高升油田厚層稠油油藏吞吐后期火驅(qū)開發(fā)存在問題探討

金兆勛，江 琴，張宏梅

（中國石油遼河油田公司，遼寧盤錦 124125）

火燒油層是一種提高原油采收率的熱采方法［1］，其成本低、能耗少、驅(qū)油效率高、適應(yīng)性廣、前景廣闊，且能實(shí)現(xiàn)原油改質(zhì)。但其驅(qū)油機(jī)理復(fù)雜，具有蒸汽驅(qū)、熱水驅(qū)、煙道氣驅(qū)等多種驅(qū)替機(jī)理，實(shí)施過程中調(diào)控難度大，導(dǎo)致現(xiàn)場成功率低。其成功開發(fā)油藏多屬于薄層油藏，類似高升油田厚層塊狀油藏是一次全新的探索與嘗試。

1 油藏概況

高升油田開發(fā)目的層為古近系沙河街組三段蓮花油層［2］，具有油層厚度大、分布穩(wěn)定、物性好、具有統(tǒng)一的油氣油水界面特點(diǎn)。儲(chǔ)層埋深1450～1890 m，平均有效厚度67.7 m，孔隙度20%～26%，空氣滲透率1～4μm2，原始油氣界面1510 m，油水界面－1670～1700 m；原油屬普通稠油，地面原油密度0.92 g／cm3（20℃），脫氣原油粘度2000～4000 mPa·s，地層原油粘度147～518 mPa·s，原始地層壓力16.1 MPa，飽和壓力12.4 MPa。該油田1977年投入開發(fā)，1984年開始蒸汽吞吐，至2008年已進(jìn)入開發(fā)后期，吞吐輪次高達(dá)6.5輪以上，地層壓力僅1～3 MPa，平均單井日產(chǎn)油0.9 t。因此于2008年5月在高3618塊率先開展火驅(qū)試驗(yàn)，采取頂部點(diǎn)火，線性井排，“移風(fēng)接火”模式。2010年6月高3塊轉(zhuǎn)火驅(qū)，采取底部點(diǎn)火、面積井網(wǎng)模式。截止2013年5月，共轉(zhuǎn)火井48口，日注氣50×104m3，注氣壓力0.9～11.2 MPa，階段注氣4.4×108m3；一線油井209口，開井177口，日產(chǎn)油280 t，階段產(chǎn)油24.5×104t，階段空氣油比1785 m3／t，瞬時(shí)空氣油比1755 m3／t，階段排注比0.6，瞬時(shí)排注比0.6。

2 火驅(qū)開發(fā)效果分析

2.1 油井普遍見效，產(chǎn)量明顯上升

火驅(qū)開發(fā)1個(gè)月后，油井開始見效，目前一線油井見效比例已達(dá)到100%，二線井見效比例88%、三線井見效比例75%。轉(zhuǎn)驅(qū)一年后井組油井開始出現(xiàn)見效增產(chǎn)趨勢，目前整個(gè)井組日產(chǎn)油280 t，比驅(qū)前上升126 t，增幅82%，與原吞吐開發(fā)方式對(duì)比上升233 t，階段產(chǎn)油24.5×104t，階段增油13×104t。采油速度由驅(qū)前0.23%上升至0.42%，單井日產(chǎn)油由驅(qū)前1.0t提高至2.0t。

2.2 油層處于高溫燃燒狀態(tài)，火線前緣逐步拓展

油井產(chǎn)出氣組分分析顯示［3］：氧氣利用率94.4%；二氧化碳含量15.2%，視氫碳比1.5，說明油層處于高溫燃燒狀態(tài)。通過連續(xù)井溫剖面測試［4］，平面上油層溫度整體呈上升趨勢，由轉(zhuǎn)驅(qū)前的60℃上升至目前的70～315℃；縱向上油層溫度也逐步向下擴(kuò)展，溫度明顯上升，油層厚度在10～50 m，同時(shí)數(shù)值模擬顯示，火線前緣平面推進(jìn)速度3 cm／d。

2.3 地層能量得到補(bǔ)充，地層壓力不斷升高

轉(zhuǎn)火驅(qū)開發(fā)后，地層壓力逐步回升。連續(xù)壓力監(jiān)測井高觀22井地層壓力由1.0MPa上升至3.8 MPa；火井平均注氣壓力呈上升趨勢，由轉(zhuǎn)驅(qū)初期的3 MPa升至4.8 MPa。說明火驅(qū)對(duì)補(bǔ)充地層能量、提高地層壓力起到一定作用。

