非均質(zhì)超稠油油藏雙水平井SAGD布井方式研究

石蘭香,席長(zhǎng)豐,馬德勝

李秀巒,劉春澤,吳鍵 (提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院,北京100083)

木合塔爾,楊鳳祥,師耀利 (中石油新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,新疆克拉瑪依834000)

非均質(zhì)超稠油油藏雙水平井SAGD布井方式研究

石蘭香,席長(zhǎng)豐,馬德勝

李秀巒,劉春澤,吳鍵 (提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院,北京100083)

木合塔爾,楊鳳祥,師耀利 (中石油新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,新疆克拉瑪依834000)

超稠油油藏的儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)SAGD(蒸汽輔助重力泄油)開(kāi)發(fā)效果影響較大,尤其當(dāng)儲(chǔ)層內(nèi)發(fā)育形態(tài)各異的夾層時(shí),將對(duì)蒸汽腔的發(fā)育起到不同程度的阻擋作用,造成蒸汽腔發(fā)育遲緩。以國(guó)內(nèi)某油田Z1區(qū)塊儲(chǔ)層特征為基礎(chǔ),通過(guò)數(shù)值模擬研究了非均質(zhì)油藏不發(fā)育夾層、夾層位于SAGD井對(duì)上方以及夾層位于SAGD井對(duì)之間這3種情況下的布井方式,詳細(xì)論述了儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)SAGD布井的影響,確定了非均質(zhì)油藏SAGD布井的滲透率下限、夾層閉合度上限,并通過(guò)SAGD開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤實(shí)例對(duì)布井方式進(jìn)行了驗(yàn)證。

超稠油油藏;非均質(zhì)性;夾層;SAGD(蒸汽輔助重力泄油);布井方式;雙水平井

雙水平井SAGD(蒸汽輔助重力泄油)作為超稠油有效開(kāi)發(fā)技術(shù)具有采油速度快、油汽比高的特點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用[1～4]。加拿大目前有1500對(duì)SAGD井對(duì),年產(chǎn)油6000×104t,預(yù)計(jì)2015年有SAGD井對(duì)1600對(duì),年產(chǎn)油6500×104t;中國(guó)新疆風(fēng)城油田自2008年開(kāi)始SAGD開(kāi)發(fā)試驗(yàn)[2],目前已進(jìn)入工業(yè)化開(kāi)發(fā)階段。典型的雙水平井SAGD開(kāi)發(fā)一般要求連續(xù)油層厚度在10～12m以上[5],布井形式是將垂距為5m的水平井對(duì)布置在油層底部,以便最大限度地提高儲(chǔ)層動(dòng)用率,提高泄油高度,從而提高產(chǎn)量和最終采收率。然而對(duì)于非均質(zhì)性較強(qiáng)的油層,并且油層物性從上到下變差且發(fā)育夾層的情況,如何合理布置井對(duì)位置,盡可能提高采油速度和最終采收率仍需進(jìn)一步研究。前人研究表明[6～9],超稠油油藏的儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)SAGD開(kāi)發(fā)效果影響較大,層間滲透率級(jí)差較大,層內(nèi)滲透率變異系數(shù)較大,尤其儲(chǔ)層內(nèi)發(fā)育形態(tài)各異的夾層時(shí),對(duì)蒸汽腔的發(fā)育起到不同程度的阻擋作用,造成蒸汽腔發(fā)育遲緩,對(duì)重力泄油起到天然屏障作用,這就要求SAGD布井時(shí)應(yīng)充分考慮儲(chǔ)層的非均質(zhì)性[10],尤其是夾層的發(fā)育特征,從而針對(duì)不同類(lèi)型的儲(chǔ)層提出較為合理的SAGD布井方式。筆者以國(guó)內(nèi)某油田Z1區(qū)塊儲(chǔ)層特征為基礎(chǔ),對(duì)不同類(lèi)型的儲(chǔ)層展開(kāi)了布井方式研究,確定了Z1區(qū)塊合理的布井方式,對(duì)有效指導(dǎo)Z1區(qū)塊及國(guó)內(nèi)外類(lèi)似油藏高效開(kāi)發(fā)具有重要意義。

