于慶森，木合塔爾，董 宏，張 藝

（中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依 834000）

稠油尿素輔助蒸汽吞吐是在注蒸汽的基礎(chǔ)上，加入尿素溶液以擴大蒸汽縱向波及體積、降低原油黏度、提高油水流度比，最終提高油層動用程度的一種技術(shù)。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，前人對該技術(shù)的驅(qū)油機理已進行深入研究[1-8]，且該技術(shù)在遼河油田、河南油田已得到廣泛應(yīng)用，效果顯著。但是，不同儲層參數(shù)對尿素輔助蒸汽吞吐開采效果的影響程度尚未做過系統(tǒng)研究，不同儲層參數(shù)對該技術(shù)開采效果的影響程度，能夠幫助科研人員在實際操作中靈活應(yīng)用篩選標準，從而不漏掉適宜開采的油藏?；诖耍疚倪\用數(shù)理統(tǒng)計學(xué)的分析方法，結(jié)合數(shù)值模擬計算，研究了不同儲層參數(shù)的交互作用以及各儲層參數(shù)的影響程度的顯著性。

1 儲層單因素分析

儲層單因素分析主要是為了得到在給定油藏條件下單因素的變化規(guī)律，為下一步正交試驗的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。研究認為，儲層參數(shù)中的油層厚度、滲透率、黏度、采出程度是影響尿素輔助蒸汽吞吐效果的主要因素[9]。因此，根據(jù)新疆稠油油藏的實際地質(zhì)條件（表1）設(shè)計模型，首先對四個參數(shù)開展了單因素分析研究。

表1 新疆稠油油藏基本情況

1.1 油層厚度

模型采用50 ℃原油黏度10 000 mPa·s，滲透率1 000×10-3μm2，飽和度0.75，采出程度10.00%，油層厚度4～12 m。數(shù)值模擬結(jié)果表明，隨著厚度的增加，多介質(zhì)輔助蒸汽吞吐產(chǎn)油量逐漸增加，其中，厚度為3～7 m 時，對產(chǎn)油量影響較小，油層厚度大于7 m 時，對產(chǎn)油量影響變大（圖1）。

圖1 不同油層厚度對產(chǎn)油量的影響

1.2 滲透率

模型采用50℃原油黏度10 000 mPa·s，油層厚度10 m，飽和度0.75，采出程度10.00%，滲透率300×10-3～2 000×10-3μm2。數(shù)值模擬結(jié)果表明，隨著滲透率的增加，多介質(zhì)輔助蒸汽吞吐產(chǎn)油量逐漸增加，滲透率為300×10-3～1500×10-3μm2時，產(chǎn)油量與滲透率呈線性相關(guān)；滲透率度大于1 500×10-3μm2時，其對產(chǎn)油量影響變?。▓D2）。

1.3 原油黏度

模型采用厚度10 m，飽和度0.75，滲透率1 000×10-3μm2，采出程度10.00%，50℃原油黏度2 500 ～10 000 mPa·s。模擬結(jié)果表明，隨著原油黏度的增加，多介質(zhì)輔助蒸汽吞吐產(chǎn)油量逐漸減少，原油黏度對產(chǎn)油量的影響呈現(xiàn)出先小后大再變小趨勢，原油黏度為5 000～10 000 mPa·s 時，對產(chǎn)油量影響最大（圖3）。

圖2 不同滲透率對產(chǎn)油量的影響

圖3 不同原油黏度對產(chǎn)油量的影響

1.4 采出程度

模型采用50 ℃原油黏度10 000 mPa·s，厚度10 m，飽和度0.75，滲透率1 000×10-3μm2，采出程度6.86%～20.00%。數(shù)值模擬結(jié)果表明，隨著采出程度的增加，多介質(zhì)輔助蒸汽吞吐產(chǎn)油量逐漸減少，采出程度小于10.00%時，對產(chǎn)油量影響較小；采出程度大于10.00%時，對產(chǎn)油量的影響變大（圖4）。

