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利用蒸汽超覆作用提高注蒸汽开发效果

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利用 蒸汽 作用 提高 开发 效果
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  第 28 卷   第 4 期2007 年 7 月 石 油 学 报I 28J 42007基 金 项 目 :中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 “ 十 五 ” 科 技 项 目 (040502 稠 油 油 藏 高 轮 次 蒸 汽 吞 吐 后 转 换 开 采 方 式 对 策 研 究 ” 部 分 成 果 。作 者 简 介 :高 永 荣 ,女 ,1965 年 9 月 生 ,1989 年 毕 业 于 西 南 石 油 学 院 油 藏 工 程 专 业 ,现 为 中 国 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 热 采 所 综 合 室 副 主 任 ,高 级 工 程 师 ,博 士 研 究 生 ,主 要 从 事 稠 油 热 采 机 理 及 新 技 术 研 究 工 作 。 编 号 : 02532007) 04 蒸 汽 超 覆 作 用 提 高 注 蒸 汽 开 发 效 果高 永 荣 1   闫 存 章 2   刘 尚 奇 1   鲍 君 刚 3   韩   静 1(11 中 国 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 热 采 所   北 京   100083 ;   21 中 国 石 油 天 然 气 股 份 有 限 公 司 对 外 合 作 经 理 部   北 京   100011 ;31 中 国 石 油 辽 河 油 田 分 公 司   辽 宁 盘 锦   124010)摘 要 : 利 用 解 析 解 方 法 及 数 值 模 拟 方 法 ,对 辽 河 油 田 洼 38 块 特 稠 油 油 藏 注 蒸 汽 开 发 的 热 能 分 布 进 行 了 分 析 ,并 对 有 效 利 用 蒸 汽 及提 高 注 热 效 果 进 行 了 研 究 。 优 选 出 了 合 理 的 注 采 井 段 ,确 定 了 蒸 汽 的 注 入 方 式 。 综 合 分 析 表 明 ,连 续 注 蒸 汽 的 开 采 方 式 适 合 该 油藏 ,下 注 上 采 的 线 性 驱 动 开 采 方 式 可 以 有 效 地 利 用 蒸 汽 超 覆 作 用 ,提 高 蒸 汽 的 波 及 体 积 ,进 而 提 高 多 轮 次 吞 吐 阶 段 油 藏 的 采 收 率 。关 键 词 :辽 河 油 田 ;稠 油 油 藏 ;蒸 汽 吞 吐 ;蒸 汽 驱 ;蒸 汽 超 覆 作 用 ;波 及 体 积 ;提 高 原 油 采 收 率中 图 分 类 号 :       文 献 标 识 码 : . et x B ei j 00083 , . om om L t d. , B ei j 00011 , . il f d 24010 , of in of is to of in of is an of in 油 田 洼 38 断 块 是 辽 河 油 田 的 重 点 稠 油 区 块 ,1992 年 该 区 块 沙 三 段 投 入 蒸 汽 吞 吐 开 发 ,由 于 油 层厚 ,物 性 好 ,加 之 投 产 初 期 地 层 能 量 充 足 ,吞 吐 周 期 产量 较 高 。 但 是 随 着 吞 吐 周 期 的 增 加 ,产 量 开 始 下 降 。通 过 分 析 吸 汽 剖 面 发 现 ,该 油 层 上 部 的 油 层 组 动用 相 对 较 好 ,而 油 层 中 下 部 的 、 油 层 组 动 用差 ,特 别 是 该 地 区 的 剩 余 油 还 高 达 50 %~ 60 %。 因此 ,均 匀 地 动 用 油 层 ,克 服 蒸 汽 超 覆 的 不 利 影 响 ,可 以改 善 稠 油 油 藏 注 蒸 汽 开 发 的 效 果 [ 122 ] 。