1 Z1區(qū)塊儲(chǔ)層特征

Z1區(qū)塊儲(chǔ)層為辮狀河三角洲沉積,SAGD開(kāi)發(fā)主力油層為侏羅系齊古組2-1和2-2兩個(gè)油層,連續(xù)油層厚度為24～44m,平均34.2m,平均孔隙度30%,平均滲透率2100m D。油層縱向物性差異大, 2-1油層滲透率較高(2000mD以上),2-2油層滲透率較低(1000mD左右)。主力油層以中細(xì)砂巖為主,橫向分布比較穩(wěn)定;2-1與2-2油層之間發(fā)育泥巖夾層,夾層呈南北方向分布,局部具有連續(xù)性,厚度在5m以內(nèi),寬度在200～400m之間;2-2油層內(nèi)部發(fā)育零星夾層,且多發(fā)育在油層底部。基于SAGD井對(duì)優(yōu)先考慮布置在油層底部的原則,Z1區(qū)塊SAGD布井時(shí)主要將面臨3種情況:油藏?zé)o明顯夾層、油藏有明顯夾層且?jiàn)A層位于井對(duì)上方、油藏有明顯夾層且?jiàn)A層位于井對(duì)之間。由于SAGD開(kāi)發(fā)效果受夾層影響較大,因此需要針對(duì)不同儲(chǔ)層條件進(jìn)行布井方式研究,提出新的適用性標(biāo)準(zhǔn),以期獲得最佳的SAGD開(kāi)發(fā)效果。

2 油藏沒(méi)有明顯夾層時(shí)SAGD布井方式研究

對(duì)于非均質(zhì)油藏上下油層之間沒(méi)有明顯夾層,但層間滲透率非均質(zhì)性嚴(yán)重,上部滲透率較高,下部滲透率較低的情況(如圖1所示),需要考慮單層開(kāi)發(fā)和合層開(kāi)發(fā)的問(wèn)題。從油層動(dòng)用的角度來(lái)看,SAGD井對(duì)應(yīng)該布置在下部油層,采用1對(duì)SAGD井對(duì)合層開(kāi)采;但是當(dāng)下部油層滲透性較差,嚴(yán)重影響SAGD產(chǎn)量時(shí),需要進(jìn)一步研究是否適合布置SAGD井對(duì)合層開(kāi)發(fā)的問(wèn)題。筆者設(shè)計(jì)了5種考慮下部?jī)?chǔ)層不同滲透率的油藏?cái)?shù)值模擬方案 (上部油層滲透率均為2300m D,下部油層滲透率分別為1500、1000、700、500、300m D),從而篩選出SAGD布井合理的滲透率下限值。

模擬結(jié)果如圖2、3所示,當(dāng)井對(duì)位于上部油層時(shí),產(chǎn)油高峰達(dá)到56m3/d,采收率達(dá)到47%以上;當(dāng)井對(duì)位于下部油層時(shí),下部油層滲透率越低,采油速度越低、生產(chǎn)時(shí)間越長(zhǎng)、采收率越低、產(chǎn)油高峰越低、高峰時(shí)間也越后;對(duì)比不同布井位置的模擬結(jié)果可以看出,SAGD井對(duì)的注入和采出能力主要取決于井對(duì)所在位置的油層物性。當(dāng)下部油層滲透率小于500m D或上下油層滲透率級(jí)差大于4時(shí),井對(duì)在下部油層時(shí)的產(chǎn)油峰值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于井對(duì)在上部油層時(shí)的情況,且峰值時(shí)間嚴(yán)重滯后,因此不適合將SAGD井對(duì)布置在下部油層進(jìn)行合層開(kāi)采。

