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大庆西部稠油水平井蒸汽驱数值模拟研究-刘薇薇

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大庆 西部 油水 蒸汽 数值 模拟 研究 刘薇薇
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第 11 卷 第 20 期 2011 年 7 月1671—1815( 2011) 20 技 术 与 工 程11 20 011 2011 东北石油大学石油工程学院1, 大庆 163318; 大庆油田公司采油七厂2, 大庆 163517)摘 要 大庆西部斜坡江 55 区块油藏埋藏深度浅 , 油藏温度低 , 油层厚度比较薄 , 直井冷采产量很低 , 因此开发该油藏的比较可能的开采方式为水平井蒸汽驱和水平井蒸汽吞吐 。为了改善其开发效果 , 针对水平井蒸汽驱 , 应用 值模拟软件在三维地质建模的基础上对注采参数进行了优化 。通过改变井距 、水平段长度 、采注比 、蒸汽干度 、注汽速度等生产参数 , 预测开发效果 , 对比生产效果确定合理的生产参数 。结果表明 : 水平井水平段长度 300 m 时蒸汽驱总体效果比较好 ; 蒸汽干度要达到 0.4 之上 ; 蒸汽吞吐三周期之后转蒸汽驱效果最好 ; 井距越大 , 采出程度越低 ; 油层越厚 , 采出程度越高 。关键词 稠油油藏 水平井蒸汽驱 数值模拟 参数优化中图法分类号 文献标志码 3 月 21 日收到第一作者简介 : 刘薇薇 ( 1983—) , 女 , 东北石油大学石油工程学院油气田开发专业博士研究生 , 研究方向 : 稠油开采 。63. 汽驱是指将蒸汽注入到一口或多口井中 , 将地下粘度较大的稠油加热降粘 , 然后在蒸汽蒸馏的作用下 , 把原油驱向邻近多口生产井采出[ 1, 2]。水平井蒸汽驱开采方法是继蒸汽吞吐后紧接着进行的一种可以显著提高原油采收率的方法 。水平井蒸汽驱提高开采效果的采油机理主要有如下几种 :重力泄油 ; 流体驱替 ; 升温降粘作用[ 2]。以大庆西部江 55 稠油区块为例 , 通过 值模拟软件中的 块对水平井蒸汽驱的注采参数 ( 包括注汽速度 、蒸汽干度 、采注比 、井距和井网布置方式等 ) 进行优化设计[ 3—5], 并对蒸汽吞吐后转蒸汽驱时机进行了优化研究 。1 油藏地质模型1.1 区块概况松辽盆地西部斜坡区江 55 区块位于黑龙江省齐齐哈尔市富拉尔基区 , 地面条件较差 , 地势较低 ,多为洼地 , 地面海拔在 141 m ~146 m 之间 。该区块区域构造位置位于松辽盆地西部斜坡区 , 其北部2 总体构造面貌为平缓向东倾的斜坡 , 倾角为 1°左右 。区块目的层为萨二 、三组油层 , 主力层萨二 、三组油层局部地区存在微幅度构造 , 断层规模较小 。江 55 区块为典型普通稠油油藏 。原油粘度对温度的敏感性较强 , 随着温度的升高 , 原油粘度逐步降低 , 温度上升到 90 ℃以上时 , 粘度降至常规油粘度值 。根据原油粘温曲线 , 推算油层温度 ( 19. 5℃) 下脱气油粘度约为 1 400 s。主力产油层储层岩石以细砂 、粉砂岩为主 , 细砂含量 45. 98%, 粉 砂 含 量 42. 88%, 泥 质 含 量11.41%, 储层岩石颗粒间胶结物以伊利石为主 。目的层萨二 、三组油层平均有效孔隙度 33. 7%, 平均水平渗透率 1 925 ×10-3μ含油饱和度 65. 0%。油层属于高孔 、中高渗透稠油油藏 。估算江 55 区块主力层萨二 、三组油层地质储量 1 034 × 104956.3 ×104t) 。1.2 典型区块的选择该区为一新区 ( 江 55 区块水平井 ) , 共布井约20 口 。分析了这 20 口井的测井数据 , 小层数据 , 利用所知的地质资料 , 并利用了原先的 5 张构造图和9 条断层数据 , 用 质建模软件建立了全区的地质模型 。模型分四层 , 网格数 447 × 535 × 4 =956 580个 。选择在所钻井数较多的区域 55块进行了油藏描述 , 完成模型 ( 见图 1) 。小模型分四层 ,网格数 219 ×203 ×4 =177 828 个 。平均深度 455 m;平均孔隙度 32%; 平均渗透率 1 500 ×10-3μ平均厚度 5 m。图 1 油藏描述模型 ( 深度 、滲透率 、孔隙度和厚度 )1.3 地质模型不同开发方式的开采效果研究 , 主要在典型地质模型的基础上 , 通过油藏工程和数值模拟方法进行研究 , 因此首先要建立典型井的地质模型[ 6, 7]。典型井地质模型以区块的平均参数为基础 , 在此模型的基础上进行数值模拟研究 。