超稠油水平井生產(chǎn)效果影響因素及改善對策研究

于景鋒,張效恭,陳河青 (中石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院,新疆克拉瑪依834000)

王娜 (中石油新疆油田分公司風(fēng)城油田作業(yè)區(qū),新疆克拉瑪依834000)

超稠油水平井生產(chǎn)效果影響因素及改善對策研究

于景鋒,張效恭,陳河青 (中石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院,新疆克拉瑪依834000)

王娜 (中石油新疆油田分公司風(fēng)城油田作業(yè)區(qū),新疆克拉瑪依834000)

風(fēng)城油田超稠油油藏水平井的規(guī)模實施,為風(fēng)城油田稠油增產(chǎn)做出了貢獻。與直井相比,水平井在稠油油藏開發(fā)中具有較大的優(yōu)勢,增加了與油層的接觸面積,提高了油層的吸汽和供液能力,周期產(chǎn)油量高、油汽比高,具有較好的經(jīng)濟效益。但同時隨著水平井的大規(guī)模應(yīng)用,部分井周期產(chǎn)油量、油汽比下降較快,開發(fā)過程中矛盾突出,研究表明地質(zhì)參數(shù)、注汽參數(shù)、舉升工藝及水平段動用程度是影響水平井生產(chǎn)效果主要因素,針對這些影響因素提出了改善水平井生產(chǎn)效果的一些措施。

超稠油;水平井;影響因素;改善對策;新疆風(fēng)城油田

1 基本情況

新疆風(fēng)城油田主要含油層系為侏羅系八道灣組與齊古組,沉積相類型為辮狀河流相沉積,是新疆油田公司典型的超稠油油藏。自2011年開始大規(guī)模開發(fā),近3年來逐步推廣水平井,在八道灣組與齊古組稠油水平井總數(shù)已達到200多口,為油田的上產(chǎn)做出了很大貢獻。但在實際水平井生產(chǎn)過程中,其生產(chǎn)效果受到一些因素的制約,致使部分井未達到設(shè)計產(chǎn)能,影響了油田產(chǎn)量。筆者旨在通過分析影響水平井生產(chǎn)效果的一些因素,結(jié)合最近幾年現(xiàn)場措施實施情況,來總結(jié)提高其生產(chǎn)效果的一些有利措施,最大限度發(fā)揮水平井在超稠油油藏開發(fā)中的優(yōu)勢,以提高超稠油油藏采收率和經(jīng)濟效益,指導(dǎo)油田后續(xù)開發(fā)。

2 影響水平井生產(chǎn)效果的因素

2.1 地質(zhì)參數(shù)

根據(jù)風(fēng)城油田近3年的投產(chǎn)井生產(chǎn)效果分析,各個地質(zhì)參數(shù)對生產(chǎn)效果的影響不盡相同,再結(jié)合單井地質(zhì)參數(shù),綜合分析認為風(fēng)城油田水平井生產(chǎn)產(chǎn)能與產(chǎn)能系數(shù)具有正相關(guān)性。定義產(chǎn)能系數(shù):

式中:f為產(chǎn)能系數(shù),m/(Pa·s);h為油層厚度,m;K為油層滲透率,m D;So為含油飽和度,%; μ為50℃原油黏度,mPa·s;D為油層埋深,m。

從式 (1)可以看出油層厚度越大、滲透率高、含油飽和度越高,水平井生產(chǎn)效果越好;原油黏度越高、油層埋深越深,水平井生產(chǎn)效果越差。

2.2 注汽參數(shù)

注汽速度直接影響進入油層的蒸汽干度。根據(jù)生產(chǎn)井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計,隨著注汽速度的降低,進入油層的蒸汽干度也在降低,油井產(chǎn)油量也在降低。而注汽速度如果過大,再加上油層的非均質(zhì)性較強,則極易造成汽竄。據(jù)統(tǒng)計與正常生產(chǎn)井相比,汽竄井在周期產(chǎn)油量、油汽比及生產(chǎn)時間上均約為正常生產(chǎn)井的50%,汽竄極大地影響了水平井的生產(chǎn)效果。

注汽量則是影響周期生產(chǎn)時間、周期產(chǎn)油量的重要因素。根據(jù)生產(chǎn)井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計,注汽量降低,油井的周期生產(chǎn)時間縮短、周期產(chǎn)油量降低[1]。

