夹层对SAGD开发效果影响研究

2015-02-17石兰香李秀峦刘荣军何万军

特种油气藏 2015年5期

关键词：稠油水平井夹层

石兰香，李秀峦，刘荣军，周游，何万军

(1.中国石油勘探开发研究院，北京 100083; 2.提高采收率国家重点实验室，北京 100083; 3.中国石油新疆油田分公司，新疆克拉玛依 834000)

夹层对SAGD开发效果影响研究

石兰香1，2，李秀峦1，2，刘荣军3，周游1，2，何万军3

(1.中国石油勘探开发研究院，北京 100083; 2.提高采收率国家重点实验室，北京 100083; 3.中国石油新疆油田分公司，新疆克拉玛依 834000)

针对油藏内部夹层影响SAGD开发效果的问题，运用分类分析、正交实验设计、数值模拟等方法，确定了夹层影响SAGD开发效果的主控因素及其影响程度。研究表明:夹层影响热连通，阻碍蒸汽腔的发育，进而降低了SAGD前期到中期采油速度;夹层与注采井的相对位置关系对SAGD生产效果影响显著;无泄流通道情况下，夹层影响SAGD开发效果的主控因素是夹层沿水平井方向发育的长度或者夹层所处位置离注汽井的距离;井间夹层长度达到水平井长度40%或注汽井上方夹层在注汽井上方3 m以内，采油速度降低40%以上。可利用直井辅助注汽的方式扩大蒸汽腔发育体积，提高SAGD采油速度。研究成果对夹层发育的超稠油油藏实施SAGD开发具有指导意义。

夹层;蒸汽腔;采油速度;SAGD

0 引言

中国超稠油储量丰富，油藏沉积特征为陆相沉积，与国外稠油油藏相比，夹层较为发育。SAGD (蒸汽辅助重力泄油)开采超稠油油藏的开发实践和研究表明，夹层对蒸汽腔的发育具有明显的阻碍作用［1-3］。Joshi［4］利用室内物理模拟实验，指出页岩夹层的存在会延缓SAGD开发，增大蒸汽消耗量。Yang和Butler通过实验模拟了油藏内部水平井间夹层对SAGD产量的影响［5-10］。目前对夹层影响SAGD开发的关键因素及其影响程度缺乏深入研究［11-18］。该文将国内某超稠油油藏夹层分类，系统研究了夹层类型，夹层的几何分布特征，以及夹层的物性对超稠油SAGD开发热连通、蒸汽腔发育体积、采油速度等的影响，取得了新认识。

1 模型建立

以国内某深层超稠油油田实际油藏参数为基础(表1)，建立了三维两相SAGD数值模拟模型。为模拟地下原油渗流特征，建立了精细网格单井组模型，模型总网格数为46×71×24=78 384，垂直于水平井方向和油层纵向均采用1m小网格，水平井方向采用10 m网格。

表1 油藏参数

考虑到不同类型、不同分布特征的夹层对SAGD生产效果的影响程度不同，在均质模型内加入夹层，夹层厚度为1 m，采用定压注汽的方式模拟夹层对SAGD开发效果的影响。根据油藏内夹层与SAGD水平注采井间的相对位置关系，SAGD模型中考虑了以下4类夹层:①夹层位于注采井中间(无泄流通道);②夹层位于注采井中间(有泄流通道);③夹层位于注汽井上方(无泄流通道);④夹层位于注汽井上方(有泄流通道)。

2 夹层对SAGD开发的影响

2.1 不同类型夹层对SAGD热连通、蒸汽腔发育的影响

在循环预热阶段，注汽时间较短，加热范围有限，循环预热后的热连通主要是指注采井间垂直方向上小范围的原油具有一定的流动性。显然，当夹层位于注采井间无泄流通道时，垂直方向上无法泄流，注汽井和生产井之间的热传导会直接受到阻碍，实现热连通难度明显加大;而当注采井之间存在泄流通道时，注采井两侧的夹层对热连通的影响不明显。

循环预热结束后，蒸汽腔开始发育。如图1所示，无泄流通道时，蒸汽腔在无夹层区域独立发育，蒸汽腔体积较小，夹层对蒸汽腔发育影响明显。有泄流通道时，蒸汽腔能够沿水平井段整体发育，夹层对其影响相对较小。