油藏数值模拟研究应用的软件为 司的 件 。典型井模型所使用的基本参数如下 :孔隙度 : 0.314 3;渗透率 : 1 500 ×10-3μ油饱和度 : 0.65;孔隙压缩系数 : 5.6 ×10-6;临界气饱和度 : 0.05;原始地层压力 : 4.65 始地层温度 : 19 ℃;最低井底流压 : 1 济极限产量 : 1 m3/d。典型井模型长 1 200 m, 宽 250 m, 有效厚度5 m, 分 3 层 , 净总比 0. 8, 顶深 453 m; 水平段长度1 000 m, 井距 125 m; 模型示意图如图 2 所示 。网格划分为 : 60 × 25 × 3 =4 875个网格 ;网格大小为均质网格 , Y 和 别为20 m、10 m 和 2.1 m。图 2 模型示意图2 水平井蒸汽驱注采参数优化研究2.1 稠油油藏蒸汽驱采收率预测蒸汽驱采收率预测经验公式[ 8, 9]:. 97 +2.82.044. 59. 412.04.569.5231.48.026D ( 1)式 ( 1) 中 : %; m; μ s; 小数 ; 小数 ; D—油藏埋深 , m。根据模型的数据 , D = 450 m, 0. 8, .6, .65, m, μ 000 s, 根据预测公式 , 计算出来的蒸汽驱采收率为 34.96%。2.2 井网适应性分析水平井蒸汽驱可以开展水平井组合及直井水平井组合的布井方式 。水平井组合方式即利用一水平井注汽 , 同时利用另一水平井采油 。直井水平井组合布井方式为利用两口或多口直井注汽 , 利用水平井采油的布井方式[ 9]。367420 期 刘薇薇 , 等 : 大庆西部稠油水平井蒸汽驱数值模拟研究模拟计算了不同井网水平井蒸汽驱的开发效果 , 计算结果如表 1 所示 。表 1 不同井网水平井蒸汽驱开发效果注采方式生产时间 /%累产油/ m3·m-3)模型 1、2 直井注水平井采2 462 30.77 15 725 91 892 0.171 1模型 2、水平井注 2 直井采2 756 36.82 18 815 116 543 0.161 4模型 3、3 直井注水平井采2 401 37.57 19 198 79 467 0.242模型 4、水平井注采2 401 41.03 19 540 80 090 0.259从表 1 可以看出 , 模型 4 的水平井注采方式的采收率最高 , 为 41.3%。模型 3 的 3 口直井注水平井采方式的采收率次之 。可以得知 : 与国内外其他稠油油田不同 , 大庆江 55 稠油区块油藏埋藏深度浅 , 比较适用于该油藏的蒸汽驱开采方式为水平井注采方式 。2.3 井距敏感性分析利用水平井注采井网 , 分别计算了井距为 62.5 m、125 m、187.5 m 和 250 m 时水平井井对之间的开发效果 ( 见图 3) 。图 3 井距对蒸汽驱效果的影响由图 3 可知 : 随着井距的增大 , 采出程度下降 ,累油汽比有上升的趋势 。当井距为 125 m 时 , 采出程度较高 , 而且油汽比相对较高 , 所以水平井蒸汽驱时取井距 125 m 左右 。2.4 水平段长度敏感性分析计算了一对水平井水平段长度分别为 150 m、300 m、500 m 和 1 000 m 时对蒸汽驱开发效果的影响 ( 见图 4) 。图 4 水平段长度对蒸汽驱效果的影响由图 4 可知 : 随着水平井水平段的增长 , 控制储量增大 , 累积产油量增加 , 油汽比升高 , 但是采出程度降低 。在注汽速度不变的情況下 , 水平段长度越长 , 向地层的热损失越大 , 当井较短时 , 单点的压力增大 , 易于突破 , 所以水平段长度取 300 m 左右 。2.5 采注比敏感性分析计算了不同采注比 ( 0. 8、1、1. 2 和 1. 5) 对蒸汽驱开发效果的影响 ( 见图 5) 。图 5 采注比对蒸汽驱效果的影响在一定的注汽速度下 , 不同采注比的油藏压力不同 , 而不同油藏压力下油藏中的蒸汽带体积不同 。当采注比小于 1.0 时 , 油藏压力不断上升 , 油藏中的蒸汽带体积很小 , 驱替特征表现为热水驱 , 所以开发效果较差 。当采注比大于 1. 2 之后 , 由于油藏实际上没有那么大的供液能力 , 所以采出程度又降低 , 汽驱开发效果又变差 。设计要求 : 采注比要达到 1.2。2.6 干度敏感性分析计算了不同蒸汽干度 ( 0. 1、0. 2、0. 3、0. 4、0. 5、0.6、0.7) 对蒸汽驱开发效果的影响 ( 见图 6) 。在一定的注汽速度下 , 蒸汽干度过低 , 在油层中是热水驱过程 , 水驱残余油较低 , 驱油效果不理想 ; 蒸汽干度越大 , 携带热量越多 , 蒸馏作用 、溶剂抽提作用及汽驱作用越强 , 开采效果越好 。