浅层超稠油双水平井SAGD立体井网开发模式研究

2015-02-17高志谦吴永彬周伟建

特种油气藏 2015年6期

关键词：井网稠油油层

杨智，赵睿，高志谦，吴永彬，周伟建

(1.中国石油新疆油田分公司，新疆克拉玛依 834000；2.中国石油勘探开发研究院，北京 100083；3.中国石油大学，北京 102249)

浅层超稠油双水平井SAGD立体井网开发模式研究

杨智1，赵睿1，高志谦1，吴永彬2，周伟建3

(1.中国石油新疆油田分公司，新疆克拉玛依 834000；2.中国石油勘探开发研究院，北京 100083；3.中国石油大学，北京 102249)

针对连续油层厚度大、夹层较发育的SAGD开发油藏，提出一种双层SAGD井网、立体交错部署的开发模式，通过数值模拟研究进行验证，并对生产操作参数进行优化。研究结果表明：采用双层SAGD立体井网可有效提高储量利用率和采油速度，减轻夹层对生产带来的不利影响；双层SAGD蒸汽腔呈现出“孤立发育—上升扩展—相互接触—聚并融合”的发育模式，同时具有汽驱辅助和重力泄油双重开采机理；生产后期，蒸汽腔聚并融合后，上部井组继续注汽，更有利于提高开发效果。双层SAGD立体井网已在风城油田Z区块投入现场应用，取得初步效果。该研究对于类似油藏SAGD高效开发具有借鉴和指导意义。

超稠油；双水平井；SAGD；立体井网；提高采油速度；风城油田

0 引言

超稠油油藏双水平井SAGD开发一般将水平井组部署在距离连续油层底界1～2 m处[1-2]，且位于储层条件最好的部位，以便获得最佳的泄流速度，从而提高SAGD生产效果。然而，对于油层较厚、夹层普遍发育的单一开发层系，这种常规井网模式会带来一些问题：由于受到夹层影响[3-4]，蒸汽腔发育速度慢，导致产量上升缓慢，夹层上方滞留的稠油无法有效泄流，储量损失较大；厚油层采油速度相对较低。这些因素对SAGD开发带来不利的影响。

前人已开展了一些针对立体井网的研究工作[5-7]，采用水平井、直井、定向井组合，构建立体开发模式；针对厚层稠油油藏[8-11]，设计立体注采井网，采用直井和水平井组合方式，取得较好的效果。以新疆油田Z区块为研究对象，针对连续油层厚度大、夹层普遍发育的情况，提出一种双层SAGD立体井网开发模式，并优化操作参数，对比不同方式下的生产效果，以期指导同类油藏SAGD的开发。

1 研究区概况

Z区块位于新疆风城油田北部，为一个四周被断裂切割的完整断块。该区齐古组油层较为发育，平均油藏埋深为300 m，50 ℃原油黏度平均为2×104mPa·s，为典型的浅层超稠油油藏。SAGD开发目的层齐古组G1层构造平缓，整体为一北西向东南缓倾的单斜，倾角为5～8 °，区内无断裂发育。齐古组G1层为陆相辫状河流相沉积，主体部位心滩发育，呈多期叠置，连续油层厚度大，平均为40 m；储层物性好，平均孔隙度为30%，平均渗透率为1 200×10-3μm2，含油饱和度为70%。垂向上发育不连续的夹层，多为泥岩、砂质泥岩等岩性夹层，厚度为0.5～4.5 m，平均为2.0 m，局部发育泥质砂岩、泥质砂砾岩、钙质砂岩等物性夹层，厚度为0.5～3.0 m，平均为1.3 m，采用常规SAGD部署开发问题较多。

该区齐古组G1层于2012年起采用双水平井SAGD方式开发。生产实践表明，单一的双水平井SAGD井网在夹层普遍发育时蒸汽腔上升受阻，采油速度低，初期不到3%；夹层下部或上部油层实际储量动用率减少，有效动用仅为50%～70%，降低了油藏整体开发效果。

2 SAGD立体井网设计

根据Z区块地质特征，结合前期SAGD开发存在的问题，建立1/2井组的数值模拟模型，面积为480 m×40 m，平面网格划分为96×40个，油层厚度为40 m，纵向上分为40个层。

SAGD井网部署采用上、下2层平面等距交错方式，以期最大程度地利用油层。下层井网部署在油层底部，距离底部1～2 m，井距为80 m；为最大限度地提高蒸汽腔波及效率和扩展均匀性，也便于上部井网在后期被蒸汽腔淹没后继续注汽，发挥蒸汽驱辅助和重力泄油相结合的驱泄复合作用，上层井网与下层井网平行交错部署；夹层不发育部位部署在油层中部，夹层发育部位部署在距离夹层底界1～2 m处，井距为80 m；上层井网与下层井网构成平面40 m井距的立体井网(图1)。

