监测技术在SAGD动态调控中的综合应用

2020-03-16张孝燕中国石油辽河油田分公司特种油开发公司

石油石化节能 2020年1期

张孝燕（中国石油辽河油田分公司特种油开发公司）

1 地质概况

D 块构造位于辽河坳陷西部凹陷西斜坡的中段[1]，整体上是一长条状单斜构造。超稠油油藏埋深为550～1 150 m，储层物性较好，原油具有密度大、胶质和沥青质含量高、含蜡量低的特点，地面脱气原油黏度超过5×104mPa·s，常温下不易流动；但超稠油热敏性强，在温度高于80 ℃时即可流动[2]。其中，X 组油层和G 组油层属于厚层块状油藏，油层相对集中。目前，D块研究区域超稠油探明含油面积为6.76 km2，探明石油地质储量为6 735×104t。

2 开发历程

D块超稠油油藏从1997年投入开发，采用70 m井网、直井蒸汽吞吐方式进行开采，随着吞吐周期的不断增加，周期效果变差，油汽比降低，吨油成本上升，直井蒸汽吞吐采收率低[3]。2003 年在D 块直井井间加密部署水平井，并开展了直井与水平井组合的蒸汽辅助重力泄油（SAGD）先导试验，取得了成功。SAGD 是指往注汽井中注入高干度蒸汽，蒸汽向上超覆在油层中形成蒸汽腔，向上及侧面扩展与油层发生热交换和传递，使原油黏度降低，蒸汽冷凝水等流体向下流动，重力泄油，油从水平生产井中采出[4]。2007 年开始工业化推广SAGD 采油技术，截至目前，SAGD 一期工程建设已完成。

3 超稠油动态监测技术介绍

3.1 光纤测井温技术

光纤测井温技术是SAGD 开发以来最常用的监测手段之一，采用光纤空心抽油杆管外预埋测温、管内分层测压对同一口观察井进行温度压力一体化监测[5]。主要是通过对井下温度、压力的数据监测，来判断蒸汽腔纵向上的扩展高度，了解汽腔平面上的扩展方向。这需要在研究区域部署或征用原有油井作观察井使用，并且观察井的完井设计需采用外径为139.7 mm 的套管、套管外部挂外径为40 mm 的空心杆进行完井[6]，需要全井段固井。根据方案设计，在研究区域形成了一套必要的观察井监测系统，为多口SAGD 水平井组顺利转驱、为SAGD 先导试验的成功、为SAGD 工业化推广贡献了极大的数据力量。光纤测温技术是目前使用时间最长、监测数据最为准确的技术之一。

3.2 高温长效电子压力计测试

高温长效电子压力计测试是指在油井注入蒸汽转抽生产开始后、高温高压环境下进行的井底温度、压力测试。测试仪器随抽油泵下入井筒内，在油井正常生产时对井下温度、压力进行长时间监测[7]，了解一段时间内井下参数变化情况。其缺点是，随着研究区域温场逐渐形成，井下温度过高，容易造成仪器损坏。

3.3 水平井温压剖面测试

通过水平井温度压力监测仪采取拖动油管的方法，利用特殊导热结构，定点或连续监测水平井全井段温度压力剖面。测试中，需要连续准确记录作业过程以及温度压力变化情况，并通过压力变化辨别现场作业情况及测试位置，要求数据采集机芯在较小空间实现更大的存储容量，满足全程大密度测试数据存储需要[8]。水平井温压剖面测试有效地解决了稠油水平井监测难题，并实现了规模应用。

3.4 多点温压远程监测

多点温压远程监测技术主要用于研究区域SAGD 水平井监测，是将毛细管测压和热电偶测温整合在一起，结合连续油管测试的工艺技术[9]。该技术实现了SAGD生产井多点温度和压力监测，可准确了解蒸汽腔是否形成，判断汽腔扩展情况，科学指导SAGD 注汽井井点调整，实施有效轮换注汽，合理制定SAGD水平井生产参数，防止闪蒸现象发生，保证其稳定生产。