图1 不同夹层类型下蒸汽腔整体发育体积

2.2 不同类型夹层对SAGD生产效果的影响

蒸汽腔体积与SAGD生产效果密切相关。将以上4种夹层类型的蒸汽腔体积、产量进行对比(图2、3)。由图2、3可知，含夹层时，前期到中期 (2 500 d内)的蒸汽腔扩展速度较慢，同期的采油速度明显降低。其中，夹层位于注采井中间(无泄流通道)对采油速度的影响最大。因此，在SAGD实际布井时，应尽量避免出现该类夹层。

图2 不同夹层类型的蒸汽腔体积对比

图3 不同夹层类型的日产油对比

虽然夹层影响了SAGD前期到中期的生产效果，但后期蒸汽能够绕过夹层，蒸汽腔能够继续扩展，SAGD后期产量有所提升，夹层的影响减弱。以瞬时油汽比为0.12作为截止条件，统计不同类型夹层影响下SAGD全生命周期生产效果(表2)。由表2可知，含夹层时，SAGD生产时间明显延长，采油速度降低，但是最终采收率差别不大。统计累计油汽比可知，夹层的存在一定程度上提高了油汽比，这可能是因为夹层的存在有利于汽液界面的控制，减少了汽窜发生。

表2 不同类型夹层影响下SAGD全生命周期生产效果对比

油藏内部含无泄流通道夹层时，夹层对SAGD产量影响较大。针对无泄流通道夹层设计正交实验，以采油速度为目标函数，进一步深入研究夹层影响SAGD采油速度的主控因素及其影响程度。分析结果表明，夹层位于注采井中间(无泄流通道)时，夹层的长度对SAGD前期到中期采油速度的影响最大。注采井间夹层长度越大，SAGD采油速度越低，当夹层长度大于40%时，产量降低47%;夹层位于注汽井上方(无泄流通道)时，夹层的位置，即夹层离注汽井的距离对SAGD前期到中期采油速度的影响最大。夹层离注汽井越近，产量越低。当夹层离注汽井3 m以内时，产量降低40%以上。

3 应用实例

选取目标研究区内SAGD开发的Z001井组为例，分析夹层对其生产效果影响。该井组循环预热160 d后转SAGD开发，已转SAGD生产490 d，平均日产油仅25 t/d，目前日产油为31 t/d。井组油层厚度为35 m，SAGD水平井组布置在油层底部。精细油藏描述研究表明，注汽井正上方大约10 m处分布厚度为2～3 m不连续的低渗透泥岩夹层，夹层沿水平井方向的连续分布长度约占水平井长度的40%。跟踪数值模拟研究表明，蒸汽腔已经扩展至夹层附近，难以再迅速上升，而夹层上部仍有大量原油，夹层的存在影响了该井组产量进一步提升。在拟合前期产量的基础下进行产量预测发现，在含夹层区域离SAGD井组20 m处钻一口直井辅助注汽后，蒸汽驱替夹层上部原油，稳产期延长，高峰期产油量提高10 t/d以上;直井辅助注汽后，蒸汽腔能够在夹层上方发育(图4)。因此，直井辅助注汽有利于扩大蒸汽腔体积，从而显著提高含夹层SAGD采油速度。

图4 Z001井组4000d蒸汽腔发育情况

4 结论与建议

(1)在定压注汽的条件下，研究不同类型夹层对SAGD开发效果的影响发现:夹层影响了热连通范围、蒸汽腔发育体积和SAGD前期到中期采油速度。

(2)夹层位于注采井中间(无泄流通道)时，夹层的长度是影响SAGD前期到中期采油速度的主控因素。当夹层长度占水平井长度比例大于40%时，采油速度降低47%。

(3)夹层位于注汽井上方(无泄流通道)时，夹层所处位置离注汽井的距离是影响SAGD前期到中期采油速度的主控因素。当夹层位于注汽井上方3 m以内时，采油速度降低40%以上。

(4)SAGD实际开发布井时，应尽量避免夹层位于注采井中间(无泄流通道)的情况。

(5)针对夹层影响SAGD开发效果的情况，可利用直井辅助注汽的方式扩大蒸汽腔发育体积，提高SAGD采油速度，现场效果显著。

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