图1 双层SAGD立体井网示意图

3 SAGD立体井网蒸汽腔发育模式

采用双层立体井网，SAGD在预热启动阶段不会产生相互干扰，由于距离较远，原油在地层条件下基本无流动能力，井组间无压力传导。转入生产阶段后，彼此的蒸汽腔会逐渐开始传热，蒸汽腔发育过程不同于常规情况。从模拟结果看，双层立体井网条件下，SAGD蒸汽腔呈现出“孤立发育—上升扩展—相互接触—聚并融合”的发育模式。

图2 双层SAGD开采阶段模拟温度场(无夹层)

无夹层情况下，上、下井组的蒸汽腔首先各自独立发育(图2a)，随后开始垂向上升和横向扩展，上部井组蒸汽腔最先到达油层顶部并开始扩展，下部蒸汽腔随后到达顶部，之后开始扩展(图2b)，待上下蒸汽腔扩展到一定阶段后，蒸汽腔边界开始接触(图2c)，直至完全聚并融合。随蒸汽腔不断下降，最终上部井组被完全淹没(图2d)。

存在夹层情况下，上部井部署在夹层上方，蒸汽腔发育过程有所不同。在上部蒸汽腔到达油层顶部并开始扩展时，下部井组的蒸汽腔由于受到夹层阻挡，仅在夹层下部发育(图3a)，但随着生产时间的延长，蒸汽腔逐渐绕过夹层发育(图3b)，并与上部汽腔融为一体(图3c)，随蒸汽腔不断下降，上部井组最终被完全淹没(图3d)。从模拟结果看，立体井网有效降低了夹层对SAGD开发的影响，提高了夹层上部油层的利用率。如为常规单层井网，夹层对汽腔的阻碍将明显降低SAGD整体开发效果[12-14]。

4 生产参数的优化

对常规单层SAGD井网及双层SAGD立体井网进行数值模拟对比研究，其中双层SAGD立体井网开发后期，分直接关闭上部井组和上部井组继续注汽(50 m3/d)2种情况。从模拟生产结果看，双层井网井组日产油量由63 t/d上升至95 t/d(图4a)，年采油速度由5.7%上升至8.5%(图4b)；生产后期上部井组继续注汽条件下，日产油量及年采油速度均高于关闭上部井组情况，常规单层井网SAGD部署条件下，井组采收率为60.0%，后期上部井组关井和继续注汽时，最终采收率分别提高至64.5%和68.4%(图4c)，有效提高了蒸汽腔发育速度和储量利用率。开发后期，油汽比均略高于常规单层井网，上部井组继续小汽量注汽的情况下，油汽比相比直接关闭上部井网略低(图4d)。

图3 双层SAGD开采阶段模拟温度场(有夹层)

考虑开发的综合效益，建议在SAGD生产中后期上部井组可继续小汽量注蒸汽，调整SAGD蒸汽腔，形成水平井汽驱辅助与重力泄油的双重开发效果，促使蒸汽腔波及范围扩大，从而提高生产效果。

图4 双层SAGD立体井网与常规部署生产效果对比

5 效果分析

2013年，风城油田Z区块实施SAGD井组26对，采用双层SAGD立体井网，其中12对位于油层上部，14对位于油层下部。转SAGD生产后，上层单井组平均生产241 d，累计产油4 387 t，日产油为18.2 t/d，油汽比为0.22，与下层SAGD井组相比，生产效果较好(表1)。

表1 Z区块双层SAGD生产效果统计

由于目前处于生产初期阶段，上、下层蒸汽腔尚未连通，保持相对独立的生产状态，对于该区来说，采油速度由原设计单层SAGD开发的3.2%提升至目前的5.7%，预计最终采收率由原设计的56.7%提升至68.4%，有效提高了经济效益。

6 结论及建议

(1) 对于夹层发育的厚层超稠油油藏，相比常规的双水平井SAGD布井方式，双层立体式井网能有效减少夹层对开发效果的影响，在提高储量利用率和采油速度方面具有明显优势。

(2) 双层立体井网条件下，SAGD蒸汽腔呈现出“孤立发育—上升扩展—相互接触—聚并融合”的发育模式。

(3) 采用双层SAGD立体井网，当蒸汽腔最终淹没上部生产井后，可采用被淹井小汽量注汽的操作方式，利用汽驱辅助和重力泄油双重机理，进一步提高开发效果。

(4) 提出的双层SAGD立体井网在储层条件更为复杂(如存在微裂缝、高渗透带、高含水饱和度带等)、非均质性较强的油藏中应用时，应根据实际条件做好精细地质描述，最大限度地降低蒸汽腔局部沟通和形成优先渗流通道的风险。

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编辑姜岭

20150609；改回日期：20151010

国家科技重大专项“薄层稠油和超稠油开发”(2011ZX05012-004)

杨智(1974-)，男，高级工程师，1997年毕业于石油大学(华东)油藏工程专业，现从事稠油开发工作。