厚层块状稠油油藏平面火驱技术研究与实践

龚姚进

(中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010)

厚层块状稠油油藏平面火驱技术研究与实践

龚姚进

(中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010)

辽河油田G块为特深层、厚层块状普通稠油油藏，历经23a的蒸汽吞吐开发，已经进入开发后期，迫切需要转变开发方式提高油藏采收率。前期研究结果表明，火驱是该块最佳的开发方式。针对该块油层巨厚、地层倾角大、存水率高的特点，对火驱井网选择、燃烧方式、注采配置关系及操作参数进行了优化设计，并对开展的火驱先导试验进行综合评价，认识目前火驱燃烧状态、燃烧前缘推进规律以及油井受效特点，并分析了厚层油藏火驱存在的主要问题以及下步的攻关方向。该研究可为厚层块状稠油油藏火驱开发提供一定的技术借鉴。

火烧油层;火驱;油藏设计;动态跟踪;火线超覆;普通稠油油藏

引言

辽河油田G块经过多年蒸汽吞吐开发，可采储量采出程度达到80%，油藏压力降至原始压力的20%～30%，油汽比降至0.25，继续蒸汽吞吐开发潜力小。由于该块油藏埋藏较深，已成形的中深层稠油蒸汽驱、SAGD技术存在井底注入蒸汽干度低、采注比低、蒸汽波及体积小、开发效果差等问题，亟待寻找新的、更有效的接替方式。火驱技术是稠油油藏蒸汽吞吐后大幅度提高采收率技术之一，具备适用范围广、驱油效率高、成本低的优势。成功的火驱采收率一般可达50%～80%，国外已经在浅层油藏开展了工业化应用，并取得了较好的开发效果。与国外油藏对比，该块油藏埋藏更深、油层厚度大，特别是经历长期蒸汽吞吐开采，储层的非均质性进一步加剧，使得火驱过程中开采机理更加复杂，火驱设计调控难度更大，已成形的浅层火驱油藏工程设计技术无法直接应用，需对该类油藏火驱技术开展研究与攻关。

1 油藏基本概况

G块油藏埋深为1 540～1 890 m，地层倾角为15～20°，储层孔隙度为20.6%，渗透率为1 014.1 ×10－3μm2，为中—高孔、高渗储层。油层平均有效厚度为103.8 m，50℃地面脱气原油黏度为3 100～4 000 mPa·s，为特深厚层块状普通稠油油藏。该块于1986年采用210 m井距正方形井网投入蒸汽吞吐开发，经过2次加密调整，形成105 m井距正方形井网。截至转火驱前，区块采出程度为12.35%，平均采油速度为0.65%，单井日产油由投产初期的24 t/d降至目前的2 t/d，亟待开发方式转换。

2 火驱开发可行性研究

按照火驱筛选标准，通过室内燃烧管实验、经验公式、数值模拟等多种手段研究G块火驱开发的可行性。

(1)与国外火驱筛选标准对比，该块除油层厚度较大外，其他参数均符合筛选标准(表1)。从现场已经实施的火驱实例看，油层厚度一般为3～30 m。油层厚度越大，火线超覆更加严重。因此，厚层块状油藏开展火驱试验，必须对注气井及生产井的射孔位置及射孔厚度进行精细设计，减缓火线超覆造成的不利影响［1］。

(2)物理模拟研究结果表明，火驱驱油效率高达85.1%，与蒸汽驱驱油效率对比提高21.6个百分点(表2)。从燃烧前后岩心照片(图1)可以看出，燃烧区域的岩心颜色明显变浅，几乎不含油。

表2 长管实验结果

图1 燃烧前后岩心照片

(3)G块属于中—强水敏储层，以水(蒸汽)为驱替介质进行开发对储层伤害较大，且油藏埋深大，蒸汽吞吐开发阶段回采水率较低(25.75%)，平均单井地层存水4.8×104t，注蒸汽和热水开发热损失大，热利用率低［2］。而火驱是在油层内部燃烧产生热量，热利用率较注热水(蒸汽)高。

(4)根据Satman干式火驱采收率经验公式计算，该块采取火驱方式可以获得较高的采收率，阶段采出程度为30.1%～33.5%。

(5)数值模拟研究结果表明，采用火驱开发可获得较高采收率。利用数值模型分别计算了火驱、蒸汽驱、蒸汽吞吐3种开发方式，结果表明，火驱开发效果要好于蒸汽驱及蒸汽吞吐，采收率可达到45.78%(表3)。

