超稠油油藏SAGD适应性研究及筛选

摘要：SAGD成功与否的关键在于蒸汽腔在油藏中的形成和扩展情况。了解SAGD渗流机理，清楚开采过程中蒸汽腔形成与变化的情况以及影响SAGD开发效果的因素具有十分重要的意义。在SAGD的驱油机理的基础上，在介绍蒸汽超覆现象的同时，对影响蒸汽腔形状的因素做出讨论与研究。同时，结合研究区块的油藏特征，对油藏SAGD适用性进行研究并筛选。

关键词：SAGD  适应性研究  区块筛选

1 稠油开采基本概况

我国稠油油藏的开发方式以蒸汽吞吐为主，稠油常规冷产年产量约为100×104吨/年。将水平井技术与热采技术相结合的蒸汽辅助重力泄油（SAGD），作为开采稠油油藏的一项极具潜力的开采技术，在我国有不少研究单位已经开始了对SAGD的理论及应用的研究工作。辽河油田结合油区超常规稠油油藏的开发实际，成立了SAGD项目开发管理部，对SAGD及其改进方式的采油机理进行了研究，并对影響超稠油开发试验效果的布井方式、注采井距、开采方式、水平段长度等因素进行了分析，同时对注采参数、水平段长度、布井方式、水平段的位置等进行了优化设计。目前，SAGD技术主要在辽河油田的超稠油油藏现场试验取得了成功，正在进入工业化的应用阶段，很有可能会在全国逐步得到推广应用。

2 SAGD基本理论研究

蒸汽辅助重力泄油技术是近年来开发特、超稠油的一项前沿技术，其理论首先由Butler博士于1978年提出，其理论基础是：利用高干度的热蒸汽具有密度小、易向上浮形成蒸汽腔，而经过加热后的原油和冷凝水具有密度大、易向下流的特点，把重力作为驱使流体流动的主要驱动力，在稠油降粘降压之后流到底部水平井，从而进行稠油开采。

2.1  SAGD基本原理

蒸汽辅助重力泄油的基本原理是把热传导和流体热对流相结合，将加热蒸汽作为热源来加热地层原油，蒸汽腔中的蒸汽垂向和侧面不断扩展，当垂向的扩展受到油层顶部的限制时，蒸汽腔开始只有侧面扩展，被加热的原油和凝析液在重力的作用下流向位于油层下方的水平井生产井而采出。

蒸汽辅助重力泄油过程主要有如下特征：

①将重力作为驱使原油的主要动力，被蒸汽加热的原油不必驱动而直接流入水平生产井;

②为了进一步增大泄油面积，使蒸汽腔最终能保持慢慢扩展，应该适当的控制好注汽井与生产井间的距离;

③在常规的蒸汽驱中，蒸汽驱动的原油是冷油，而在SAGD中，流向水平生产井的原油是热油;

④在重力作用下，通过水平井能够获得很高的采油速度、高的油汽比以及高的采收率;

⑤主要通过蒸汽汽化潜热来对油藏加热;

⑥除了大面积的页岩夹层，SAGD对油藏的非均质性不敏感。

蒸汽辅助重力泄油开采稠油通过注汽井与采油井来实现（采油井位于油层下方，注汽井位于采油井的正上方或侧上方），其生产过程一般分为启动阶段、降压生产阶段和SAGD生产阶段。

2.2  蒸汽腔扩展规律理论研究

蒸汽超覆现象的存在，对一般的蒸汽驱而言，是一个十分不利的因素。但是对于稠油SAGD而言，正好是利用了蒸汽超覆现象，使水平生产井的上方在生产过程中，逐渐形成了不断扩展的蒸汽腔，而冷凝液和被加热的原油则沿着蒸汽腔界面不断向下泄流至水平生产井。

在SAGD中，蒸汽腔的形成有2大前提条件：一是地层压力降至3 MPa左右;二是注入井井底蒸汽干度大于70%。在满足蒸汽腔形成条件的情况下，首先在注汽井点形成蒸汽腔，这时蒸汽腔规模比较小，冷凝液在注汽井和水平生产井之间的压差驱动下流至生产井;随着连续的注入蒸汽，蒸汽腔将得到不断的扩展;当蒸汽腔到达油层顶端后，蒸汽腔将沿着油层顶端横向扩展;当蒸汽腔扩展到井组控制边界或者油藏边界时，蒸汽腔将沿边界扩展直至衰竭。

根据上述分析总结得出，蒸汽注入速率越小，蒸汽流速越小，则蒸汽超覆系数越小，此时蒸汽超覆现象较严重，蒸汽很大程度的被限制于油藏顶端流动，蒸汽腔界面更倾向于向水平方向倾斜。当蒸汽注入速率较大时，蒸汽超覆系数值也将较大，此时蒸汽超覆现象减弱，蒸汽腔界面倾向于陡直。所以，在采用SAGD方式进行稠油油藏开发时，蒸汽注入速度必须合理，从而确保垂向与侧向上蒸汽腔的不断扩展，进而保证SAGD的开采效果。除此之外，蒸汽超覆与油层的厚度密切相关，在相同的蒸汽注入速率条件下，油藏的有效厚度越大，蒸汽线性速度就越小，则SAGD开采过程中所需要的蒸汽腔越容易形成，可见，有效厚度大的油藏更加适合采用SAGD开采。

3 SAGD适应性研究及筛选

XX油田未动用和待探明特、超稠油地质储量约5×108 t。在SAGD开采原则基础上，结合研究区块的油藏特征，对油藏SAGD适用性进行研究并筛选，在选择先导试验区时，应该遵循如下原则：

（1）油层条件在油藏中具备一定代表性;

（2）必须具备SAGD的条件，如油层纯厚度大于15m，油层在纵向上连续分布，并且不存在连续的泥岩夹层。

（3）先导试验区应该选择在蒸汽吞吐周期高，累积产油量高的部位，即当前地层压力应该相对较低，一般小于5.0MPa，这样有利于尽快地获得试验结果，便于加快商业化推广;

（4）先导试验区应该选择在构造的有利部位以及油水关系相对简单的部位，同时不允许与顶水层沟通;

（5）先导试验区边界相对封闭，从而便于试验结果的分析与评价。

（6）井下举升条件与地面处理条件具备。

根据国内外关于蒸汽辅助重力泄油（SAGD）稠油开采方式的调研情况，目前还没有一个统一的标准来进行SAGD油藏筛选。加拿大石油公司根据蒸汽辅助重力泄油的研究和现场的应用情况，给出了适合采用SAGD方式开发的油藏条件。分析表中各项指标的对比结果，可以得出，研究区块的油藏地质条件均符合SAGD筛选标准，非常适合采用SAGD方式进行开发。

4 认识与结论

在SAGD适应性研究和筛选方面，依据蒸汽辅助重力泄油技术使用的油藏条件，确立了试验区的选择原则。结合研究区块的油藏特征，对油藏SAGD适用性进行研究并筛选，所选区块完全有条件进行蒸汽辅助重力泄油技术试验。

参考文献：

[1] 韩军.热力采油新技术的研究与应用[D].东北石油大学，2010.

[2] 孙念.曙一区杜84块蒸汽辅助重力泄油技术研究[D].大庆石油学院 2008.

[3] 刘慧卿，范玉平，赵东伟等.热力采油技术原理与方法[M].山东东营：石油大学出版社，2000：82-83.

作者简介：朱婵，男，1987年生，工程师，2012年毕业于长江大学，现于中石油辽河油田勘探开发研究院从事油气田开发工程工作。

辽河油田勘探开发研究院  辽宁  盘锦  124000