圖4 不同采出程度對產(chǎn)油量的影響

2 正交試驗設(shè)計與分析

2.1 設(shè)計原理

所謂交互作用，是指不僅單個因素對指標有影響，而且對因素的不同組合還有較大的依賴關(guān)系。

正交試驗設(shè)計是以概率論和數(shù)理統(tǒng)計為基礎(chǔ)，科學(xué)安排多因素實驗的實用數(shù)學(xué)方法，它利用一套現(xiàn)成的規(guī)格化正交表，借助于它的均衡分散性、整齊性，可進行多因素實驗設(shè)計，并對實驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析。

考慮交互作用的正交試驗設(shè)計，在正交設(shè)計中，加入交互作用列，根據(jù)兩個因素交互作用的自由度應(yīng)與它所在列自由度相同的原則，進行級差分析或方差分析。

對于一般正交表Ln（q1），偏差平方和的計算公式為：

各因素的F 檢驗公式為：

式中：Fj為偏差平方和；Ij為對應(yīng)因素水平j(luò)的試驗數(shù)據(jù)之和；Se為誤差偏差平方和；T 為所有試驗數(shù)據(jù)和；Nj為第j 列的自由度；ne為Se的自由度。

對于給定的顯著性水平α：當(dāng)FA≥Fa（fA，fe）時，認為在α水平上，因素A 顯著；當(dāng)FB≥Fσ（fB，fe）時，認為在α水平上，因素B 顯著；當(dāng)FAB≥Fα（fAB，fe）時，認為在α水平上，因素A 與B 的交互作用顯著。

2.2 正交試驗設(shè)計

根據(jù)新疆油田實際油藏條件，結(jié)合單因素研究結(jié)果，采用四因子、五水平正交試驗（表2），即A（50 ℃黏度）、B（滲透率）、C（油層厚度）、D（采出程度）4個因子，并對每個因子選擇5個不同水平進行模擬計算（表3），綜合考慮黏度、滲透率、厚度以及采出程度的影響，研究多介質(zhì)蒸汽吞吐油藏適應(yīng)性。

表2 直井多介質(zhì)吞吐因素水平設(shè)計

依據(jù)油藏參數(shù)敏感性單因素研究結(jié)果，根據(jù)其變化規(guī)律選擇將凈利潤作為正交設(shè)計試驗結(jié)果參考標準。分別計算了原油價格為50 美元、60 美元時的凈利潤，利潤=累計產(chǎn)油量×油價-累計產(chǎn)油量×（操作成本＋稅）-累計注蒸汽量×蒸汽成本-累計注尿素量×尿素成本。具體計算參數(shù)如表4。

表3 直井多介質(zhì)吞吐正交試驗設(shè)計方案

表4 成本數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2.3 正交試驗分析

K 值變化規(guī)律進一步驗證了油藏參數(shù)敏感性的 單因素分析結(jié)果，表明油層厚度越大，黏度越低，滲透率越高，采出程度越低，開發(fā)效果越好。因此，根據(jù)較優(yōu)水平原則，通過K1、K2、K3、K4、K5值大小來確定A、B、C、D 四個因子的界限值。

從正交試驗結(jié)果（表5）可以得到，在50 美元時開發(fā)界限為：A＜15 000 mPa·s，B＞300×10-3μ m2，C＞6 m，D＜25.00%；在60 美元時開發(fā)界限為：A＜20 000 mPa·s，B＞300×10-3μm2，C＞4 m，D＜25.00%。根據(jù)級差數(shù)R 大小，可以判斷各因素對實驗結(jié)果影響大小，其判斷原則是：級差愈大，所對應(yīng)的因子愈主要。原油價格為50 美元、60 美元時都滿足RD＞RC＞RA＞RB規(guī)律，因此，得到影響多介質(zhì)吞吐開發(fā)效果的各因素主次關(guān)系為：采出程度＞油層厚度＞黏度＞滲透率。

表5 直井多介質(zhì)吞吐不同原油價格正交設(shè)計試驗結(jié)果

3 結(jié)論

（1）儲層單因素分析和正交試驗結(jié)果均表明，油層厚度越大，黏度越低，滲透率越高，采出程度越低，開發(fā)效果越好。

（2）在不同油價下油藏開采界限不同，但影響多介質(zhì)輔助蒸汽吞吐的主次關(guān)系相同，主次關(guān)系依次為：采出程度＞油層厚度＞黏度＞滲透率。