火燒開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)跟蹤分析

林日億，任旭虎，謝志勤，李淑蘭

(1.中國(guó)石油大學(xué)儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院，山東青島 266555;2.中國(guó)石油大學(xué)信息與控制工程學(xué)院，山東青島 266555; 3.勝利油田采油工藝研究院，山東東營(yíng) 257000)

火燒開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)跟蹤分析

林日億1，任旭虎2，謝志勤3，李淑蘭3

(1.中國(guó)石油大學(xué)儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院，山東青島 266555;2.中國(guó)石油大學(xué)信息與控制工程學(xué)院，山東青島 266555; 3.勝利油田采油工藝研究院，山東東營(yíng) 257000)

通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)勝利油田鄭408-20井組的火驅(qū)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并預(yù)測(cè)未來(lái)5 a開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。計(jì)算結(jié)果表明:鄭408-20試1油層較厚，注氣量偏小，頂部油層由于氣體的上浮作用氣躥現(xiàn)象更嚴(yán)重，造成了單井產(chǎn)量較低;通過(guò)增加注氣量、轉(zhuǎn)濕、控制水氣比等開(kāi)發(fā)方案的調(diào)整，水氣比為1.3 kg/m3時(shí)，預(yù)測(cè)5 a后地層壓力約為9 MPa，地層溫度有所降低，水蒸氣把已燃區(qū)內(nèi)的熱量帶到了燃燒前緣，火燒前緣已經(jīng)接近生產(chǎn)井，累積產(chǎn)油量為30.86 kt，采出程度達(dá)到14.59%。

油藏;火燒;開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài);預(yù)測(cè);數(shù)值模擬

火燒油層又稱為地下燃燒或?qū)觾?nèi)燃燒，亦稱火驅(qū)開(kāi)采法，是一種在油層內(nèi)部產(chǎn)生熱量的熱力采油技術(shù)［1-5］，方法是把空氣或氧氣注入到油層里面，使其在油層中與有機(jī)燃料起反應(yīng)，用產(chǎn)生的熱量來(lái)幫助采收未燃燒的原油?；馃蛯蛹夹g(shù)是一種具有明顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)和潛力的熱力采油方法，是稠油開(kāi)采的第二大技術(shù)。它具有驅(qū)油效率高(一般達(dá)80% ～90%)、單位熱成本與蒸汽相當(dāng)、油藏適應(yīng)范圍廣(從薄油層到厚油層、從淺油層到深油層、從稀油到稠油，及已開(kāi)發(fā)油藏)等特點(diǎn)［6-9］。筆者通過(guò)數(shù)值模擬方法對(duì)鄭408-20井組的火驅(qū)參數(shù)進(jìn)行概算和優(yōu)選，并對(duì)火燒油層開(kāi)發(fā)5 a來(lái)的情況進(jìn)行分析。

1 火燒井組概況

鄭408塊西北部位于構(gòu)造高部位，油層厚度較大，第三均質(zhì)段油層厚度約14 m;泥質(zhì)含量為6%～7%，原油黏度(地面脫氣油50℃)1.0～1.5 Pa·s，是本區(qū)泥質(zhì)含量最低、原油黏度最小的井區(qū);注水井注水量少，油井均采用油基鉆井液鉆井，油層污染程度低，是鄭408塊開(kāi)展火燒驅(qū)油試驗(yàn)最佳部位。為便于評(píng)價(jià)火燒驅(qū)油試驗(yàn)效果，選擇鄭408-20井組作為試驗(yàn)井組，包括一線生產(chǎn)井4口，二線生產(chǎn)井7口，注采井網(wǎng)見(jiàn)圖1。

