春10井区特稠油水平井蒸汽吞吐注采参数优化研究

余　洋，冯国庆，陈仁人，冯彦臣， 李偲宇，谢　佳

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学，四川成都 610500；2.中国石化河南油田新疆采油厂；3.中国石油华北油田分公司第三采油厂；4.中国石油昆仑车用天然气有限公司；5.中国石油辽河油田欢喜岭采油厂)

春10井区特稠油水平井蒸汽吞吐注采参数优化研究

余洋1，冯国庆1，陈仁人2，冯彦臣3， 李偲宇4，谢佳5

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学，四川成都 610500；2.中国石化河南油田新疆采油厂；3.中国石油华北油田分公司第三采油厂；4.中国石油昆仑车用天然气有限公司；5.中国石油辽河油田欢喜岭采油厂)

摘要：春光油田春10井区主力产油层沙湾组Ⅱ2、Ⅱ1层地质情况复杂，在蒸汽吞吐开采过程中，缺乏合理、有效的方法指导注采参数的选择，阻碍了该区经济开发效益的提高。针对上述问题，建立了适合该区特稠油水平井蒸汽吞吐注采参数优化调整的地质模型，并利用数值模拟技术优化了注采参数，确定出分层系分类井的注采参数指标。

关键词：春光油田；春10井区；蒸汽吞吐；注采参数；水平井；数值模拟；正交设计

春光油田春10井区主力产油层沙湾组的单砂体在平面、纵向上展布不清，隔夹层在平面上的变化不连续，目前蒸汽吞吐开发缺乏合理、有效的指导，现场特稠油水平井蒸汽吞吐注采参数的选择无充分依据，致使生产油汽比偏低，开发效果差。为解决上述问题，利用油藏数值模拟技术优化注采参数，评价各注采参数对吞吐效果的影响程度，并分层系优选出该区的水平井注采参数指标，为油藏的实际生产提供指导[1-5]。

1基本情况

春光油田春10井区属准噶尔盆地西北缘冲断带车排子凸起，按圈闭类型属于断层-岩性油藏，按原油性质属于特稠油油藏。主要含油层位为N1S1Ⅱ2层和N1S1Ⅱ1层，储层岩性为细中粒岩屑长石砂岩，岩石胶结疏松，胶结类型为孔隙型，泥质含量低。其中N1S1Ⅱ2小层含油面积5 km2，有效厚度3.6 m，平均孔隙度29.6%，平均含油饱和度68%，平均渗透率1 660×10-3μm2；N1S1Ⅱ1小层含油面积2.8 km2，有效厚度4 m，平均孔隙度29.6%，平均含油饱和度68%，平均渗透率640×10-3μm2。该井区平均原油密度为0.9651 g/cm3，50 ℃地面脱气原油黏度为10 359 mPa·s。油藏平均埋深960 m，原始地层压力9.2～9.8MPa，地层压力系数1.02，油层温度42.1 ℃～43.8 ℃。

该井区采用直井与水平井结合的蒸汽吞吐开发模式，截至目前，春10井区N1S1Ⅱ2小层水平井钻遇油层水平段平均长度180.2 m，开井42口，日产液量637.1 t，日产油量178.3 t，含水72%；N1S1Ⅱ1小层水平井钻遇油层水平段平均长度197.7 m，开井14口，日产液量305.8 t，日产油量46 t，含水85%。

2地质模型建立

以多学科理论一体化为原则，充分利用钻井、测井及实验分析等资料，在沉积、成岩研究、测井综合解释等研究基础上，对春10井区沙湾组油藏进行了高精度的三维地质建模，包括三维地质构造模型、储层属性参数模型以及粗化的三维地质模型。根据研究区各项资料的实际情况，将地质模型的平面网格划分为10 m×10 m间距的138×81的网格系统，网格总数为11 178个。

在春10井区沙湾组油藏地质模型完成的基础上，从中粗化出单井模拟模型。根据春10井区的储集层特性，结合实际的布井情况，将水平井分为三类进行研究，分别是远离边底水油井、靠近边水油井和底水厚油层井。针对多口分别具有上述典型特征的水平井进行研究，本文主要对春10Ⅱ2-3-9H井进行研究，该井属于典型的远离边底水油井。该井地质模型共有网格85×28×11=26 180个，平面上网格间距为10 m，垂向上N1S1Ⅱ2层划分为5个小层，N1S1Ⅱ2层划分为5小层，两层中间有1个隔层。

3单井数值模拟研究

良好的历史拟合结果是保证数值模拟预测正确性的必要条件。为了确保单井产油和含水拟合的正确性，提高历史拟合的精度，首先认真分析、整理了单井生产历史，绘制出各单井采油与含水变化曲线。主要通过以下方法来完成单井产油和含水拟合：

(1)调整油水相对渗透率曲线形状和随温度变化的端值，拟合单井日产油量和含水率。

(2)对于部分吞吐期生产效果较差的井，可能是井间渗透率的非均质性导致生产井周围加热不均匀，井周围温度较低，使生产井产油量较低，这时可通过调整井周围渗透率或方向传导率来改善。

春10Ⅱ2-3-9H井日产油量拟合图与日产水量拟合图如图1、图2所示。该井产油拟合误差为3.5%，产水拟合误差为1.1%，其余各井的各项指标拟合误差均小于5%，已满足精度要求。

图1　春10Ⅱ2-3-9H井日产油量拟合

图2　春10Ⅱ2-3-9H井日产水量拟合

4注采参数优化研究

根据现场生产实际，选取水平井的注汽强度、井底蒸汽干度、日注汽量、焖井时间、单井配产液量这5个参数进行优化。对多个注采参数进行综合研究时，数值模拟方案繁多，为此引入正交设计的思想简化方案，提升工作效率[6-7]。