1   油 藏 地 质 概 况洼 38 块 构 造 位 于 辽 河 断 陷 盆 地 中 央 凸 起 南 部 倾没 带 的 北 端 ,形 态 呈 断 鼻 特 征 。 沙 三 段 储 层 以 不 等 粒砂 岩 和 砾 状 砂 岩 为 主 ,岩 性 分 选 性 较 好 ,属 于 高 孔 隙度 、 高 渗 透 率 储 层 。 在 平 面 上 ,储 层 主 要 分 布 在 洼 38块 西 部 和 北 部 ,油 层 连 通 系 数 为 01 98 ;在 纵 向 上 ,储 层分 3 个 油 层 组 ,平 均 油 层 厚 度 分 别 为 201 08 m、 181 97m、 171 88 m ,平 均 单 井 油 层 厚 度 为 351 83 m ,整 个 油 藏属 于 厚 层 块 状 油 藏 ,油 层 向 东 南 和 西 南 倾 斜 ,倾 角 为2o~ 6o 。 洼 38 块 沙 三 段 油 层 含 油 面 积 为 31 1 地质 储 量 为 962 × 104 t 。 其 物 性 参 数 :油 藏 埋 深 为 1 290~ 1 450 m ;油 层 有 效 厚 度 为 30~ 1081 3 m ;原 始 地 层 压力 为 131 18 原 始 油 层 温 度 为 47 ℃ ; 孔 隙 度 为23 %~ 28 % ;渗 透 率 为 1~ 11 45μ 原 始 含 油 饱 和 度为 65 % ;原 油 粘 度 (50 ℃ 脱 气 油 粘 度 )为 12 600 s ;原油 密 度 (20 ℃ )为 01 987 g/ 2   蒸 汽 超 覆 程 度 的 评 价1992 年 以 来 ,洼 38 断 块 沙 三 段 一 直 采 用 蒸 汽 吞吐 开 发 方 式 ,存 在 着 严 重 的 蒸 汽 超 覆 [ 324 ] 。 为 了 评 价 蒸92    石     油     学     报 2007 年   第 28 卷  汽 超 覆 程 度 ,应 用 析 解 方 法 [ 526 ] 。 超覆 程 度 方 程 式 是 以 达 西 定 律 基 本 原 理 为 依 据 ,并 利 用了 分 层 流 动 (与 储 层 面 垂 直 的 流 动 忽 略 不 计 ) 的 假 设 ,蒸 汽 超 覆 程 度 用 无 因 次 系 数 A R 来 表 征 , A R 的 定 义 式为A R = v s W ρ g s(1 - M) (1)其 中M =μ o sμ s o R i (2)式 中   M 为 拟 流 度 比 ; v 汽 的 动 力 粘 度 , s ;W 汽 的 注 入 速 度 ,s ;Δ ρ 为 ρ o - ρ s , 力 加 速 度 ,m/ h 为 油 层 厚 度 ,m ; 蒸 汽 带渗 透 率 ,μ μ o 为 原 油 有 效 粘 度 , s ; μ 汽 粘度 ; 油 相 渗 透 率 ,μ 瞬 时 油 汽 比 。A R 值 对 预 测 的 蒸 汽 带 界 面 波 形 的 影 响 如 图 1 所示 ( 汽 超 覆 高 度 ,m) 。 在 低 A R 值 下 ,蒸 汽 可 能被 限 制 在 油 层 顶 部 流 动 ,而 且 前 缘 以 小 角 度 倾 斜 。 当A R 值 增 高 时 ,蒸 汽 前 缘 趋 于 垂 直 ,蒸 汽 带 变 厚 ,因 而 提高 了 蒸 汽 的 波 及 体 积 与 原 油 采 收 率 。图 1   超 覆 系 数 蒸 汽 前 缘 形 状 的 关 系 1   of R 情 况 下 ,拟 流 度 比 M 相 对 较 小 ,可 以 忽 略 。A R 值 受 式 (1)中 平 方 根 项 的 控 制 。 该 项 的 变 量 中 惟 一可 调 控 的 操 作 参 数 是 蒸 汽 注 入 速 率 [ 7 ] 。 蒸 汽 注 入 速 率越 大 ,即 在 重 力 相 同 的 情 况 下 粘 滞 力 增 加 ,A R 值 越 高 。此 外 ,低 的 蒸 汽 有 效 渗 透 率 也 会 导 致 较 高 的 A R 值 。因 此 ,通 过 提 高 蒸 汽 注 入 速 率 和 降 低 蒸 汽 的 有 效 渗 透率 可 以 增 加 A R 值 。