2.3 舉升工藝

蒸汽注入地層以后,原油聚集到井筒周圍,這就要求用最短的時間把聚集在井筒周圍的原油運送到地表,最大限度地提高周期產(chǎn)油量。而傳統(tǒng)抽油泵是一級舉升系統(tǒng),即抽油泵柱塞舉液,其交變載荷點為一點,載荷的變化大,光桿及抽油桿的載荷變化較為集中,金屬疲勞點集中,從而造成了抽油桿柱的斷脫,縮短了油井生產(chǎn)時率,降低了產(chǎn)油量。

2.4 水平段動用程度

稠油水平井可采用主管、副管和主副管同時注汽3種方式,目前風(fēng)城超稠油油藏采用的是主副同注方式。這種注汽方式下其注汽通道在A、B兩點處,受水平段物性差異和A、B兩點注汽影響而呈現(xiàn)出選擇性吸汽,造成注汽孔道附近(A、B兩點)處吸汽最多(圖1)。從A點到B點水平段中部存在油水混合物,因為液體不可壓縮性,蒸汽無法驅(qū)替水平段中部存在的液體,只有在A、B兩點附近向周邊壓力低的地方推進,造成水平段中部靠副管熱輻射來加熱。形成A、B兩點處聚集熱量最多,導(dǎo)致水平段中部 (輻射段)油層原油吸收熱焓較少,原油被加熱體積較少,形成 “啞鈴型”吸汽形態(tài),造成水平井水平段動用程度較低,據(jù)統(tǒng)計風(fēng)城油田水平井前3周期平均單井水平段動用程度僅為28%,嚴重影響了生產(chǎn)效果[2]。

圖1 風(fēng)城油田水平井燜開生產(chǎn)期溫度測試剖面曲線

3 改善生產(chǎn)效果的方法

3.1 優(yōu)化水平井設(shè)計,提搞油層利用率

根據(jù)式 (1)可知:在原油黏度和油層埋深一定的條件下,影響單井產(chǎn)能的因素是油層厚度、含油飽和度及油層滲透率[3,4]。但在油層厚度又一定的條件下,只有提高水平段的油層鉆遇率,才能最大限度地利用油層,因此優(yōu)化水平井設(shè)計顯得尤為重要。

1)水平段長度 數(shù)值模擬研究結(jié)果表明,連續(xù)油層厚度大于5m時,當(dāng)水平段長度大于200m,隨著水平段長度的增加,產(chǎn)油量增幅變小,采出程度逐漸降低。

實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明,水平段長度為180～250m時,周期產(chǎn)油量及油汽比較好。因此結(jié)合直井最優(yōu)化井距確定常規(guī)水平井水平段長度為200m。

2)水平段垂向位置 模擬對比水平井水平段位于夾層下部1m、夾層上部0.5、1.5、2.5m的吞吐生產(chǎn)情況,結(jié)果表明,水平井水平段位于夾層上部0.5m(連續(xù)油層的底部)效果較好。

從現(xiàn)場跟蹤實施來看,水平井水平段控制夾層上部0.5m操控性難度大,建議水平井水平段位于連續(xù)油層底部以上1.0～2.0m。

3)水平井井距 在確定水平段長度和垂向位置的基礎(chǔ)上,模擬對比了水平井井距分別為50、60、70、80m的開發(fā)效果。結(jié)果表明,隨井距增加產(chǎn)油量增加,采出程度減少。從效益概算結(jié)果看,70～80m井距經(jīng)濟效益最好,但采出程度相對于60m井距采出程度較低。另外從吞吐末期溫度場的分布上看,70～80m井距的井間冷油帶較多,而60m井距井間基本連通,考慮到平面上水平井與直井組合方式,因此推薦水平井井距為60m (圖2)。

圖2 常規(guī)水平井不同井距吞吐末期溫度場分布

3.2 優(yōu)化注汽參數(shù),提升蒸汽利用率

從現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,分周期看,當(dāng)注汽速度為240t/d時,基本滿足了井底蒸汽干度的要求,油井的生產(chǎn)效果較好。綜合各方面生產(chǎn)指標及油層的吸汽能力,因此風(fēng)城油田水平井的注汽速度應(yīng)控制為240t/d左右[5]。