3.5 时移微重力监测

时移微重力监测是SAGD 开发中一种新型的监测技术，它是对地球重力场空间和时间变化的测量，是一种定期地重复测量。在油气生产过程中，局部重力场由于地下物质的重新分布而产生变化，通过测量对储层内物质运移过程进行定量描述[10]，将该项技术与生产实际相结合，分析蒸汽腔扩展变化。

4 SAGD动态监测技术应用

4.1 利用水平井温压剖面测试，判断水平井与周围直井是否形成热连通

由监测资料可知，先导试验区内4 口水平井D-X43、X44、X45 及X46 试验前地层温度在44～52 ℃，不满足转SAGD条件；因此，必须进行吞吐预热，才能达到转SAGD条件。经过几轮的吞吐预热，X45、X46 井组的平均井温已达到142.6 ℃、114.3 ℃，与周围直井具有良好的连通性，井间形成热连通达到转SAGD要求，于2006年先后转入SAGD开发。

4.2 利用光纤测井温技术分析蒸汽腔扩展范围

自研究区域实施SAGD 以来，对观察井实施定期光纤测温是行之有效的监测手段之一。通过对多口观察井长期以来的温度、压力监测，由此判断蒸汽腔上升的速度、高度及其扩展范围，并根据蒸汽腔实时情况调整注汽井点及配注量[11]。在早期的SAGD 动态调整中，指导了大量的轮换注汽次数，调整了多次的单井配注次数，年调整注汽次数约50 次，调整注汽井点、注汽量约240井次以上。

由G 组观察井光纤测温悬空突破及调整曲线（图1）结果判断出，该区域蒸汽腔已形成，监测井点最高温度达到250 ℃左右，已经超过饱和温度。由图1 可知，温度扩展高度在635～640 m，高度比较小，判断已经形成蒸汽的悬空突破，怀疑蒸汽由试验区向外部大量外溢[12]。根据监测及时降低配注量，变化效果比较明显。该监测井点最高温度下降到230 ℃左右，扩展高度在628～645 m，标志着蒸汽腔体积增大。SAGD 生产井组经过轮换注汽及配注量调整后，日产油量提高了50 t，油汽比上升0.1。

图1 光纤测温悬空突破及调整曲线

4.3 利用时移微重力监测分析蒸汽腔扩展范围

2009—2013 年，在监测观察井区域微重力异常变化共5 次，见图2。区域内时移微重力80%显现为负异常，根据模型计算先导试验区微重力变化在-15 微伽左右[13]。结合观察井监测资料进行分析，汽腔上升高度与微重力监测值结果相似。通过对时移微重力异常分析了解到，蒸汽腔扩展不断扩大，但在研究区域仍存在剩余油富集区。该井区外侧无SAGD注汽井，蒸汽腔不发育，为促进蒸汽腔均衡扩展，完善了注采井网，G 组SAGD 井区温场等势见图3。加强注汽，提高泄油能力。研究区域内增加调整注汽井点后，试验区4口水平井日产油量提高了136 t，含水率下降6%。

4.4 利用多点温压远程监测调整生产动态

2006 年3 月，SAGD 多点温度压力长期动态监测技术用于现场，指导多口重点水平井成功转驱。2015 年重点井G7 投产，井下多个点的温度均高于饱和温度。2016年决定对该井实施转驱，通过多点井下监测的提示，不断调整注汽井的配注量[14]。经过10 多次试转之后，温度变化终于趋于稳定，不再是最初的急剧下降的趋势，泵下的温度曲线变化最为明显，直观地显示了温度动态变化。948 m 和1 048 m 这两个点的温度由低温时期的150 ℃、130 ℃上升到了近期的200 ℃、180 ℃，说明附近油层段受蒸汽影响大，产液量大，流动性好。为了加强其余油层段的动用，根据井温监测，对该井实施了加大配注量、多点注汽等措施，目前该井日产油与第一次试转对比增加了100 t。