劉義坤，劉 揚(yáng)，2，王鳳嬌，劉雨薇，沈安琪

(1.東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318；(2.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163853)

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江37區(qū)塊淺薄層稠油油藏蒸汽吞吐參數(shù)優(yōu)化

劉義坤1，劉 揚(yáng)1，2，王鳳嬌1，劉雨薇1，沈安琪1

(1.東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318；(2.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163853)

大慶油田江37區(qū)塊稠油開發(fā)區(qū)原油埋藏淺、油層厚度薄，按照常規(guī)稠油油藏注汽參數(shù)開采難以有效動(dòng)用儲(chǔ)層。在精細(xì)地質(zhì)建模和歷史擬合的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬技術(shù)，按照不同有效厚度級(jí)別對(duì)注汽速度、注汽強(qiáng)度、井底干度、悶井時(shí)間等注汽參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化并確定其合理范圍。研究表明：有效厚度不小于5 m的稠油儲(chǔ)層，第1周期的注入強(qiáng)度為100 t/m，注入速度大于100 m3/d，井底干度不小于50%，悶井時(shí)間5 d為宜；有效厚度小于5 m的稠油儲(chǔ)層，第1周期的注入強(qiáng)度為120 t/m，注入速度大于75 m3/d，井底干度不小于50%，悶井時(shí)間5 d為宜。該技術(shù)在礦場(chǎng)試驗(yàn)中取得了較好的開發(fā)成果，完成了22口井共計(jì)61井次的蒸汽吞吐注汽，累計(jì)產(chǎn)油量為2.23×104t。研究成果對(duì)淺、薄層蒸汽吞吐合理開發(fā)具有應(yīng)用價(jià)值。

淺、薄層稠油油藏；蒸汽吞吐；參數(shù)優(yōu)化；數(shù)值模擬；江37區(qū)塊

0 引 言

稠油是大慶油田可持續(xù)發(fā)展的重要接替儲(chǔ)量，西部斜坡區(qū)稠油油藏具有油藏埋藏淺、原油黏度大、油層厚度薄、儲(chǔ)層疏松的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外沒有開發(fā)薄層稠油的成功經(jīng)驗(yàn)可供借鑒[1-5]。大慶油田西部斜坡江37試驗(yàn)區(qū)位于松遼盆地西部超覆帶，主要產(chǎn)油層為高臺(tái)子油層和薩爾圖油層。50 ℃時(shí)地面原油黏度為368 mPa·s，地層溫度條件下原油黏度為1 340 mPa·s。油層分布范圍較小，且平面厚度變化較大。GI1層有效厚度鉆遇率為100%，單井鉆遇有效厚度分布區(qū)間為0.4～6.4 m，平均為2.5 m；SII和SIII層有效厚度范圍為0.6～3.7 m，平均為1.6 m，高達(dá)82.2%的有效厚度在3 m以下，目標(biāo)區(qū)塊以薄油層為主。該文擬開展薄層稠油油藏蒸汽吞吐注汽參數(shù)優(yōu)化研究，并以此成果為依據(jù)指導(dǎo)礦場(chǎng)生產(chǎn)，可為深化稠油油藏地質(zhì)認(rèn)識(shí)，摸清蒸汽吞吐開發(fā)規(guī)律，科學(xué)有效地動(dòng)用薄層稠油資源提供技術(shù)支撐。

1 油藏?cái)?shù)值模型

根據(jù)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)、單井動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及平面網(wǎng)格劃分結(jié)果，使用STARS熱采數(shù)值模擬軟件的地質(zhì)建模模塊，建立了江37區(qū)塊的非均質(zhì)精細(xì)油藏?cái)?shù)值模型。在平面上按網(wǎng)格長(zhǎng)度為5 m劃分為93×145的均勻網(wǎng)格系統(tǒng)。垂向上劃分為10個(gè)層；考慮到主力油層(GI1-1層)在蒸汽吞吐過程中的蒸汽超覆影響以及在該層有3口水平井的情況，將其分成3個(gè)模擬層，建立了134 850個(gè)網(wǎng)格塊的網(wǎng)格系統(tǒng)。利用數(shù)值模擬技術(shù)，分別對(duì)注汽速度、注汽強(qiáng)度、井底干度、悶井時(shí)間等注汽參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