在 洼 38 断 块 沙 三 段 蒸 汽 吞 吐 期 间 具 有 代 表 性 的注 采 参 数 如 下 :单 井 蒸 汽 注 入 速 度 为 360 t/ d ;在 330 ℃蒸 汽 温 度 下 蒸 汽 动 力 粘 度 为 2 × 10 - 6 s ;Δ ρ 为 960重 力 加 速 度 为 91 81 m/ 油 层 厚 度 为 40 m ;蒸汽 带 渗 透 率 为 11 25μ 则 无 因 次 系 数 A R 为 01 374。经 计 算 ,平 均 蒸 汽 带 厚 度 01 5 ; A R· h = 71 5 m。蒸 汽 垂 向 波 及 系 数 h = 181 8 %。由 以 上 计 算 结 果 可 知 ,洼 38 块 沙 三 段 油 层 注 蒸 汽开 采 的 超 覆 系 数 为 01 374 ,该 值 对 应 的 蒸 汽 前 缘 形 状位 于 图 1 的 上 部 ,蒸 汽 超 覆 严 重 ,油 层 上 部 被 蒸 汽 驱 扫较 好 。 这 与 现 场 测 试 资 料 (图 2) 和 数 值 模 拟 结 果 相 吻合 ,这 是 蒸 汽 吞 吐 效 果 逐 渐 变 差 的 一 个 主 要 原 因 。图 2   洼 38 块 沙 三 段 油 层 典 型 井 吸 汽 剖 面 2   a 数 值 模 拟311   地 质 模 型 描 述利 用 质 建 模 软 件 ,利 用 井 点 的 测 井 解 释数 据 和 分 层 数 据 ,建 立 了 400 m × 360 m ,范 围 包 括 18口 井 (图 3)的 三 维 非 均 质 地 质 模 型 (图 4) 。图 3   模 拟 区 域 井 位 3   of 蒸 汽 吞 吐 剩 余 油 分 布利 用 加 拿 大 公 司 的 热 采 软 件 行了 数 值 模 拟 研 究 。 对 18 口 单 井 和 整 个 模 型 的 累 积 产油 量 、 累 积 产 液 量 进 行 了 蒸 汽 吞 吐 生 产 动 态 历 史 拟 合 ,确 定 了 剩 余 油 主 要 分 布 在 井 间 位 置 、 油 层 的 中 下 部 以及 未 曾 射 孔 的 层 位 。 蒸 汽 吞 吐 结 束 后 ,整 个 油 藏 的 温  第 4 期 高 永 荣 等 :利 用 蒸 汽 超 覆 作 用 提 高 注 蒸 汽 开 发 效 果 93   度 并 没 有 系 统 地 升 高 ,只 有 井 筒 附 近 30 m 范 围 内 油 藏体 积 温 度 升 高 较 多 ,蒸 汽 吞 吐 期 间 的 热 量 集 中 在 近 井地 带 。 图 5 给 出 了 平 均 温 度 和 含 油 饱 和 度 随 油 藏 深 度的 变 化 趋 势 。 从 油 层 顶 部 到 底 部 ,平 均 温 度 由 130 ℃降 低 到 85 ℃ ,而 平 均 剩 余 油 饱 和 度 由 35 % 升 高 至65 %。 因 此 ,由 于 蒸 汽 超 覆 作 用 造 成 油 层 上 部 驱 油 效率 较 高 ,而 油 层 下 部 温 度 较 低 ,剩 余 油 饱 和 度 较 高 。图 4   三 维 非 均 质 地 层 渗 透 率 分 布 4   of   温 度 及 剩 余 油 饱 和 度 随 油 层 深 度 的 变 化 5   of 蒸 汽 驱 可 行 性根 据 剩 余 油 的 分 布 特 点 ,确 定 了 连 续 注 蒸 汽 的 采油 方 式 。 对 模 型 内 现 有 的 18 口 直 井 进 行 了 蒸 汽 驱 设计 。 由 于 倾 斜 油 层 注 汽 井 和 生 产 井 的 位 置 严 重 影 响 注蒸 汽 的 开 发 效 果 (图 6) [ 8 ] ,研 究 了 线 性 驱 动 和 5 点 井组 两 种 方 式 ,模 拟 了 4 种 蒸 汽 驱 方 案 。 ① 线 性 驱 动 :注汽 井 位 于 倾 斜 油 藏 的 下 部 ; ② 线 性 驱 动 :注 汽 井 位 于 倾斜 油 藏 的 上 部 ; ③ 线 性 驱 动 ,注 汽 井 位 于 倾 斜 油 藏 的 中部 ; ④ 5 点 井 组 。 