表3 火驱开发数值模拟结果

通过以上研究分析，G块进行火驱开发总体上是可行的，应充分利用地层倾角等有利因素，克服油层厚度大等不利因素，对厚层火驱油藏工程进行优化设计。

3 平面火驱油藏工程设计

3.1 井网设计

G块地层倾角为15～20°，设计采用行列井网开发，构造高部位井注气，低部位井采油，注气井井距为105 m，排距为210 m，油井井距为105 m［3］。与面积井网火驱对比，线性驱可充分利用重力作用，避免油井多次过火损坏油管，且空气需求量较小，已燃区原油重新饱和的可能性小，更便于跟踪评价，易于控制［4］。

3.2 燃烧方式

数模研究结果表明，由于该块地下存水量大，采用湿式燃烧阶段采出程度较干式燃烧低4.82% (表4)，推荐采用正向干烧的方式进行开发［5］。

表4 燃烧方式优选数模结果对比

3.3 注采参数

在一定燃烧速度下，空气注入速度与火线距离成正比，而油层燃烧过程中，火线距离是不断扩大的，因此，设计采用变速注气方式来维持稳定正常的燃烧［6］。设计初期，单井注气速度为5 000～7 000 m3/d，月增加注气速度3 000～4 000 m3/d，火线推进距离至注采井距之半时，注气速度不再增加 (图2)。从火线燃烧前缘推进速度分析，速度保证为4～6 cm/d时保持正常燃烧。

图2 G块注气井射孔厚度与注气速度关系曲线

图3 注气井射孔位置与产量关系

3.4 射孔方式

对于厚层块状油藏，如果采用笼统注气，火线超覆更加严重，纵向火驱动用程度更低。数模研究表明，利用油层内部不稳定夹层作为遮挡，采用纵向分层，层内分段式火烧来扩大火线波及体积［7］，注气井射开目的层下部1/2(图3)，生产井射开目的层下部2/3(图4)。

图4 油井射孔位置与产量关系

4 平面火驱技术实践

4.1 试验实施过程

G块于2008年5～6月采用电点火方式点燃3口火井，同年10～12月采用化学点火方式点燃3口井，2010年继续开展扩大试验，形成10口井火烧规模。

4.2 火驱开发效果评价

4.2.1 试验总体开发效果

转火驱3 a来，试验区日产油由转驱前的47.1 t/d上升至103.2 t/d，平均单井日产油为3.4 t/d，瞬时空气油比为1 523 m3/t，采油速度为0.67%。按照受效特点将火驱试验划分为2个阶段:

(1)2008年5月至2009年4月为热连通阶段，注采井热连通建立，油藏压力上升，井组产气量迅速上升，油井逐步见效，井组产量保持稳定，在40 t/d左右。

(2)2009年5月至目前为火驱见效阶段，油层稳定燃烧，火线前缘稳定推进，井组产气量继续上升，油井全面见效，井组产量上升，目前在90 t/d 左右(图5)。

图5 一线井日产油曲线

4.2.2 火驱动用程度分析

4.2.2.1 火驱平面动用分析

(1)数模研究及监测资料显示，燃烧前缘的优势方向以构造低部位为主。跟踪数模温度场显示，注气井下倾方向温度高于上倾方向。构造下倾部位油层温度上升较快，最高温度达到315℃，上倾部位油层温度上升较慢，在70℃左右，表明燃烧过程中火线下倾方向推进较快，优势方向以构造低部位为主。

(2)火驱平面波及距离差异较大。由于油层的非均质性，造成平面火线波及程度差异较大，按燃烧反应的物质平衡关系推导出某一油井方向的火线位置方程。计算结果表明，平面火线波及极不均匀，火线波及距离为10.3～85.0 m。

4.2.2.2 纵向上动用不均衡，存在单层窜进现象

井温监测资料反映出垂向燃烧率较低，为0.10～0.35。据现有监测资料及跟踪数模结果分析，目前纵向上火线向上超覆。如6－0173井，2009年11月5日测温曲线显示，该井生产井段长达90 m，仅有上部34 m长的生产井段温度较高，达到315℃，说明纵向超覆仍较为严重。

