对吞吐效果的影响，所用模型的油层厚度取10m，其余基本参数与郑41-2X15等4口井的参数相同。
模拟结果表明，油藏厚度越大，蒸汽吞吐的开采效果越好。油层厚度对油层的热损失有一定的影响，温度场在注汽、焖井、开采的各阶段均比薄油层时要高30℃左右。
4、注汽速度对热损失的影响
为了考察注汽速度对郑41-2X15等4口井油层热损失的影响，以2X15井为例，分别计算注汽速度为178m3/d、278m3/d的温度分布情况，应用实际的油藏地质条件，相同的注采工艺参数，井底蒸汽干度为0.15，总注汽量为24908m3，注汽温度为357℃。
注汽速度对油层温度场影响（生产15天，单位：℃）
从所计算的温度分布图可以看出，在注汽阶段，两种情况下的温度分布基本一致，注汽速度大小没有影响油层温度的高低；在焖井阶段和生产阶段，注汽速度大时注汽时间短，导致温度受热面积小，但最高温度与小注汽速度基本相同。
5、含水饱和度对热损失的影响
为了考察含水饱和度对郑41-2X15等4口井油层热损失的影响，以2X15井为例，计算油层含水饱和
开井生产15天不同含水饱和度下的温度场分布
度在30%的情况下温度场的变化，并与真实情况(平均50%)相比较。计算结果如上图所示。
由计算出的温度场分布对比图可以看出，含水饱和度较高时，温度影响区域要大些，但最高温度有所下降，这是由于水的热传导率比油和气的热传导率要大些，更有利于热量的传导。郑41-2X15井等4口井油层含水饱和度均较高，原始含水饱和度0.40~0.60，影响到油层的最高温度，热量更容易传导，从而增加了热量的损失。
6、认识与结论
综上所述，在对郑41-2X15等4口井进行蒸汽吞吐生产历史拟合的基础上，考察了2X15井等4口蒸汽吞吐生产井的油藏温度场变化规律，并利用数值模拟技术分别考察了夹层的存在、油层的厚度、注汽速度和含水饱和度的变化对油层散热的影响规律。
分析结果表明，郑41块由于存在较多的夹层，产层的含水饱和度较高(平均50%)，夹层含水饱和度较高(60%～90%)，油层厚度较薄，导致该块油层散热较快。而井组的注汽速度不高，没有有效地降低薄层稠油油藏的系统热损失，导致热损失过大；生产层的含水饱和度过大，油层厚度较薄，影响产油速度，从而影响了蒸汽吞吐的开采效果。
参考文献：
［1］岳清山.稠油油藏注蒸汽开发技术［M］.北京:石油工业出版社,1998:14-35.
［2］刘尚奇.水平井热采油藏数值模型［J］.石油学报,1995,16(2):63-70.
［3］谭保国.精细油藏数值模拟建模技术［M］·北京:地质出版社, 1999·
［4］陈月明.注蒸汽热力采油［M］.东营:石油大学出版社,1996:143-151.
［5］钟小虎, 王 献, 蒋福修. 克拉玛依油田九区稠油油藏蒸汽驱数值模拟［J］ . 新疆石油地质, 1995, 16( 3) : 265- 268.
［6］胡常忠, 刘新福. 浅薄层稠油蒸汽吞吐规律［J］. 石油学报,1995, 16( 2) : 71- 76.