圖1 非均質(zhì)油藏SAGD布井方式示意圖

圖2 不同滲透率值的日產(chǎn)油曲線圖

圖3 不同滲透率值的采收率曲線圖

3 油藏具有明顯夾層時(shí)SAGD布井方式研究

3.1 夾層位于SAGD井對(duì)上方時(shí)SAGD布井方式研究

針對(duì)上部油層與下部油層之間有明顯夾層,上部滲透率較高,下部滲透率較低的情況,主要考慮了2種SAGD開(kāi)發(fā)方式:①上下油層被夾層完全隔開(kāi),如果上下部油層具備SAGD單層開(kāi)發(fā)的條件,上下部油層可以分別布置SAGD井對(duì)單獨(dú)開(kāi)發(fā);②上下油層沒(méi)有完全被夾層隔開(kāi),下部油層不具備單層開(kāi)發(fā)條件,將SAGD井對(duì)布置在油層底部實(shí)現(xiàn)上下油層合采時(shí),需要進(jìn)一步研究夾層閉合度 (夾層閉合度是指水平井方向上夾層長(zhǎng)度占水平井長(zhǎng)度的百分比)對(duì)SAGD開(kāi)發(fā)效果的影響,從而確定合理的SAGD布井方式。筆者設(shè)計(jì)了4種考慮不同夾層閉合度的油藏?cái)?shù)值模擬方案,從而確定適合上下油層SAGD合層開(kāi)采的夾層閉合度上限值。如圖4所示,上部油層16m,滲透率2300m D;下部油層8m,滲透率1500mD;夾層厚1m,滲透率10m D,具有不同閉合度。

模擬結(jié)果如圖5、6所示。當(dāng)夾層位于井對(duì)上方的頂部油層時(shí),隨著夾層閉合度的增加,產(chǎn)油高峰不斷降低,高峰時(shí)間也不斷滯后,采收率也隨之降低。綜合考慮產(chǎn)量大小和儲(chǔ)量動(dòng)用程度,夾層閉合度小于50%時(shí),可以將SAGD井對(duì)布在下部油層。

圖4 SAGD井對(duì)上方不同夾層閉合度示意圖

圖5 不同夾層(位于井對(duì)上方)閉合度的SAGD日產(chǎn)油曲線

圖6 不同夾層(位于井對(duì)上方)閉合度的SAGD采收率曲線

3.2 夾層位于SAGD井對(duì)之間時(shí)SAGD布井方式研究

針對(duì)泥砂互層的油層 (夾層零星分布),有時(shí)SAGD井對(duì)不可避免地會(huì)穿過(guò)夾層,或者在SAGD井對(duì)之間有夾層分布,這時(shí)就要充分考慮SAGD井對(duì)之間的夾層閉合度對(duì)SAGD的影響。設(shè)計(jì)了4種考慮不同夾層閉合度的油藏?cái)?shù)值模擬方案,如圖7所示,從而確定適合SAGD布井方式的夾層閉合度上限值。

模擬結(jié)果如圖8、9所示,可以看出當(dāng)夾層位于井對(duì)中間時(shí),隨著夾層閉合度的增加,產(chǎn)油高峰不斷降低,高峰時(shí)間也不斷滯后,采收率也隨之降低;從產(chǎn)量和儲(chǔ)量動(dòng)用綜合考慮,當(dāng)井間夾層閉合度小于40%時(shí),SAGD生產(chǎn)井可布在夾層下部油層。

圖7 SAGD井對(duì)之間不同夾層閉合度示意圖

圖8 不同夾層(位于井對(duì)之間)閉合度的SAGD日產(chǎn)油曲線

圖9 不同夾層(位于井對(duì)之間)閉合度的SAGD采收率曲線

4 應(yīng)用實(shí)例

從Z1區(qū)塊目前SAGD生產(chǎn)效果來(lái)看,大部分井組布井方式與筆者研究結(jié)果相符,取得了較好的開(kāi)發(fā)效果;個(gè)別井組由于前期對(duì)地質(zhì)特征認(rèn)識(shí)不足,導(dǎo)致實(shí)際布井方式與研究得到的布井方式相悖,開(kāi)發(fā)效果較差。

1)層間無(wú)明顯夾層,但滲透率級(jí)差大,下部油層滲透率低時(shí),SAGD井對(duì)布置在上部油層生產(chǎn)效果好,產(chǎn)量高——Z001井組。

Z001井組范圍內(nèi),侏羅系齊古組2-1油層和2-2油層之間無(wú)明顯夾層,2-1油層滲透率高(2000m D左右),2-2油層滲透率低(500mD左右),SAGD水平井對(duì)布置在2-1油層。目前該井組已轉(zhuǎn)SAGD開(kāi)發(fā),平均日產(chǎn)油31.54t,油汽比0.26。從圖10可以看到,實(shí)際產(chǎn)量與預(yù)測(cè)產(chǎn)量符合度較高,目前處于產(chǎn)量上升階段;數(shù)值模擬計(jì)算的水平井對(duì)布置在2-2油層的產(chǎn)量明顯低于布置在2-1油層時(shí)的產(chǎn)量,生產(chǎn)10a之后才能到達(dá)產(chǎn)量高峰,產(chǎn)量高峰低于30t/d。Z001井組實(shí)際生產(chǎn)動(dòng)態(tài)表明:對(duì)于無(wú)明顯夾層發(fā)育的非均質(zhì)油藏,當(dāng)下部油層滲透率低于500m D并且滲透率級(jí)差較大時(shí),將雙水平井SAGD井對(duì)布置在滲透率較大的上部油層可實(shí)現(xiàn)快速上產(chǎn)、改善開(kāi)采效果的目的。