4.2.3 火驱燃烧状态分析

稠油火驱过程中，保持高温氧化燃烧状态［8］是火驱成功实施的主要标志。依据国内外资料和自身特点建立了稠油油藏高温氧化燃烧状态综合判断标准(表5)。G块实际监测参数与判别标准相比，产出气体组分均在高温氧化燃烧判断标准范围之内;观察井监测最高温度为315℃，较高温氧化有效燃烧的最低温度343℃略低;检测到硫酸盐;燃烧前缘推进速度为0.034 m/d，符合高温氧化燃烧判断标准(表5)。

表5 高温氧化燃烧判断对比

4.2.4 厚层火驱存在的问题及攻关方向

G块火驱虽然见到增油效果，但受油层巨厚因素的影响，纵向火线超覆现象明显，平面燃烧前缘推进方向以储层物性好、亏空大、构造低部位为主，呈舌状推进，差异较大。

针对厚层油藏火驱存在的主要问题，开展直井、水平井组合火驱的初步研究。研究结果表明，水平井作为生产井可向下牵引火线，能有效提高火驱波及程度。初步计算，直井、水平井组合火驱可在直井网火驱的基础上提高采收率5.7个百分点。

5 结论及建议

(1)特深厚层块状稠油油藏蒸汽吞吐开发后期转火驱开采可大幅度提高油藏采收率，是蒸汽吞吐后主体接替技术之一，可使油藏采收率达到47.38%。

(2)厚层块状油藏采用行列火驱、正向干式燃烧、分段注气、分段采油的方式可以取得较好的开发效果，但仍存在火线平面波及不均及纵向超覆的问题。

(3)直井、水平井组合火驱技术能进一步提高火驱波及体积，提高油藏采收率，为下步研究和攻关的主要方向。

［1］王弥康，张毅.火驱热采的筛选标准和经济指标［J］.油气采收率技术，1999，6(1):8－10.

［2］张锐，等.稠油热采技术［M］.北京:石油工业出版社，1999:421－423.

［3］岳清山，王艳辉，译.火驱采油方法的应用［M］.北京:石油工业出版社，2000:117－120.

［4］关文龙，等.稠油油藏注蒸汽开发后期转火驱技术［J］.石油勘探与开发，2011，38(4):452－461.

［5］张毅.火驱湿式燃烧的室内研究［J］.西安石油学院学报:自然科学版，2000，15(5):34－36.

［6］孙永杰.火驱辅助重力泄油合理燃烧方式研究［M］.东营:中国石油大学出版社，2011:5－40.

［7］邢景奎，苗崇良.高3－6－18块火驱采油数值模拟研究［J］.特种油气藏，2009，16(3):63－64.

［8］张敬华，杨双虎，王庆林.火驱采油［M］.北京:石油工业出版社，2000:41－43.

Technical research and practice of areal fire flooding for thick－massive heavy oil reservoirs

GONG Yao－jin
(Liaohe Oilfield Company，PetroChina，Panjin，Liaoning124010，China)

The G block in Liaohe oilfield hosts ultra deep，thick－massive conventional heavy oil reservoirs which have entered the late development stage after 23 years of cyclic steam stimulation.It is in urgent need to convert development scheme and improve recovery factor.Previous research has shown that fire flooding is the best development method for this block.Fire flooding well pattern，combustion mode，injection－production relationship and operation parameters are optimized according to the characteristics of the block，such as huge thick reservoir，big stratigraphic dip and high water storage rate.This paper evaluates previous pilot test of fire flooding，understands present combustion state，combustion front propagation and oil well response feature，and analyzes the main problems of fire flooding for thick reservoirs and next step research direction.This research provides certain technical reference for fire flooding in thick－massive heavy oil reservoirs.

in situ combustion;fire flooding;reservoir engineering design;dynamic tracking;combustion front overlap;conventional heavy oil reservoir

TE345

A

1006－6535(2012)03－0058－05

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.03.014

20120108;改回日期:20120316

国家科技重大专项“渤海湾盆地辽河坳陷中深层稠油开发技术示范工程”(2011ZX05053)

龚姚进(1962－)，男，教授级高级工程师，《特种油气藏》第八届编委，1983年毕业于华东石油学院石油地质专业，现从事油气田开发方面的科研工作。

编辑姜 岭