按 照 最 佳 蒸 汽 驱 应 满 足 的 4 个 操 作条 件 ,初 步 确 定 了 得 到 最 大 形 状 因 子 的 注 汽 速 率为 116 × 10 - 4 (d· m) 。 每 种 方 案 有 3 口 注 汽 井 ,单 井 注 汽 速 度 分 别 为 210 t/ d ,井 底 蒸 汽 干 度 为 50 %。图 6   倾 斜 油 藏 蒸 汽 驱 机 理 示 意 图 6   of 蒸 汽 驱 方 案 的 模 拟 对 比 结 果 表 明 (表 1) ,注 汽井 位 于 倾 斜 油 藏 中 部 效 果 最 差 ,5 点 井 组 和 注 汽 井 位于 倾 斜 油 藏 上 部 结 果 相 近 ,而 注 汽 井 位 于 倾 斜 油 藏 下部 效 果 最 好 。 从 各 种 方 案 的 温 度 分 布 图 来 看 ,只 有 注汽 井 位 于 倾 斜 油 藏 下 部 的 蒸 汽 波 及 范 围 广 ,加 热 油 层体 积 大 ,这 种 布 井 方 式 可 以 获 得 较 多 的 采 油 量 和 01157较 高 的 油 汽 比 。 所 以 ,由 以 上 研 究 结 果 可 知 ,注 汽 井 位于 倾 斜 油 藏 下 部 的 蒸 汽 驱 布 井 方 式 适 合 该 油 藏 。表 1   4 种 蒸 汽 驱 开 发 效 果 对 比   of of 方 案 生 产 时 间 /d 注 汽 量 /104 t 采 油 量 /104 t 油 汽 比 单 井 采 油 量 /(t· d - 1)注 汽 井 位 于 倾 斜油 藏 的 下 部 3 280 207 321 4 01 157 51 5注 汽 井 位 于 倾 斜油 藏 的 上 部 3 160 199 261 6 01 134 41 7注 汽 井 位 于 倾 斜油 藏 的 中 部 2 560 161 191 6 01 122 41 25 点 井 组 2 580 163 231 1 01 142 41 9314   提 高 蒸 汽 驱 开 发 效 果 的 方 式31 41 1   改 变 注 汽 井 射 孔 层 位在 第 一 种 方 案 基 础 上 ,模 拟 研 究 了 3 种 射 孔 位 置对 汽 驱 效 果 的 影 响 (表 2) 。 ① 沿 用 蒸 汽 吞 吐 阶 段 的 射孔 层 位 (18 口 井 各 不 相 同 ) ; ② 生 产 井 和 注 汽 井 射 开 全94    石     油     学     报 2007 年   第 28 卷  部 油 层 ; ③ 生 产 井 和 注 汽 井 射 开 油 层 下 部 2/ 3。当 蒸 汽 从 油 层 下 部 2/ 3 处 注 入 油 层 时 ,油 汽 比 由01 157 提 高 到 01 175 ,开 发 效 果 得 到 了 改 善 。 其 次 ,将位 于 模 型 边 部 且 距 离 其 他 17 口 井 较 远 的 35 作为 注 汽 井 而 替 换 掉 36 ,这 一 调 整 使 油 汽 比 又 得到 了 进 一 步 提 高 ,由 01 175 上 升 到 01 192。表 2   射 孔 方 式 对 汽 驱 效 果 的 影 响   of on 方 式 生 产 时 间 /d 累 积 注 汽 量 /104 t 累 积 产 油 量 /104 t 油 汽 比相 同 于 实 际 吞 吐 阶 段 3 280 221 3214 01157全 部 油 层 2 700 207 2718 01163油 层 下 部 2/ 3 位 置 2 970 199 3218 0117535 注 汽 井 ,下 部2/ 3 油 层 处 射 孔 4 320 161 5214 0119231 41 2   改 变 注 汽 速 度为 了 达 到 提 高 油 汽 比 的 目 的 ,模 拟 研 究 了 相 同 井底 干 度 、 不 同 注 汽 速 度 的 开 发 效 果 (表 3) 。 低 的 注 汽速 度 可 以 获 得 高 的 油 汽 比 ,而 过 多 注 蒸 汽 也 不 能 提 高 采油 量 。 但 是 ,对 于 深 度 为 1 300 m 的 油 藏 来 讲 ,采 用 168t / 汽 速 度 难 以 使 井 底 蒸 汽 干 度 达 到 50 %。 