桑林翔，楊 果，成永強(qiáng)，張洪源，郭俊成

(中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

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SAGD微壓差泄油階段啟動(dòng)壓力優(yōu)化研究

桑林翔，楊 果，成永強(qiáng)，張洪源，郭俊成

(中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

針對(duì)風(fēng)城油田SAGD循環(huán)預(yù)熱階段連通程度低的問題，將循環(huán)預(yù)熱分為井筒預(yù)熱、均衡提壓、穩(wěn)壓循環(huán)和微壓差泄油4個(gè)階段，運(yùn)用參數(shù)回歸法和油藏?cái)?shù)值模擬法對(duì)微壓差泄油階段啟動(dòng)壓力進(jìn)行了研究。研究表明：微壓差泄油階段啟動(dòng)壓力梯度與原油流度呈冪函數(shù)關(guān)系，流動(dòng)速度與原油流度呈二次函數(shù)關(guān)系；微壓差泄油階段啟動(dòng)壓力以0.15～0.20 MPa為宜，經(jīng)過12 d，注采井間可形成均勻泄油通道，連通程度可達(dá)到70%以上。研究結(jié)果在重32井區(qū)進(jìn)行了驗(yàn)證，循環(huán)預(yù)熱結(jié)束后，井區(qū)平均連通程度達(dá)到84.6%，循環(huán)預(yù)熱效果大幅提高。

SAGD；微壓差泄油；啟動(dòng)壓力梯度；連通程度；風(fēng)城油田重32井區(qū)

0 引 言

SAGD技術(shù)是超稠油開發(fā)的一項(xiàng)前沿技術(shù)，分為循環(huán)預(yù)熱階段和生產(chǎn)階段，其中循環(huán)預(yù)熱階段是SAGD超稠油開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)和重要階段[1-7]。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于儲(chǔ)層非均質(zhì)性和壓差控制不合理等問題，循環(huán)預(yù)熱階段水平段連通程度低，生產(chǎn)調(diào)控難度大。為提高循環(huán)預(yù)熱效果，將循環(huán)預(yù)熱階段精細(xì)劃分為井筒預(yù)熱、均衡提壓、穩(wěn)壓循環(huán)和微壓差泄油4個(gè)階段[8-14]。當(dāng)井組經(jīng)歷井筒預(yù)熱、均衡提壓和穩(wěn)壓循環(huán)階段后，井間溫度場(chǎng)建立，初步建立熱連通，由于生產(chǎn)井采用機(jī)抽生產(chǎn)，在水平段A點(diǎn)注采井間生產(chǎn)壓差大，容易形成局部泄油通道，不利于水平段均勻動(dòng)用，影響生產(chǎn)效果。轉(zhuǎn)入微壓差泄油階段后，通過施加一定啟動(dòng)壓力促進(jìn)井間原油均勻下泄，可有效避免單點(diǎn)汽竄發(fā)生。以風(fēng)城油田重32井區(qū)為例，對(duì)微壓差泄油機(jī)理、啟動(dòng)壓力大小及施加時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化，研究?jī)?nèi)容對(duì)類似油藏SAGD循環(huán)預(yù)熱現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐具有指導(dǎo)意義。

1 微壓差泄油機(jī)理

井組在穩(wěn)壓循環(huán)階段后期，井間初步建立熱連通，通過逐步降低注汽井產(chǎn)液量轉(zhuǎn)入微壓差泄油階段。轉(zhuǎn)入微壓差泄油階段后注汽井短管關(guān)閉、長(zhǎng)管注汽，生產(chǎn)井短管排液、長(zhǎng)管注汽。注汽井壓力逐漸上升，注采井間形成壓差。當(dāng)井間壓差達(dá)到原油最小啟動(dòng)壓力時(shí)，原油開始向生產(chǎn)井內(nèi)流動(dòng)。此時(shí)，注采井間壓差沿水平段分布均勻，井間原油均勻下泄至生產(chǎn)井內(nèi)，最終形成均勻泄油通道[15-16]，避免了直接轉(zhuǎn)入SAGD生產(chǎn)階段由于腳跟處生產(chǎn)壓差大造成蒸汽單點(diǎn)突破的現(xiàn)象(圖1)。

圖1 轉(zhuǎn)SAGD生產(chǎn)階段與微壓差泄油階段井底壓力分布對(duì)比

與持續(xù)穩(wěn)壓循環(huán)建立泄油通道對(duì)比，微壓差泄油階段由注汽井向生產(chǎn)井施加一定啟動(dòng)壓力，井間原油泄油能力提高，原油加快流至生產(chǎn)井并采出，縮短了預(yù)熱時(shí)間。

2 啟動(dòng)壓力優(yōu)化

稠油油藏具有非達(dá)西滲流特征，存在啟動(dòng)壓力梯度現(xiàn)象[17-19]，轉(zhuǎn)入微壓差泄油階段需要由注汽井向生產(chǎn)井施加一定啟動(dòng)壓力提高原油泄油速度。首先利用高溫相對(duì)滲透率實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量重32井區(qū)不同原油流度下最小啟動(dòng)壓力和臨界啟動(dòng)壓力，然后采用參數(shù)回歸法擬合該區(qū)塊齊古組油藏啟動(dòng)壓力梯度[20-21]。擬合結(jié)果表明，該區(qū)塊原油最小啟動(dòng)壓力梯度和臨界啟動(dòng)壓力梯度與原油流度呈冪函數(shù)關(guān)系[22-24]：

(1)

(2)