4.1正交设计方案的确定

对上述5个参数进行吞吐3轮次的优化设计，每个参数均取5个水平，见表1。针对每口水平井，选取L25(56)的正交表，每个周期通过正交设计对5因素5水平设计得到25个数值模拟方案。

表1　春10Ⅱ2-3-9H井蒸汽吞吐注采

油汽比是衡量开发效果的直接经济指标，它反映了单位体积蒸汽产生的经济效益，累产油量和含水率是衡量蒸汽吞吐热采效果的技术指标[8]，因此将油汽比、累产油量及含水率作为优化的评价指标，综合考虑这三个指标结果的优劣，藉此选择出最优的注采参数组合。

4.2结果分析

根据正交设计的原理，最优参数组合不一定在正交表中产生，而需要通过计算分析确定。因此采用直观分析法和方差分析法来综合评价模拟结果。

4.2.1注采参数的最优组合

根据各因素对应的平均试验结果(均值)，绘制出各因素的因素水平趋势图(图3)，根据图3可以得出春10Ⅱ2-3-9H井蒸汽吞吐第1周期时的最优蒸汽干度为0.7；根据图4可以得出第1周期最优日注汽量为150 t。同理可得到各个因素的最优水平或合理范围。春10Ⅱ2-3-9H井合理蒸汽吞吐注采参数(第1周期)分别为：注汽强度14～15 t/m；蒸汽干度0.7；日注汽量150 t；焖井时间3 d；单井配产液量30 t/d。利用同样的方法统计出了该井吞吐第2、3周期的指标。利用3个周期优选出参数，对该井的生产效果做了计算，模拟计算与实际生产的指标对比见表2，可以看出，该井的实际生产指标对比，第一周期的累产油量提高了207 t，油汽比提高了0.03，优化效果显著。

图3　蒸汽干度因素水平趋势图

图4　日注汽量因素水平趋势图

指标类别周期产油量/t产水量/t含水率/%注汽量/t油汽比/f实际生产112895302930400.424模拟计算1149621175932960.454实际生产242942099127150.158模拟计算247525868427750.171实际生产337745139227120.139模拟计算340626458727740.146

4.2.2注采参数的影响程度分析

为研究各注采参数对蒸汽吞吐开采效果的影响程度，利用方差分析法对模拟结果进行研究，结果如表3～表5所示。

表3　以油汽比为评价指标的方差分析

从表3～表5得知，配产液量对油汽比的影响最为显著；注汽强度对累产油量的影响最为显著，配产液量对累产油量的影响较为显著；配产液量对含水率的影响最为显著，蒸汽干度、焖井时间和日注汽量对含水率的影响较为显著。通过对该井区其他典型水平井进行同样的注采参数优化研究，得到了相同的结果。

表4　以累产油量为评价指标的方差分析

表5　以含水率为评价指标的方差分析

4.3注采参数指标

对春10井区所有典型水平井的注采参数研究结果进行分析，分层系确定了远离边底水油井、靠近边水油井以及底水厚油层井Ⅱ2、Ⅱ1层的注采参数指标(表6),为该区后续的开发提供有效指导。

表6　分层位优化后的注采参数指标

5结论

(1)采用数值模拟技术结合正交设计方法对蒸汽吞吐注采参数进行优化，可以快速得到最优注采参数组合，并研究各因素对吞吐效果的影响程度，避免了单一指标优化时的局限性。

(2)油汽比是评价蒸汽吞吐效果的直接经济指标，研究得到各注采参数对三类水平井油汽比的影响程度由大到小依次为配产液量、焖井时间、蒸汽干度、注汽强度、日注汽量。

(3)配产液量对该井区的水平井蒸汽吞吐效果影响较大，在实际生产中应随时对比单井累产液量和设计产液量的大小，及时调整开发方案。

(4)通过研究得到春光油田春10井区三类典型水平井的分层位注采参数指标，可以为今后的实际

生产提供有效指导。

参考文献

[1]王家宏，罗志斌，赵明，等.中国水平井应用及实例分析[M].北京：石油工业出版社，2002.45-60.

[2]石爻，喻高明，谢云红，等.超稠油水平井蒸汽吞吐注采参数优化设计[J].石油天然汽学报(江汉石油学院学报)，2011,33(6)：281-283.

[3]顾文欢，刘月田.稠油油藏鱼骨井蒸汽吞吐注采参数正交优化设计[J].油气井测试，2012,21(4)：4-6.

[4]王庆，刘慧卿，佟琳，等.水平井蒸汽吞吐注采参数正交优化设计[J].油气田地面工程，2010,29(5)：47-48.

[5]王静伟，吉素华，曲剑，等.特稠油油藏过热蒸汽驱数值模拟研究[J].新疆石油天然气，2012,8(1)：70-75.

[6]Zhang J C, Gao A L, Song K P. Orthogonal experimental design on the program of CO2displacement[J].Advanced Materials Research, 2012：518-523，3030-3037.

[7]L Marquez, J Hurtado, J Wang, et al.Application of large thermal sector models in a field performance optimization study of a mature,heavy oil field[J].SPE 84030, 2003.

[8]高海红，程林松，叶兴树.稠油油藏蒸汽驱注采参数优化的正交数值试验[J].石油天然汽学报(江汉石油学院学报)，2009，31(2)：116-118.

编辑：崔林

文章编号：1673-8217(2016)03-0105-04

收稿日期：2016-01-20

作者简介：余洋，1992年生，在读硕士研究生，2014年毕业于重庆科技学院石油工程专业，现从事油气田开发方面的研究工作。

中图分类号：TE345

文献标识码：A