3 火驅(qū)開發(fā)中存在主要問題

3.1 吞吐后期特殊油藏條件給火驅(qū)帶來問題

高升油田由吞吐開發(fā)后期轉(zhuǎn)入火驅(qū)開發(fā)，其遺留的井網(wǎng)形式、射孔井段及剩余油分布、地下存水狀態(tài)等均具有該油藏的特殊性，這種特殊油藏條件，給轉(zhuǎn)火驅(qū)帶來諸多問題，具體表現(xiàn)如下：

3.1.1 注采系統(tǒng)完善調(diào)整難度大

平面上由于原吞吐開發(fā)采用面積井網(wǎng)、分層系開發(fā)形式［5］，同時(shí)多年熱采造成停產(chǎn)井多，從而導(dǎo)致高3618塊轉(zhuǎn)線性井排火驅(qū)注采井網(wǎng)難以完善，一線可利用老井占一線總井比例僅33%；縱向上原吞吐開發(fā)采用的大段連續(xù)射孔方式，單井射孔厚度普遍在40 m以上，而火驅(qū)方案設(shè)計(jì)高3618塊采取油層頂部點(diǎn)火、高3塊油層中下部點(diǎn)火，因此需要對(duì)原射孔井段進(jìn)行調(diào)整，作業(yè)施工難度大、對(duì)油層污染嚴(yán)重。

3.1.2 井組各向連通不均衡導(dǎo)致火線推進(jìn)及油井見效極不均勻

火驅(qū)開發(fā)后至2009年底，見氣井平均單井日產(chǎn)氣約6000 m3，其中約35%的井竄流或有竄流顯示，約30%的井產(chǎn)狀穩(wěn)定，約35%井見氣差，沒建立穩(wěn)定燃燒?；鹁€前緣推進(jìn)很不均勻，存在指進(jìn)現(xiàn)象。特別是高3－6－172——高3－62－158、高3－61－164——高3－6－0173方向明顯氣竄通道已形成，氣竄井產(chǎn)氣量最高達(dá)3×104m3。受火線推進(jìn)不均影響，火驅(qū)見效井24口，其中一線11口，二線10口，三線3口。一線見效井比例僅45%，說明產(chǎn)出氣外溢嚴(yán)重、采出狀況不均衡。分析原因一是受井網(wǎng)欠完善影響，不完善的井區(qū)無法建立動(dòng)態(tài)連通；二是受蒸汽吞吐開發(fā)過程中形成的固有汽竄通道影響；三是受油層的滲透率影響，火燒前緣在燃燒過程中向滲透率較高的方向推進(jìn)較快。

3.1.3 主力區(qū)塊開井率低導(dǎo)致注采井網(wǎng)極不完善

高3塊經(jīng)過近30年蒸汽吞吐開發(fā)，已進(jìn)入開發(fā)后期，可采儲(chǔ)量采出程度已高達(dá)95%。區(qū)塊壓力水平低（0.9 MPa），油井產(chǎn)能低（平均單井日產(chǎn)液1.4 t），由于低產(chǎn)及多年熱采井況差等因素造成開井率低，區(qū)塊油井正常開井僅24%，間開撈油井占42%，停關(guān)井約占34%，造成平面注采井網(wǎng)極不完善。目前火驅(qū)井組32個(gè)，對(duì)應(yīng)一線油井132口，開井僅82口，開井率62%，注采井?dāng)?shù)比僅1：2.5，停產(chǎn)井50口。受開井率制約，井網(wǎng)完善井組油井見氣較均勻，井網(wǎng)不完善的中～北部區(qū)域注入氣向外圍開井區(qū)域氣竄嚴(yán)重。

3.2 油藏工程方面

3.2.1 基礎(chǔ)研究薄弱，對(duì)火驅(qū)機(jī)理及開發(fā)規(guī)律等缺乏深入認(rèn)識(shí)

鑒于厚油層塊狀特點(diǎn)，國內(nèi)外無成功火驅(qū)經(jīng)驗(yàn)借鑒，目前火驅(qū)開發(fā)仍處于邊研究邊實(shí)踐階段。加之現(xiàn)場上在數(shù)模、物模等方面研究有限，對(duì)火驅(qū)機(jī)理、開采規(guī)律、開發(fā)過程、不同階段開采特點(diǎn)、火驅(qū)后儲(chǔ)層及流體性質(zhì)變化規(guī)律缺乏深入認(rèn)識(shí)，無法對(duì)火驅(qū)階段開發(fā)效果給予準(zhǔn)確評(píng)價(jià)及對(duì)現(xiàn)場出現(xiàn)的各種現(xiàn)象給予合理解釋。同時(shí)對(duì)合理井網(wǎng)方式、注采井段配置關(guān)系及注采參數(shù)等均需要進(jìn)一步研究。

3.2.2 測試技術(shù)不適應(yīng)，無法準(zhǔn)確判斷火線前緣位置、燃燒層段等關(guān)鍵指標(biāo)