为了达到较好的蒸汽驱效果 , 建议井底蒸汽干度达到 0.4 以上 。4674 科 学 技 术 与 工 程 11 卷图 6 干度对蒸汽驱效果的影响2.7 注汽速度敏感性分析计算了日注汽量 ( 90、120、150、180 和 200 蒸汽驱开发效果的影响 ( 见图 7) 。图 7 日注汽量对蒸汽驱效果的影响随着注汽量的增多 , 在地层和围岩中损失的热量占总热量比例缩小 , 有效加热原油的热量增加 ;但注汽量也不能太大 , 由于油层供液能力的限制 ,注汽量越大 , 采注比越小 , 限制了蒸汽腔的扩大 ; 因此 , 只有在适当的注汽速度下 , 既能向油层提供足够的热量 , 又能满足采注比的要求 , 才能使汽驱效果达到最好 。当注汽速度大于 150 m3/d 时 , 油汽比将低于 0.15, 开发风险较大 , 所以日注汽 120 m3/2.8 油层厚度敏感性分析计算了不同油层厚度 ( 3、4 和 5 m) 对蒸汽驱开发效果的影响 ( 见图 8) 。图 8 油层厚度敏感性分析由图 8 可知 : 随着油层厚度的增加 , 累产油量 、采出程度和油汽比都上升 。油层厚度是影响水平井产能的一个非常重要的因素 。因为在相同的供油面积下 , 增加油层厚度就等于增加水平井的控制储量 。油层厚度越大 , 产能越高 , 累积产油量也越多 , 开采时间越长 。2.9 转驱时机优化研究对于稠油油藏来讲 , 蒸汽吞吐主要是起到吞吐预热 、形成热连通 、降低油藏压力的作用 , 因此 , 吞吐转汽驱的时机 , 一方面在于油藏压力是否合适 ,而更重要的一面主要在于注入井与生产井之间是否形成 ( 热 ) 连通[ 9]。计算了转驱时机对蒸汽驱开发效果的影响 , 如表 2 所示 。表 2 转驱时机对蒸汽驱效果的影响转驱时机生产时间/累产油/ m3·m-3)直接 2 020 38.8 19 828 118 828 0.166 9一周期 2 236 39.77 20 321 118 717 0.171 2二周期 2 367 40.29 20 587 118 117 0.174 3三周期 2 658 42.11 21 517 119 793 0.179 6由表 2 可以看出 , 相比较而言 , 在吞吐 3 周期之后转蒸汽驱 , 累产油和油汽比都很高 , 所以建议吞吐 3 周期之后转蒸汽驱 。3 结论通过本文的研究工作 , 为大庆油田增储上产高效开发提供了一些可参考的理论依据和技术支持 ,具体结论如下 :( 1) 水平井注采的开采效果要好于直井与水平井组合的形式 , 采出程度可以提高 3. 46% 左右 。这是由于大庆油田油层较薄 , 蒸汽更易于沿直井与水平井的垂直距离突破 。( 2) 对于水平井蒸汽驱来说 , 井距越大 , 采出程度越小 ; 油层厚度较大时 , 采出程度变好 。( 3) 水平井水平段长度 300 m 时蒸汽驱总体效果比较好 ; 蒸汽干度要达到 0. 4 之上 ; 采注比取 1. 2左右 ; 日注汽 120 m3/d 左右为宜 。( 4) 蒸汽吞吐三周期之后转蒸汽驱要比直接转567420 期 刘薇薇 , 等 : 大庆西部稠油水平井蒸汽驱数值模拟研究效果好 。参 考 文 献1 杨俊茹 . 国外稠油开发技术新进展 . 中国海上油气 , 2004; 1( 1) :62—632 刘文章 . 稠油注蒸汽热采工程 . 北京 : 石油工业出版社 , 19973 赵洪岩 . 辽河中深层稠油蒸汽驱技术研究与应用 . 石油钻采工艺 , 2009; 31( : 110—1144 喻高明 . 水平井蒸汽驱开采稠油数值模拟研究 . 特种油气藏 ,1999; 6( 1) : 18—225 李平科 , 张 侠 , 岳清山 . 蒸汽驱中主要工艺参数对开发效果的影响 . 特种油气藏 , 1996; 3( 2) : 13—176 著 . 宋付权 , 译 . 热采数值模拟技术的最新进展 . 国外油田工程 , 2002; 18( 2) : 1—37 殷代印 , 张湘娟 . 朝阳沟油田蒸汽驱数值模拟研究 . 特种油气藏 ,2008; 15( 1) : 59—618 岳清山 , 沈德煌 . 有关稠油油藏驱油效率的讨论 . 特种油气藏 ,2002; 9( 1) : 26—299 岳清山 . 稠油油藏注蒸汽开发技术 . 北京 : 石油工业出版社 , 1998il in 63318, P. R. o.7 63517, P. R. In of of of in so of To of on is to by as by of is of 00 m; .4 at is is is is is is 学 技 术 与 工 程 11 卷
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