2 蒸汽吞吐合理注汽參數(shù)研究

2.1 注汽速度

稠油油藏?zé)岵砷_發(fā)中不同厚度的油層，其注采參數(shù)有著明顯的差別[6-7]。進(jìn)行注采參數(shù)數(shù)值模擬研究中，根據(jù)江37區(qū)塊高臺(tái)子油層以薄層為主的實(shí)際情況，分別對(duì)厚度不小于5 m油層、5 m以下油層進(jìn)行了數(shù)模計(jì)算(圖1)。

圖1 不同有效厚度級(jí)別下注汽速度對(duì)蒸汽吞吐開發(fā)效果的影響

由圖1可知，注汽速度對(duì)蒸汽吞吐開發(fā)效果的影響并不顯著，在該階段注蒸汽時(shí)間較短，注入蒸汽在注汽管網(wǎng)、井筒內(nèi)損失均相對(duì)較小，同時(shí)向目標(biāo)儲(chǔ)層上、下層的熱量流出要遠(yuǎn)小于蒸汽驅(qū)，因此，開發(fā)效果受注汽速度的影響不明顯。但適當(dāng)提高注汽速度能有效縮短目標(biāo)井的注入時(shí)間，這對(duì)于生產(chǎn)井提高產(chǎn)油速率非常有利，從而提升經(jīng)濟(jì)效益。所以，以地層破裂壓力為限，應(yīng)該適當(dāng)提高注入蒸汽速度；但是，高注汽速度將使儲(chǔ)層壓力急速增加，從而導(dǎo)致蒸汽注入難度加大。綜上，優(yōu)選結(jié)果為厚度不小于5 m油層注汽速度應(yīng)大于100 m3/d，5 m以下油層的注汽速度大于75 m3/d。

2.2 注汽強(qiáng)度

基于上述研究結(jié)果，厚度不小于5 m的儲(chǔ)層注汽速度設(shè)定為100 m3/d，第1周期注汽強(qiáng)度分別為60、80、100、120、140、160 t/m；對(duì)于小于5 m儲(chǔ)層，注汽速度設(shè)定為75 m3/d，第1周期注汽強(qiáng)度分別為50、75、125、150、175 t/m；進(jìn)行蒸汽吞吐注汽強(qiáng)度數(shù)值模擬(圖2)。由圖2可知，當(dāng)注汽強(qiáng)度大量研究表明，合理注入強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)值為80～120 t/m[8]。根據(jù)數(shù)值模擬研究結(jié)果，結(jié)合江37區(qū)塊薄互油層特性，不同有效厚度條件下前4周期注汽強(qiáng)度優(yōu)選結(jié)果見表1。

圖2 不同注汽強(qiáng)度時(shí)蒸汽吞吐的產(chǎn)油量及油汽比增加時(shí)，相應(yīng)的注蒸汽量會(huì)上升，隨之每個(gè)周期的產(chǎn)油量以及累計(jì)產(chǎn)油量都會(huì)有不同幅度的增加，相對(duì)油汽比較大幅度的降低。但稠油油藏蒸汽吞吐開采的規(guī)律是隨著蒸汽吞吐周期的增加，加熱區(qū)域內(nèi)的油飽和度降低，產(chǎn)油能力下降。此時(shí)，為保持一定的產(chǎn)能，逐周期增加注汽量，以保持地層壓力，逐漸擴(kuò)大蒸汽加熱半徑，保證生產(chǎn)井的供液和產(chǎn)油能力。

表1 蒸汽吞吐注汽強(qiáng)度優(yōu)選結(jié)果

2.3 蒸汽干度

對(duì)注汽速度和注汽強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化后，按照各自合理值對(duì)模型相關(guān)參數(shù)進(jìn)行賦值。對(duì)蒸汽干度進(jìn)行優(yōu)選(圖3)。由圖3可知，總的趨勢(shì)是蒸汽吞吐開發(fā)效果隨井底干度增加而變好。在注入蒸汽量相同的情況下，高蒸汽干度會(huì)加大被加熱儲(chǔ)層的體積，帶來更好的增產(chǎn)效果。由計(jì)算結(jié)果可知，注入蒸汽的干度應(yīng)該大于75%。根據(jù)目前礦場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，大慶油田稠油熱采蒸汽發(fā)生器出口的蒸汽干度最高可達(dá)75%左右[9-10]，綜合確定目標(biāo)區(qū)塊蒸汽吞吐鍋爐出口的最適宜蒸汽干度是75%，井底處的干度不小于50%。

