汽窜通道对注蒸汽开采后期转火驱生产的影响

2017-04-06王如燕潘竟军陈龙宋晓李家燕陈莉娟

长江大学学报(自科版) 2017年3期

关键词：火驱生产井运移

王如燕，潘竟军，陈龙，宋晓，李家燕，陈莉娟

(中石油新疆油田分公司工程技术研究院，新疆克拉玛依 834000)

汽窜通道对注蒸汽开采后期转火驱生产的影响

王如燕，潘竟军，陈龙，宋晓，李家燕，陈莉娟

(中石油新疆油田分公司工程技术研究院，新疆克拉玛依 834000)

注蒸汽开发后期稠油油藏转火驱生产过程中，汽窜通道是制约火驱开发效果的重要因素。通过研究汽窜通道分布、开采特征、火驱储层物性变化，结合火驱油墙构建和运移规律，全面分析汽窜通道对火驱生产效果的影响。汽窜通道影响火驱油墙的构建和运移、火驱见效时间、稳产时间以及累计采油量，在火驱生命周期内单井累计采油量小于600t，最终采收率低于10%，大部分的储量驱到更远的井和运移过程中被烧掉，将会降低火驱试验的最终采收率。研究结论应用到红浅1井区火驱工业化方案中，将推进火驱工业化高效开发，也将对同类型油藏的火驱开发提供借鉴。

稠油油藏；火驱；汽窜通道；最终采收率

火烧油层是一种具有明显技术优势和潜力的热力采油方法，具有低能耗、低污染、经济高效和油藏适用范围广等特点[1]。国外大多将火驱技术应用于一次采油过程，近几年辽河油田、新疆油田针对注蒸汽开发后期效果变差的稠油油藏，进行了火驱矿场试验和工业化开发。目前关于火驱机理[2，3]、火烧试验的主要参数[4～7]以及生产特征和生产效果评价[8～10]有较多的研究。对开发效果影响因素的研究主要集中在油藏静态参数评价，包括储层非均质性[11]，但对注蒸汽开发后期转火驱生产的稠油油藏，注蒸汽形成的汽窜通道对火驱开发效果的影响未见报道，因此有必要对其开展研究。笔者以新疆红山嘴油田红浅1井区火驱试验为例，利用现场实际的生产动态数据，研究汽窜通道对火驱生产的影响，以期对火驱效果评价、方案设计提供依据，同时，也将对同类型油藏的火驱开发提供借鉴。

1 注蒸汽开采汽窜通道分布

图1 高孔、高渗薄层与汽窜井平面叠合图

红山嘴油田红浅1井区稠油油藏发现于1984年，当年进行了注蒸汽吞吐试验。至火驱试验前，该区块已经历了早期井组试采、蒸汽吞吐规模开发、蒸汽驱试验及转汽驱开发、综合挖潜和滚动扩边开发等5个阶段。火驱前蒸汽驱开采阶段含水率高达96.8%，单井日产油水平低至0.03t，整体效果较差。

红浅1井区侏罗系八道湾组(J1b4)砂体内部存在物性变化，尤其是块状砂体的内部存在一些高渗的薄层(见图1)，呈近NW-SE向土豆状分布。在纵向上，高孔、高渗层主要为薄层状，厚度在0.3～2m之间，不同高孔、高渗薄层发育在不同的深度，相互并不连通。

从高孔、高渗薄层条带平面叠合分布图(图1)看，单个薄层分布面积最大的为0.1km2，主要发育在试验区的中部，总体呈东西向延伸。蒸汽驱开采过程中动态监测资料表明，这些高孔、高渗条带是汽窜最严重区域。

2 注蒸汽开采汽窜通道特征

2.1 注蒸汽开采汽窜通道加剧了储层的非均质性

表1 蒸汽开采后汽窜通道井渗透率变化表

红浅1井区注蒸汽开采在地层破裂压力下注汽，注入汽沿高渗薄油层汽窜，形成汽窜通道，造成汽窜通道渗透率大幅度提高。火驱先导性试验区有6口井处在汽窜通道上，火驱先导性试验区示踪剂监测解释渗透率结果(见表1)表明，汽窜井渗透率变化较大。

注蒸汽开采后汽窜井渗透率大幅度增加，渗透率变化率均在200%以上，大大加剧了储层的非均质性。对比老井h2057和更新井h2057A测井解释孔隙度和渗透率变化，更新井h2057A井渗透率变异系数、渗透率突进系数、渗透率级差、渗透率均质系数较老井h2057井非均质程度增强(见表2)。

表2 蒸汽开采后汽窜通道井储层非均质参数变化表

2.2 注蒸汽开采汽窜通道井含水上升快

由于汽窜井存在高渗通道，注蒸汽开采时，注入蒸汽沿高渗通道快速渗流。试验区1992年1月开始注蒸汽吞吐，到1997年5月转蒸汽驱开采，试验区吞吐含水率上升到86.6%，汽窜井吞吐含水率先上升到92.1%，汽窜井含水率高于试验区5.5个百分点(图2、3)。1998年12月蒸汽驱阶段结束，试验区含水率90.1%，汽窜井含水率96.5%，汽窜井蒸汽驱阶段含水上升率为3.5%，高于试验区含水上升率(2.0%)1.5个百分点，汽窜井含水率上升较快。

图2 试验区注蒸汽开采生产曲线图3 试验区汽窜井注蒸汽开采生产曲线

2.3 注蒸汽开采汽窜通道井采出程度低

试验区注蒸汽开采累计采油量为8.14×104t，阶段采出程度为26.9%，而汽窜井注蒸汽开采单井累计采油量为0.18×104～0.32×104t，阶段采出程度为11.9%～19.1%，平均为14.1%，低于试验区采出程度12.8个百分点。由于储层非均质性的影响，汽窜井注蒸汽开采过程中只有高渗薄层储量动用，大部分中渗油层和低渗油层的储量滞留在地下。