圖1 鄭408塊井位圖Fig.1 Zheng 408 well locations

2 現(xiàn)場(chǎng)火燒油層開(kāi)發(fā)效果分析

2.1 注氣井

現(xiàn)場(chǎng)從2003年9月開(kāi)始注氣以來(lái)，截至2008年9月，累積注氣量為3.24×107m3，注氣速度開(kāi)始較慢，約500～700 m3/h，到后來(lái)逐漸增加到1.0～1.5 km3/h，在5 a注氣期間平均日注氣量為17.7 km3，注氣壓力較高，大約為20～25 MPa。注氣壓力、速度的變化如圖2所示。注氣井鄭408-試1油層段長(zhǎng)約50 m，總體來(lái)說(shuō)注氣量偏小，氧氣和地層原油反應(yīng)產(chǎn)生的熱量不足，勢(shì)必造成單井產(chǎn)量低。

2.2 生產(chǎn)井產(chǎn)液

現(xiàn)場(chǎng)自開(kāi)始注氣到2008年9月，一線井累積產(chǎn)油量為11.5071 kt，一線井平均日產(chǎn)油6.3 t，二線井累積產(chǎn)油量為17.4744 kt，二線井平均日產(chǎn)油9.6 t，一、二線井總累積產(chǎn)油量為28.9815 kt。一、二線井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線如圖3所示。日產(chǎn)液量和日產(chǎn)油量從1000 d以后逐漸降低，分析原因主要是在火燒注氣過(guò)程中，氣體的流度遠(yuǎn)小于水相和油相的流度，加之油相的黏度較大，加劇了驅(qū)替流體和被驅(qū)替流體間的流度差異，形成了比較嚴(yán)重的氣躥，降低了注入氣體的波及體積和驅(qū)替效率，使得生產(chǎn)井產(chǎn)量逐漸下降。

圖2 注氣壓力、速度的變化曲線Fig.2 Variation of gas injection pressure and speed

圖3 一線、二線井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲線Fig.3 Production performance curve of line，second wells

2.3 生產(chǎn)井產(chǎn)氣

從2003年以來(lái)火燒期間，一線生產(chǎn)井408-G20產(chǎn)出氣體成分含量如圖4所示。由圖4可以看出，產(chǎn)出氣體中的氧氣含量比較低，一般小于0.5%，一氧化碳含量較少，一般小于0.5%，二氧化碳含量較高，一般為10%～17%，這說(shuō)明空氣在地層內(nèi)和原油進(jìn)行了充分反應(yīng)，反應(yīng)較為徹底，氧氣利用率高，生產(chǎn)井產(chǎn)量低并不是由于地層反應(yīng)不好造成的。二線生產(chǎn)井408-9的產(chǎn)出氣體成分含量如圖5所示。二線井的氧氣、二氧化碳和一氧化碳含量都較低，這說(shuō)明火燒對(duì)二線井影響較小。

圖4 408-G20井O2、CO2和CO含量變化曲線Fig.4 Variation curves of O2，CO2and CO in 408-G20 well

圖5 408-9井O2和CO2及CO變化曲線Fig.5 Variation curves of O2，CO2and CO in 408-9 well

2.4 火燒油層現(xiàn)狀

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火燒油層進(jìn)行了模擬，得到的地層壓力、溫度、含水飽和度、含氣飽和度和含油飽和度分布見(jiàn)圖6。

圖6 目前地層壓力、溫度、含水飽和度、含氣飽和度及含油飽和度分布Fig.6 Distributions of formation pressure，temperature，water saturation，gas saturation and oil saturation at present

由模擬結(jié)果可以看出:目前地層壓力約為12 MPa;越靠近注氣井地層溫度越高，火燒前緣約為井間距離1/3(約為60 m)，已經(jīng)達(dá)到轉(zhuǎn)濕時(shí)機(jī);靠近注氣井周圍的地層含氣飽和度較大，頂部小層由于氣體的上浮作用含氣飽和度較大;注氣井周圍和底部小層含油飽和度較高。