從現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,分周期看,第1周期加大注汽量井周期產(chǎn)油量要比未加大井產(chǎn)油量高,但油汽比略低,主要是由于第1周期時需對油層進行預(yù)熱,不宜強度過大。第1周期注汽強度應(yīng)為10t/m,第2、3周期注汽強度分別為12、14t/m,周期產(chǎn)油量和油汽比趨于合理(圖3)。

3.3 應(yīng)用串接泵,提升水平段泄油能力

由于風(fēng)城淺層稠油埋藏淺,轉(zhuǎn)抽階段動液面普遍較低,普通水平井斜抽抽油泵泵掛深度最大只能達到60°傾角,泵位距油層(水平段)較遠,進一步加深泵位后普通水平井斜抽抽油泵泵效低于30%,無法滿足生產(chǎn)要求。串接泵采油舉升系統(tǒng)是采用多級舉升方式[6],即若干個舉液器分段舉升,其交變載荷點為多點,載荷較為分散,光桿及抽油桿的載荷為逐漸變化,金屬疲勞點不集中,增強了抽油桿的抗疲勞性,減少了抽油桿柱的斷脫幾率。同時通過該系統(tǒng)管式舉液器、底閥的改進,可實現(xiàn)水平井大斜度多級式舉升方式?，F(xiàn)場試驗8井次,串接泵措施前后生產(chǎn)效果統(tǒng)計見表1。對比發(fā)現(xiàn)應(yīng)用串接泵后周期增油量明顯,油汽比有明顯改善。

圖3 風(fēng)城油田水平井前3周期注汽強度優(yōu)選

3.4 調(diào)整副管位置,提高水平段動用程度

目前風(fēng)城超稠油開采采用的是主副同注模式,通過逐輪調(diào)整副管位置注汽,從B點向A點逐輪移動40m左右(圖4),結(jié)合測試資料發(fā)現(xiàn),水平井水平段動用程度逐輪提高(表2)。

表1 轉(zhuǎn)輪注汽前下串接泵生產(chǎn)效果統(tǒng)計表

圖4 風(fēng)城油田水平井副管注汽位置隨注汽輪次移動距離

表2 風(fēng)城油田水平井水平段動用情況統(tǒng)計表

4 結(jié)論

現(xiàn)場生產(chǎn)效果證明,在優(yōu)化水平井設(shè)計、注采參數(shù)優(yōu)化、使用串接泵、調(diào)整副管位置后,水平井普遍表現(xiàn)出高峰期生產(chǎn)時間變長、日產(chǎn)油水平與周期產(chǎn)油量增高的特點,且經(jīng)濟效益得到提高。這幾種方法起到了改善超稠油油藏水平井吞吐開發(fā)的效果,為今后的水平井生產(chǎn)積累了經(jīng)驗。

[1]石爻,喻高明,謝云紅,等.超稠油水平井蒸汽吞吐注采參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J].石油天然氣學(xué)報(江漢石油學(xué)院學(xué)報),2011,33 (6):281～283.

[2]郭肖,杜志敏.非均質(zhì)性對水平井產(chǎn)能的影響[J].石油勘探與開發(fā),2004,31(1):91～93.

[3]姚永君,董明,王江,等.影響水平井產(chǎn)能因素分析[J].吐哈油氣,2007,12(3):258～261.

[4]汪子昊,李治平,趙志花.水平井產(chǎn)能影響因素綜合分析[J].斷塊油氣田,2009,16(3):58～61.

[5]李卉.稠油油藏蒸汽吞吐參數(shù)優(yōu)化及效果預(yù)測[J].石油地質(zhì)與工程,2012,26(1):89～91.

[6]高明春.串接泵在淺層稠油水平井水平段中的舉升應(yīng)用[J].西部探礦工程,2012,24(4):55～56.

[編輯] 黃鸝

TE357.4

A

1000-9752(2014)12-0213-04

2014-09-10

國家油氣重大專項(2011ZX05012-004)。

于景鋒(1982-),男,2009年中國石油大學(xué) (華東)畢業(yè),碩士,工程師,現(xiàn)主要從事稠油開發(fā)和評價工作。