3 汽窜通道对火驱生产的影响

根据一维燃烧管物理模拟燃烧试验及结果分析可知，随着试验温度增加和时间的延长，砂岩、砂砾岩储层孔隙度和渗透率都有增加的趋势。现场试验火驱燃烧过的油层电阻率发生巨大变化(表3)，火驱前后储层孔隙度和渗透率变化规律为泥岩孔隙度和渗透率略有增加，泥质砂岩孔隙度增加5%～8%，渗透率略有降低；砂岩孔隙度增加3%～5%，渗透率增加29%；砂砾岩孔隙度增加11.4%，渗透率增加733%，火驱前后储层物性变化将导致汽窜通道对火驱开采效果产生更大的影响。

表3 火驱燃烧前后油层电阻率变化

3.1 汽窜通道对火驱见效时间的影响

先导性试验区火驱生产井见效率为97.3%，根据火驱生产特征把全区38口生产井分为三类：新井+高黏井、汽窜通道井、老井。图4是渗透率和火驱见效时间散点图，渗透率数据采用的是原始渗透率数据，汽窜通道井原始渗透率850～1200mD，老井渗透率小于850mD。前文已阐述注蒸汽开采后，部分井形成汽窜通道，火驱产生的烟道气携带液量沿阻力较小的汽窜通道运移，汽窜的井很快见到火驱效果，试验区最早见效井h2057A井，注气点火2个月见效，火驱混合驱动推进速度为1.15m/d。汽窜通道井相对其他井火驱见效较快，火驱见效时间为2～10个月，平均见效时间为5个月；老井见效时间为4～12个月，平均见效时间7个月；新井+高黏井为形成注汽通道，火驱见效时间较慢，为13～55个月，平均见效时间22个月。

图4 渗透率和火驱见效时间散点图

3.2 汽窜通道对火驱稳产时间和累计产油量的影响

火驱驱油机理是在火驱前缘形成高饱和度油墙，气体穿过燃烧带和结焦带推动“油墙”向生产井运移。注蒸汽后火驱过程中油墙的构建与运移规律[12]表明,地层中形成了大小不一的次生水体(水坑)，当油墙由注气井周围运移到生产井的过程中，遇到水坑时，堆积起来的油墙要消耗一部分填坑；当水坑的规模较小时，油墙只是在填坑后降低含油饱和度；当水坑的规模较大(汽窜通道)时，油墙就会因填坑而所剩无几，只能在坑的后面再重新构建油墙(见图5)。

图5 火驱过程油墙的构建与运移图

受油墙运移过程中形态变化的影响，油墙形态决定产量大小与有效生产时间长短。先导性试验区前期注蒸汽开采井底附近水淹程度不严重、汽窜不明显、渗透率非均质性不强的生产井，火驱开发过程中形成有效油墙，见效后产量稳定，生产期长，累计产油量多；前期注蒸汽开采，处于注蒸汽高渗透率高含水带上的生产井，由于水淹严重，汽窜明显，火驱后在该生产井附近不能形成有效的油墙，生产稳产期短，累计产油量少。

先导性试验区7口汽窜通道上的井稳产期为2～11个月，平均5个月，累计产油量小于600t，最低的h2071井，累计产油量只有88t，这类井火驱生命周期已结束；其余井稳产期大于12个月，累计产油量大于600t，最高的hH015井，累计产油量为3000t，这类井火驱生命周期未结束(见图6、7)。

图6 渗透率和火驱稳产时间散点图

图7 渗透率和累计产油量散点图

3.3 汽窜通道对火驱最终采收率的影响

注蒸汽后火驱油墙的形成和运移过程是“填坑成墙”过程[10]。注蒸汽后生产井剖面上水淹程度低，非均质性不强的生产井，火驱后纵向上燃烧带的推进相对均匀，燃烧带角度较小，是连续的，储量剖面动用基本上是同期的，油墙运移到生产井产量较高，火驱采收率也高；注蒸汽后生产井剖面上水淹程度高，形成汽窜通道，非均质性强的生产井，纵向上燃烧带将会有大的角度出现，甚至是不连续的，燃烧带沿汽窜通道燃烧较快，油墙又不能有效形成，高温烟道气携带少量的液量到达井底，使井底温度快速上升，导致关井，火驱生产寿命结束，累计产油量和最终采收率较低(低于10%)，h2118A井最终采收率只有5.5%。这类井关井时油层剖面动用程度严重不均，中渗层和低渗层的燃烧带还未到达井底，剩余储量还未完全采出，但由于周围井正常生产，中渗层和低渗层的燃烧带继续推进，在周围正常生产井上产出，导致部分井采出程度大于100%(见图8)。

图8 火驱阶段采出程度对比曲线

从已燃烧过的区域取心化验分析可知，试验区无论是汽窜井，还是油层相对均质的井，火驱驱油效率都较高(达到96%以上)，汽窜井由于生产时间短，关井早，该类井控制的部分储量在其他井上产出，油层相对均质的井由于生产时间长，该类井控制的储量在本井上产出。也就是说从某口油井采出的原油不一定是该井井底附近的原油，很可能是通过油墙从较远处推移过来的原油。

由于火驱油墙的运移过程具有明显的时效性和不可逆性，油墙推移距离越远，燃烧掉的原油越多，填坑的越多，储量损失就越多，因此汽窜井数越多，储量损失越严重，将会降低火驱最终采收率。为提高火驱开发效果，治理汽窜通道将是一种重要手段。辽河油田杜66块火驱生产井汽窜后实施封堵工艺，日产气量由6000m3/d控制在1000m3/d以内，见到了明显的控气增油效果[13]。