式中：Δp為注采井間壓差，MPa；Δx為注采井距離，m；Kg為油藏滲透率，10-3μm2；μo為原油黏度，mPa·s。

穩(wěn)壓循環(huán)階段結(jié)束后，重32井區(qū)注采井間溫度上升至120℃，原油黏度降至200 mPa·s。由式(1)可知，此時(shí)最小啟動(dòng)壓力梯度為0.03 MPa/m。注采井間距離為5 m，因此，轉(zhuǎn)入微壓差泄油階段后施加最小啟動(dòng)壓力為0.15 MPa，原油即開始具有流動(dòng)性。

由于儲(chǔ)層存在非均質(zhì)性，施加啟動(dòng)壓力越大，水平段泄油能力分異性越強(qiáng)，越易造成高滲段優(yōu)先連通，導(dǎo)致轉(zhuǎn)SAGD生產(chǎn)后該處出現(xiàn)蒸汽單點(diǎn)突破或局部竄通現(xiàn)象。應(yīng)用數(shù)值模擬軟件模擬不同啟動(dòng)壓力情況下注采井間連通程度，結(jié)果表明：?jiǎn)?dòng)壓力為0.20 MPa時(shí)，井間溫度場(chǎng)溫度分布均勻，預(yù)熱結(jié)束后連通程度達(dá)到70%以上；啟動(dòng)壓力大于0.20 MPa，連通程度降低，啟動(dòng)壓力達(dá)到0.40 MPa時(shí)連通程度僅為55%(圖2)。

綜上所述，風(fēng)城油田重32井區(qū)微壓差泄油階段應(yīng)施加0.15～0.20 MPa啟動(dòng)壓力，保證井間原油均勻泄至生產(chǎn)井中，連通程度可達(dá)到70%以上。

圖2 不同啟動(dòng)壓力微壓差泄油階段結(jié)束后連通程度對(duì)比

3 微壓差泄油時(shí)間優(yōu)化

微壓差泄油階段施加啟動(dòng)壓力越大，原油流動(dòng)速度越快，預(yù)熱結(jié)束后連通程度越低；施加啟動(dòng)壓力越小，原油流動(dòng)速度越慢，預(yù)熱結(jié)束后連通程度越高。當(dāng)轉(zhuǎn)入微壓差泄油階段，井間施加0.15～0.20 MPa的啟動(dòng)壓力，注采井間距離為5 m，驅(qū)動(dòng)壓力梯度為0.03～0.04 MPa/m，由于該值介于最小啟動(dòng)壓力梯度(0.03 MPa/m)和臨界啟動(dòng)壓力梯度(0.97 MPa/m)之間，因此原油流動(dòng)方程呈二次多項(xiàng)式形式。通過對(duì)不同驅(qū)動(dòng)壓力梯度下原油流動(dòng)速度進(jìn)行參數(shù)回歸，求取此壓力梯度區(qū)間內(nèi)原油流動(dòng)速度方程為：

(3)

式中：v為原油流動(dòng)速度，m/d。

當(dāng)微壓差泄油階段施加啟動(dòng)壓力0.20 MPa時(shí)，原油流動(dòng)速度為0.42 m/d，則井間原油全部下泄至生產(chǎn)井共需12 d。即微壓差泄油階段施加0.15～0.20 MPa啟動(dòng)壓力，歷時(shí)至少12 d，井間原油全部泄至生產(chǎn)井中，逐步形成均勻泄油通道。

4 應(yīng)用效果

重32井區(qū)22井組微壓差泄油階段施加平均啟動(dòng)壓力0.19 MPa，歷時(shí)15 d，注采井間建立均勻泄油通道，平均連通程度為84.6%，此時(shí)轉(zhuǎn)入SAGD生產(chǎn)階段，杜絕了A點(diǎn)汽竄的現(xiàn)象，日產(chǎn)油達(dá)到14.8 t/d，取得了較好的生產(chǎn)效果。

以FHW116井組為例，該井組井間滲透率為1 025×10-3μm2，轉(zhuǎn)入微壓差泄油階段時(shí)井間原油黏度為200 mPa·s，由式(1)、(2)可知最小啟動(dòng)壓力梯度與最大啟動(dòng)壓力梯度分別為0.033、0.932 MPa/m，由式(3)可知原油流動(dòng)速度為0.24 m/d，轉(zhuǎn)入微壓差泄油階段第21 d，采用試轉(zhuǎn)SAGD生產(chǎn)法判斷連通程度為78%，轉(zhuǎn)SAGD生產(chǎn)初期日產(chǎn)油達(dá)15 t/d。

5 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

(1) 稠油油藏具有啟動(dòng)壓力梯度現(xiàn)象，當(dāng)驅(qū)動(dòng)壓力梯度超過最小啟動(dòng)壓力梯度時(shí)，稠油開始流動(dòng)。

(2) 微壓差泄油階段控制注采井間啟動(dòng)壓力為0.15～0.20 MPa，循環(huán)預(yù)熱結(jié)束后連通程度可達(dá)到70%以上。

(3) 微壓差泄油階段歷時(shí)至少12 d，井間原油可全部泄至生產(chǎn)井中，建立均勻泄油通道。

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編輯 孟凡勤

20150131；改回日期：20150528

中國石油天然氣股份公司“新疆大慶”重大科技專項(xiàng)“淺層稠油、超稠油開發(fā)技術(shù)研究與應(yīng)用”(2012E-34-05)

桑林翔(1973-)，男，高級(jí)工程師，1996年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油藏工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.04.025

TE357.4

A

1006-6535(2015)04-0098-03