因 此 ,表 3   注 汽 速 度 对 汽 驱 效 果 的 影 响   of on 速 度 /(t· d - 1)生 产 时 间 / 量 /104 量 /104 t 油 气 比168 4 010 202 4610 01 228210 4 320 271 5214 01 192250 5 480 411 6414 01 157315 4 100 387 3816 01 100420 4 490 566 3919 01 070只 有 在 蒸 汽 驱 后 期 采 取 降 低 注 汽 速 度 的 方 案 ,并 与 基 础方 案 (注 汽 速 度 210 t/ d)进 行 对 比 。 根 据 生 产 井 温 度 的变 化 特 点 ,初 步 确 定 在 蒸 汽 驱 8 年 后 降 低 注 汽 速 度 。在 降 低 速 度 的 同 时 ,分 别 进 行 了 井 底 干 度 为 50 %和 3 0 %的 敏 感 性 分 析 (表 4) 。 模 拟 结 果 表 明 ,蒸 汽 驱表 4   蒸 汽 驱 8 年 后 降 低 注 汽 速 度 及 不 同 干 度 的 敏 感 性 参 数   of of 速 度 /(t· d - 1)蒸 汽 干 度 /%生 产 时 间 / 注 汽 量 /104 采 油 量 /104 t 油 汽 比210 50 4 320 272 521 4 01 192168 50 3 580 217 471 8 01 221168 30 3 580 217 471 7 01 220后 期 可 降 低 注 汽 速 度 ,而 且 明 显 提 高 油 汽 比 ,蒸 汽 驱 效果 对 蒸 汽 干 度 不 敏 感 。4   结   论(1) 解 析 解 方 法 和 现 场 测 试 资 料 研 究 表 明 ,洼 38块 沙 三 段 油 层 蒸 汽 吞 吐 期 间 蒸 汽 超 覆 严 重 。(2) 数 值 模 拟 研 究 结 果 表 明 ,洼 38 块 适 合 注 汽 井位 于 倾 斜 油 藏 下 部 的 线 性 蒸 汽 驱 开 采 方 式 。(3) 注 汽 井 和 生 产 井 采 用 射 开 油 层 中 、 下 部 的 射孔 方 式 ,可 以 有 效 利 用 蒸 汽 超 覆 的 作 用 。(4) 在 蒸 汽 驱 初 期 采 用 高 速 注 汽 、 后 期 降 低 注 汽速 度 的 汽 驱 方 式 ,可 以 提 高 蒸 汽 驱 的 生 产 油 汽 比 。参 考 文 献[ 1 ]   陈 月 明 . 注 蒸 汽 热 力 采 油 [ M ] . 东 营 :石 油 大 学 出 版 社 , 1996 :by M] of t 1996 :143 2 ]   岳 清 山 . 稠 油 油 藏 注 蒸 汽 开 发 技 术 [ M ] . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1998 :of M ] . 1998 :14 3 ]   刘 尚 奇 . 水 平 井 热 采 油 藏 数 值 模 型 [J ] . 石 油 学 报 ,1995 ,16 (2) :t h a J ] . et 1995 , 16 ( 2 ) :63 4 ]   张 明 禄 ,刘 洪 波 ,程 林 松 ,等 . 稠 油 油 藏 水 平 井 热 采 非 等 温 流 入 动态 模 型 [J ] . 石 油 学 报 ,2004 ,25 (4) :et in h t J ] . et 2004 , 25 ( 4 ) :62 5 ]   姚 远 勤 ,袁 向 春 ,邱 国 清 . 水 平 井 在 乐 安 油 田 薄 油 层 热 采 中 的 应 用[J ] . 石 油 学 报 ,1995 ,16 (3) : t by e’ an ] . 1995 ,16 (3) :48 6 ]   . in R] . 788 ,1977 :1 7 ]   M. of M ] . ,1998 :52 8 ]   C. M ] . 1994 :260收 稿 日 期 2006 改 回 日 期 2006 编 辑   孟 伟 铭 )
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