稠油水平井蒸汽吞吐完井与注汽方式优化

2014-03-18尹虎西南石油大学石油工程学院四川成都610500

石油天然气学报 2014年8期

尹虎（西南石油大学石油工程学院，四川成都610500）

刘辉（中石油西南油气田分公司采气工程研究院，四川广汉618300）

田璐（西南石油大学石油工程学院，四川成都610500）

在我国的稠油水平井热采实践中，主要采用了水平井筛管完井双管注汽和水平井筛管完井单管＋配注器注汽方式进行开发［1，2］，由于受水平段长度和油层非均质性等因素的影响，水平段储层吸汽不均衡、动用效果不理想的难题并未得到有效解决［3］。通过分析可知，引起水平段储层吸汽不均衡的主要原因在于［4］：①在长水平段水平井中，因蒸汽管流、环流时热量损失和流经注汽孔时分流而导致的水平段跟趾端干度差异大是引起储层吸汽不均衡的一个重要因素；②随着储层非均质程度的增加，注汽管柱与筛管环空、筛管与裸眼环空的蒸汽窜流极易引起水平段储层吸汽不均衡。

因此，为了改善稠油水平井全水平储层段的动用效果，基于单注汽点有效控制范围理论，优化了水平井完井、注汽管串结构，结合数值模拟方法，对水平井完井、注汽优化方式的开发效果进行了对比评价。

1 单注汽点有效控制范围理论与管串结构优化

1.1 单注汽点有效控制范围理论

数值模拟及室内试验研究表明［5］，在同一水平段长度条件下，随着注汽点个数的增加，油井累计线产油量（单位水平段长度累计产油量）增加，但增加的趋势逐渐变缓，存在一个定水平段长度下的最优注汽点个数，即从每一个注汽点注入蒸汽的有效波及控制范围是有限的。单注汽点有效控制范围理论可为水平井水平段的优化分段提供理论依据。

1.2 水平井完井、注汽管串结构优化

水平井筛管完井单管＋配注器注汽方式管串结构如图1所示，注汽管柱、筛管及裸眼之间的环空易发生蒸汽窜流而引起水平储层段吸汽不均衡，通过分析提出了水平井分段完井分段注汽管串结构的优化思路：以单注汽点有效控制范围理论为基础，利用分隔工具（封隔器）将水平段分隔成多个独立的注汽单元，实现每个单元定量注汽，消除蒸汽分流与储层非均质性对吞吐效果的影响［6，7］。管串结构优化后的简化模型如图2所示。

耐高温管外封隔器＋筛管＋耐高温管外封隔器为一个分级完井单元，注汽封隔器＋隔热管＋配注器＋隔热管＋注汽封隔器为一个分级注汽单元，分级注汽单元数量与分级完井单元数量相对应［8～10］。

图1 水平井单管＋配注器注汽方式管串结构图2 水平井完井、注汽管串结构优化

2 油藏模型建立与数据录入

2.1 油藏模型建立

依据区块稠油储层特征，采用油藏数值模拟软件中的热采模拟器建立计算井单井三维地质模型，其网格划分为80×50×15（横向I×纵向J×垂向K），网格节点总数：80×50×15＝60000，其中每一个网格单元的值为：l×d×h＝10m×2m×1m （横向值l×纵向值d×垂向值h）。为了保证模拟计算的效果，将水平井筒附近网格进行局部加密，做进一步的离散化处理，得到加密网格UBA （网格地址）（i，j，k）值的取值范围为：i＝10～n（n值的大小由水平井水平段长度决定，在模型中的取值范围为：9＜n＜71），j＝25，k＝10，加密网格划分为3×3×3，加密网格总数为9n－81。

2.2 油藏数据录入

油藏基础数据：油藏埋深295m，原始地层压力2．92MPa，原始地层温度35℃，平均孔隙度30%，平均渗透率1375mD，水平平均渗透率1890mD，垂直平均渗透率975mD，初始含油饱和度65%。

黏温关系数据：计算区块的原油黏温关系比较敏感，温度每升高10℃，原油黏度就降低50%～70%，并且在60℃的条件下就具有较好的流动性，计算区块的原油黏温关系如图3所示。

油水、油汽相对渗透率关系数据：地层原油与水的相对渗透率关系如图4所示；地层原油与注入蒸汽相对渗透率关系如图5所示。

图3 计算区块的原油黏温关系曲线

图4 油水相对渗透率关系

图5 油汽相对渗透率关系

3 水平井完井与注汽方式优化评价

建立水平井单井地质模型，水平段长度由跟趾端UBA值（网格地址）确定。依据单注汽点有效控制范围理论，将水平段分隔成3个注汽单元，各注汽单元按照地质条件配注的注汽强度为12．5m3／m，地面注汽压力为5MPa，蒸汽干度为0．7，注汽温度为300℃，注汽时间为10d，焖井时间为5d，注采5个周期后停止计算。