圖3 不同蒸汽干度時(shí)蒸汽吞吐的產(chǎn)油量及油汽比

2.4 悶井時(shí)間

悶井時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致加熱儲(chǔ)層向相鄰層位的的嚴(yán)重?zé)崃繐p失，需要對(duì)悶井時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化。模擬了不同有效厚度儲(chǔ)層悶井時(shí)間分別為3、5、7、9 d時(shí)的蒸汽吞吐開采效果(圖4)。

圖4 不同悶井時(shí)間的開發(fā)效果

由圖4可知，產(chǎn)油量受悶井時(shí)間的影響并不顯著，長(zhǎng)時(shí)間悶井作業(yè)會(huì)延長(zhǎng)蒸汽吞吐周期，從而降低經(jīng)濟(jì)效益，因此，江37井區(qū)初步確定悶井時(shí)間為5 d。

2.5 合理注汽參數(shù)組合設(shè)計(jì)

根據(jù)以上數(shù)值模擬研究結(jié)果，針對(duì)影響蒸汽吞吐開發(fā)效果的各種因素，如蒸汽的注入強(qiáng)度、注入速度、蒸汽干度及悶井時(shí)間綜合考慮，確定江37區(qū)塊不同有效厚度級(jí)別下最佳蒸汽吞吐注汽參數(shù)組合(表2)。

表2 江37區(qū)塊蒸汽吞吐注汽參數(shù)優(yōu)化結(jié)果

3 礦場(chǎng)應(yīng)用

基于上述不同有效厚度級(jí)別的稠油蒸汽吞吐注采參數(shù)優(yōu)化成果，在目標(biāo)區(qū)塊開展了礦場(chǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)自2013年8月投產(chǎn)以來，取得了較好的開發(fā)效果(表3)，共完成22口井、61井次蒸汽吞吐，累計(jì)產(chǎn)油2.23×104t。今后，應(yīng)進(jìn)一步針對(duì)儲(chǔ)層厚度級(jí)別、儲(chǔ)量豐度、生產(chǎn)能力等因素與不同井型、井位的匹配性進(jìn)行研究，從而形成系統(tǒng)的薄層稠油油藏開發(fā)方案。

表3 江37試驗(yàn)區(qū)蒸汽吞吐效果

4 結(jié) 論

(1) 開展薄層稠油油藏開采合理參數(shù)研究，以有效厚度5 m為界限，通過數(shù)值模擬技術(shù)，確定江37區(qū)塊不同有效厚度儲(chǔ)層蒸汽吞吐合理參數(shù)值。

(2) 目標(biāo)區(qū)塊蒸汽吞吐注采參數(shù)優(yōu)化結(jié)果如下：有效厚度不小于5 m儲(chǔ)層，第1周期的注入強(qiáng)度為100 t/m，注入速度為大于100 m3/d，井底干度不小于50%，悶井時(shí)間5 d為宜；有效厚度小于5 m的薄稠油儲(chǔ)層，第1周期的注入強(qiáng)度為120 t/m，注入速度為大于80 m3/d，井底干度不小于50%，悶井時(shí)間宜為5 d。

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編輯 張耀星

20150801；改回日期：20150924

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大慶長(zhǎng)垣特高含水油田水驅(qū)開發(fā)效果評(píng)價(jià)及優(yōu)化方法研究”(2011ZX05052-12)

劉義坤(1963-)，男，教授、博士生導(dǎo)師，1984年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油氣田開發(fā)工程專業(yè)，1999年畢業(yè)于該校油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)從事滲流機(jī)理、油藏工程研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.019

TE349

A

1006-6535(2015)06-0090-03