目前測試手段僅能滿足井溫、氣組分、壓力等常規(guī)資料錄?。?］，無有效測試吸氣剖面技術(shù)，對(duì)縱向上吸氣、燃燒層段認(rèn)識(shí)不清；由于油稠儀器下井困難，錄取產(chǎn)液剖面難度較大。受摻稀油生產(chǎn)制約，無法取準(zhǔn)油樣分析油品性質(zhì)變化規(guī)律；缺乏對(duì)火驅(qū)前緣波及狀況的監(jiān)測手段，對(duì)火驅(qū)平面、縱向的擴(kuò)展位置無法定量認(rèn)識(shí)，因此在很大程度上制約了火驅(qū)動(dòng)態(tài)調(diào)控及縱向注采井段優(yōu)化配置，制約了火驅(qū)開發(fā)效果的進(jìn)一步改善。

3.3 采油工藝方面

3.3.1 火井分注工藝不過關(guān)，無法實(shí)現(xiàn)分層注氣

油層厚度大，采取籠統(tǒng)點(diǎn)火方式且點(diǎn)火厚度小，縱向儲(chǔ)量動(dòng)用程度低。先后對(duì)4口火井采取了分層注氣方式，但注氣后封隔器即失效。

3.3.2 產(chǎn)氣量大幅增加，摻稀油舉升工藝不適應(yīng)

油井普遍采取油套環(huán)空摻稀油生產(chǎn)，隨著火驅(qū)開發(fā)的不斷深入，油井產(chǎn)氣量急劇增加，最高單井日產(chǎn)氣達(dá)到2×104m3以上，油井套壓由驅(qū)前的0.1～0.3 MPa上升至目前0.5～1.0MPa，導(dǎo)致油井摻稀油困難，泵效由驅(qū)前65%下降至目前42%。雖然采取“泵下氣錨＋井口旋流式氣油分流器”有所改善，但仍未完全解決。受此影響現(xiàn)場上無法根據(jù)動(dòng)態(tài)需要合理調(diào)配注氣量（平均單井方案設(shè)計(jì)（6～10）×104m3，實(shí)際僅（1～2）×104m3）。

3.3.3 原油乳化變質(zhì)對(duì)油井生產(chǎn)產(chǎn)生一定影響

火驅(qū)后，原油出現(xiàn)乳化變質(zhì)現(xiàn)象，見效油井生產(chǎn)管理難度加大。高3618塊加破乳劑、洗井及檢泵工作量大幅增加，與火驅(qū)前相比增加了1倍以上。部分受效油井出現(xiàn)近井地帶堵塞、高含水、產(chǎn)油量大幅下降現(xiàn)象，油分析顯示密度下降、粘度增加、膠質(zhì)＋瀝青質(zhì)下降。

3.3.4 對(duì)氣竄問題缺乏有效治理手段，影響地下火線均勻推進(jìn)

火驅(qū)后出現(xiàn)部分生產(chǎn)井氣竄明顯，地下火線線性突進(jìn)，導(dǎo)致平面縱向推進(jìn)不均勻。僅通過調(diào)整火井注氣量及氣大井關(guān)井無法實(shí)現(xiàn)有效動(dòng)態(tài)調(diào)控。而目前火井無有效調(diào)剖手段，油井上擠灰封堵油層施工難度大，化學(xué)藥劑封堵有效期短、費(fèi)用高，機(jī)械封堵由于部分井無卡封位置難以實(shí)施。

3.3.5 管柱腐蝕問題逐步顯現(xiàn)

火驅(qū)后，高溫氧化腐蝕問題日益突出，作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)注氣井、觀察井及生產(chǎn)井均有不同程度的氧化腐蝕，被腐蝕管柱外表出現(xiàn)凹凸不平、變色，管壁明顯變薄，管內(nèi)附著一層黑色垢樣（Fe3＋化合物，腐蝕類型為氧腐蝕），個(gè)別井還出現(xiàn)管柱斷裂現(xiàn)象。

4 攻關(guān)方向

4.1 火驅(qū)理論研究方面

針對(duì)火驅(qū)過程中出現(xiàn)的問題，要通過物理模擬、現(xiàn)場試驗(yàn)、數(shù)值模擬等進(jìn)行進(jìn)一步深化認(rèn)識(shí)，對(duì)各影響因素的權(quán)重進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而進(jìn)行綜合研究。