2)上部油層與下部油層之間有明顯夾層,夾層閉合度較大時(shí),SAGD井對(duì)布置在上部油層生產(chǎn)效果好——Z002井組。

Z002井組范圍內(nèi),侏羅系齊古組2-1油層與2-2油層之間存在明顯夾層,且?jiàn)A層閉合度達(dá)到了65%,SAGD水平井對(duì)布置在物性好的2-1油層。目前該井組已轉(zhuǎn)SAGD生產(chǎn),平均日產(chǎn)油27t,油汽比0.25。從圖11可以看到,井組實(shí)際產(chǎn)量與預(yù)測(cè)產(chǎn)量符合度較高,與SAGD水平井對(duì)布置在2-2油層相比產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)顯著。若布置在2-2油層,生產(chǎn)10a仍未出現(xiàn)產(chǎn)油高峰,日產(chǎn)油量?jī)H10t左右。

圖10 Z001井組實(shí)際與預(yù)測(cè)產(chǎn)量對(duì)比

圖11 Z002井組實(shí)際與預(yù)測(cè)產(chǎn)量對(duì)比

3)注采井間夾層范圍較大時(shí),初期產(chǎn)量低,產(chǎn)油高峰推遲——Z003井組。

Z003井組范圍內(nèi),2-2油層連續(xù)油層厚度較大(27m左右),2-1油層與2-2油層之間發(fā)育明顯夾層,且?jiàn)A層較連續(xù),設(shè)計(jì)單獨(dú)開(kāi)采2-2油層。實(shí)際鉆井取心發(fā)現(xiàn),2-2油層底部鉆遇泥砂互層,下部?jī)?chǔ)層物性較差,且井間夾層較發(fā)育。對(duì)比實(shí)際與預(yù)測(cè)產(chǎn)量曲線 (圖12)可以看到,該井組目前處于SAGD初期生產(chǎn)階段,初期產(chǎn)量較低,平均日產(chǎn)油5.35t,油汽比0.11,數(shù)值模擬預(yù)測(cè)10a后的產(chǎn)量高峰僅10t/d左右。后期精細(xì)地質(zhì)研究表明,井間夾層閉合度大于60%。Z003井組生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和夾層特征表明:注采井間夾層的存在極大地影響了井組的注入和采出能力。該井組需要研究地質(zhì)力學(xué)突破注采井間夾層的對(duì)策,才有可能實(shí)現(xiàn)快速上產(chǎn)[11]。

圖12 Z003井組實(shí)際與預(yù)測(cè)產(chǎn)量對(duì)比

5 結(jié)論

1)Z1區(qū)塊采用SAGD開(kāi)發(fā)的油層縱向非均質(zhì)性嚴(yán)重,具有上部油層滲透率高、下部油層滲透率低的特點(diǎn);上下油層間發(fā)育南北分布的泥質(zhì)夾層,夾層在局部具有連續(xù)性,下部油層發(fā)育零星夾層。

2)針對(duì)研究區(qū)塊的地質(zhì)特點(diǎn),數(shù)值模擬研究了3種典型油藏的布井開(kāi)發(fā)效果,確定了相應(yīng)的布井界限:油藏?zé)o明顯夾層,合層開(kāi)采的滲透率下限為500mD;油藏具有明顯夾層,夾層閉合度小于50%時(shí),SAGD井對(duì)可布置在夾層下方;油藏具有明顯夾層,夾層閉合度小于40%時(shí),SAGD生產(chǎn)井可布置在夾層下方。

3)SAGD開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤實(shí)例表明:研究結(jié)果能有效指導(dǎo)非均質(zhì)油藏條件的布井開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了油藏的經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)。

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[編輯] 黃鸝

TE324

A

1000-9752(2014)12-0149-05

2014-07-16

中國(guó)石油重大科技專項(xiàng)(2014-40216-0000005)。

石蘭香(1987-),女,2010年?yáng)|北石油大學(xué)畢業(yè),碩士生,現(xiàn)主要從事稠油/超稠油油藏工程研究。