3 開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)效果

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)前一階段注氣量少和產(chǎn)油量低的問(wèn)題，采取有針對(duì)性的火燒開(kāi)發(fā)優(yōu)化方案:注氣量增加到3.0×104m3/d，從2008年9月開(kāi)始進(jìn)入轉(zhuǎn)濕，水氣比為1.3 kg/m3，即每天注水39 m3。對(duì)以上參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到5 a后的開(kāi)發(fā)指標(biāo)為注氣量54.75 Mm3，注水量71.18 kt，累積產(chǎn)油量30.86 kt，氣油比為1071 m3/t，采出程度14.59%。預(yù)測(cè)的地層壓力、溫度、含水飽和度、含氣飽和度和含油飽和度分布如圖7所示。累積注氣量、注水量和產(chǎn)油量如圖8所示。5 a后地層壓力約為9 MPa;由于注水的作用，地層溫度有所降低，水蒸氣把已燃區(qū)內(nèi)的熱量帶到了燃燒前緣，火燒前緣已經(jīng)接近生產(chǎn)井;靠近注氣井周圍的地層含氣飽和度較大，頂部小層由于氣體的上浮作用含氣飽和度較大;注氣井周圍和底部小層含油飽和度較高。

圖7 未來(lái)壓力、溫度、含水飽和度、含氣飽和度及含油飽和度分布Fig.7 Distributions of formation pressure，temperature，water saturation，gas saturation and oil saturation in future

圖8 累積注氣量、注水量及產(chǎn)油量曲線Fig.8 Cumulative gas injection，water injection and oil production curves

4 結(jié)論

(1)鄭408-20井組在5 a火燒開(kāi)發(fā)期間平均注氣量為17.7 km3/d，實(shí)際單井產(chǎn)量基本與數(shù)值模擬結(jié)果一致。注氣井鄭408-試1油層較厚，注氣量偏小，單井產(chǎn)量低是由于注氣量低造成的。

(2)注氣過(guò)程中氣躥現(xiàn)象較嚴(yán)重，尤其是頂部油層由于氣體的上浮作用氣躥現(xiàn)象更嚴(yán)重，這也是造成單井產(chǎn)量低的一個(gè)原因，現(xiàn)場(chǎng)火燒油層實(shí)施過(guò)程中應(yīng)該采取有效措施控制氣躥。

(3)按照優(yōu)化方案，從2008年10月轉(zhuǎn)濕，注氣量增加到30 km3/d。水氣比為1.3 kg/m3，5 a后地層壓力約為9 MPa，地層溫度有所降低，水蒸氣把已燃區(qū)內(nèi)的熱量帶到了燃燒前緣，火燒前緣已經(jīng)接近生產(chǎn)井。

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Tracking analysis of dynamic tracking on combustion development site

LINRi-yi1，RENXu-hu2，XIE Zhi-qin3，LI Shu-lan3

(1.College of Pipeline and Civil Engineering in China University of Petroleum，Qingdao266555，China; 2.College of Information and Control Engineering in China University of Petroleum，Qingdao266555，China; 3.Oil Recovery Research Institute of Shengli Oilfield，Dongying257000，China)

In-situ combustion status of Zhen 408-20 well group in Shengli Oilfield was analyzed using numerical simulation.The development dynamic indicators for 5 years were forecast.The results show that the oil reservoir of Zhen 408-1 test well is thick and the gas-injection rate is low.The phenomenon of gas jump is serious at the top，so the single well production is lower.After adjusting the development plan by increasing air injection rate，shifting to the wet combustion with water-gas ratio of 1.3 kg/m3，5 years later，the formation pressure decreases to 9 MPa.The formation temperature is lower，and water vapor carries the heat of burned region to the combustion front，so the burning front is close to the producing wells.The cumulative oil production is 30.86 kt，and the recovery efficiency reaches 14.59%.

reservoirs;combustion;development dynamic;prediction;numerical simulation

TE 357.44

A

10.3969/j.issn.1673-5005.2012.01.024

1673-5005(2012)01-0141-04

2011－06－10

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(10CX04014A);國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題(2011ZX05009－004);山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(ZR2010EL021)

林日億(1973－)，男(漢族)，湖南桂陽(yáng)人，副教授，博士，從事熱力采油和熱能利用的教學(xué)與科研工作。

(編輯 沈玉英)