（1）完善火驅(qū)跟蹤調(diào)整“雙?！奔夹g(shù)。包括室內(nèi)物理模擬試驗(yàn)技術(shù)和數(shù)值模擬跟蹤技術(shù)。深入研究深層厚層塊狀稠油藏火驅(qū)機(jī)理及開采規(guī)律。摸清火驅(qū)開發(fā)模式、不同開發(fā)階段生產(chǎn)特征及主要技術(shù)參數(shù)，并建立火驅(qū)效果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）研究火驅(qū)后油藏含油飽和度、地層溫度、壓力、儲(chǔ)層物性、流體性質(zhì)及隔夾層物性等變化特點(diǎn)，為認(rèn)清厚層火燒特征及改善火驅(qū)效果提供依據(jù)。針對(duì)常規(guī)火驅(qū)存在驅(qū)替距離長、氣竄、超覆、燃燒前緣難以控制及前緣穩(wěn)定性差、體積波及系數(shù)低等問題，開展直井與水平井組合、THAI、COSH等不同火驅(qū)方式試驗(yàn)前期研究，并做好已開展的“側(cè)向驅(qū)＋THAI”試驗(yàn)水平井的跟蹤與評(píng)價(jià)，為探索新的火驅(qū)方式提供借鑒。

（3）加強(qiáng)油藏監(jiān)測、動(dòng)態(tài)跟蹤、分析與調(diào)控。包括加強(qiáng)監(jiān)測資料錄取，常規(guī)項(xiàng)目氣組分、溫度、壓力等，現(xiàn)場錄取難度較大的常規(guī)項(xiàng)目如油品性質(zhì)、產(chǎn)液剖面、水分析等，為認(rèn)清火驅(qū)前緣，及時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整提供依據(jù)；利用微地震監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測火燒過程中火線前緣位置；加強(qiáng)縱向波及狀況研究，增加對(duì)注汽井吸氣剖面及油井井溫剖面、產(chǎn)液剖面的監(jiān)測力度，指導(dǎo)火驅(qū)注采井段配置，實(shí)現(xiàn)最大程度規(guī)避氣竄，提高火驅(qū)增油效果的目的；開展示蹤劑的篩選與室內(nèi)評(píng)價(jià)，對(duì)重點(diǎn)井組長期進(jìn)行示蹤劑監(jiān)測，非重點(diǎn)井組定期進(jìn)行示蹤劑監(jiān)測；增加定點(diǎn)溫壓觀測井點(diǎn)等。

4.2 工藝配套方面

（1）火井分注工藝研究。研究耐高溫、防氣體突破封隔器，力求有新進(jìn)展。另外優(yōu)化火井射開層段，盡可能規(guī)避高溫、氣竄對(duì)封隔器封隔性能的影響。

（2）火驅(qū)油品性質(zhì)變化機(jī)理研究。分析火驅(qū)后原油性質(zhì)改變的機(jī)理，結(jié)合不同燃燒帶原油組分特征，篩選合適的降粘劑、破乳劑，保證火驅(qū)原油正常舉升和集輸。

（3）油井解堵技術(shù)研究。主要開展高溫增溶劑及蒸汽吞吐添加劑解堵技術(shù)研究，篩選出適合火驅(qū)油井的解堵技術(shù)，同時(shí)開展解堵藥劑配方體系研究試驗(yàn)。

（4）舉升配套工藝研究。繼續(xù)推進(jìn)雙泵＋復(fù)合氣錨工藝的完善與應(yīng)用；開展開展摻油基或水基降黏劑技術(shù)研究與試驗(yàn)；開展耐高溫抽油泵的篩選與試驗(yàn)。

（5）管柱防腐技術(shù)研究。針對(duì)注氣井高溫氧化腐蝕的問題［7］，研究高溫表面防腐涂層油管技術(shù)；針對(duì)生產(chǎn)井存在的酸性腐蝕、氧化腐蝕及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，在油層附近研究應(yīng)用合金鋼油管，并篩選應(yīng)用高分子硅聚合物緩蝕劑，減緩井下管柱的腐蝕。

［1］王元基，何江川，廖廣志，等.國內(nèi)火驅(qū)技術(shù)發(fā)展歷程與應(yīng)用前景［J］.石油學(xué)報(bào)，2012，33（5）：909－914.

［2］金兆勛.高升油田火燒油層過程控制技術(shù)研究［J］.鉆采工藝，2012，35（6）：41－45.

［3］袁士寶，寧奎，蔣海巖，等.火驅(qū)燃燒狀態(tài)判定試驗(yàn)［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，36（5）：114－118.

［4］刑景奎，苗崇良.高3－6－18塊火驅(qū)采油數(shù)值模擬研究［J］.特種油氣藏，2009，16（3）：62－64.

［5］關(guān)文龍，蔡文斌，王世虎，等.蒸汽吞吐后轉(zhuǎn)火燒油層開采實(shí)驗(yàn)研究［J］.石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，29（5）：58－61.

［6］楊德偉，王世虎，王彌康，等.火燒油層的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究［J］.石油機(jī)械，2002，30（8）：4－6.

［7］尹虎，劉輝，李黔，等.新疆油田井水泥石抗CO2腐蝕試驗(yàn)研究［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2012，34（8）：120－125.