深層特稠油油藏蒸汽驅(qū)井網(wǎng)優(yōu)化研究與應用

劉廣東，劉　兵，于蓬勃

(中國石油遼河油田分公司,遼寧盤錦 124010)

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深層特稠油油藏蒸汽驅(qū)井網(wǎng)優(yōu)化研究與應用

劉廣東，劉兵，于蓬勃

(中國石油遼河油田分公司,遼寧盤錦 124010)

摘要：W38塊深層特稠油油藏蒸汽驅(qū)面臨井底干度低、產(chǎn)液能力低等問題，采用常規(guī)的反九點井網(wǎng)采注比難以達標，開發(fā)效果不理想。為此，設(shè)計了回字形蒸汽驅(qū)井網(wǎng)，即內(nèi)線反五點、外線反九點的嵌套式井網(wǎng)架構(gòu)，利用數(shù)值模擬技術(shù)對反九點井網(wǎng)和回字形井網(wǎng)的采收率進行了預測對比，并對回字形井網(wǎng)注采井對應關(guān)系進行了優(yōu)化。結(jié)果表明，回字形井網(wǎng)比反九點井網(wǎng)蒸汽驅(qū)采收率提高4.9%。當注汽井射開程度為50%(由下往上)，內(nèi)線采油井射開程度為30%～50%(由下往上)，外線采油井全井段射開時，蒸汽腔推進更均勻?，F(xiàn)場試驗2個井組增油效果明顯，蒸汽驅(qū)油汽比同比反九點井網(wǎng)提高36%。研究結(jié)果對改善深層特稠油蒸汽驅(qū)開發(fā)效果具有參考意義。

關(guān)鍵詞：蒸汽驅(qū)；井網(wǎng)；深層特稠油油藏；采注比

20 世紀80 年代末至2010 年，國內(nèi)在新疆和遼河油田開展了11 個蒸汽驅(qū)先導試驗項目，從試驗效果看，深層和特深層油藏蒸汽驅(qū)技術(shù)指標和經(jīng)濟指標不能滿足工業(yè)化推廣的要求[1]。

遼河油區(qū)W38塊東三段深層特稠油油藏自2007年開展蒸汽驅(qū)先導試驗，試驗采注比達不到方案要求，油汽比只有0.11，蒸汽驅(qū)開發(fā)效果不理想。本文通過分析W38塊東三段油層反九點井網(wǎng)蒸汽驅(qū)的開發(fā)矛盾，設(shè)計了回字形蒸汽驅(qū)井網(wǎng)，應用數(shù)值模擬開展井網(wǎng)優(yōu)化研究，在礦場試驗中取得較好效果，研究結(jié)果對深層蒸汽驅(qū)開發(fā)有參考意義。

1 蒸汽驅(qū)基本情況

遼河油田W38塊東三段油層埋深1335m，構(gòu)造形態(tài)為斷鼻構(gòu)造，地層傾角為2°～6°，屬于三角洲前緣沉積體系。巖性以中、細砂巖和不等粒砂巖為主，平均孔隙度為22.3%，平均滲透率為1066mD，為中高孔、高滲儲層。儲層結(jié)構(gòu)成熟度高，非均質(zhì)性較弱，油層厚度平均為21.5m，50℃地面脫氣原油黏度為15090mPa·s，油藏類型為深層層狀特稠油油藏。

W38塊蒸汽驅(qū)先導試驗主要設(shè)計參數(shù)如下：反九點井網(wǎng)，100m井距；注汽速率為1.8m3/(d·104m2·m)；井組采注比為1.2；井底干度大于50%；油藏壓力小于4.0MPa。

2 深層蒸汽驅(qū)開發(fā)矛盾

張義堂[2]提出蒸汽驅(qū)開發(fā)方案設(shè)計及跟蹤調(diào)整的4項基本準則，即：注汽速率大于1.6m3/(d·104m2·m)；井底干度大于40%；油藏壓力在5MPa以下；蒸汽驅(qū)穩(wěn)定階段瞬時采注比不小1.2。以上4項指標必須同時滿足，W38塊東三段深層特稠油蒸汽驅(qū)采用反九點井網(wǎng)主要存在如下3方面的矛盾。

2.1 埋藏深，井底干度低

隨著特稠油油藏埋深增大，注汽井筒熱損失增大，注入井井底干度降低。深層典型油藏注汽井井筒模擬結(jié)果表明，在現(xiàn)有井筒隔熱技術(shù)條件下，井深1400m，注汽速度為100t/d，井口蒸汽干度為75%，井底蒸汽干度只有20%～30%[3]。

提高注汽井井底干度的方法，除了提高井筒隔熱效果外，主要依靠增大注汽速度。W38塊東三段油層蒸汽驅(qū)測試結(jié)果表明，當注汽速度為120t/d時，井底蒸汽干度為40.5%，接近蒸汽驅(qū)要求的井底干度臨界值，因此確定該塊蒸汽驅(qū)的注汽速度不能低于120t/d。

2.2 黏度大，產(chǎn)液指數(shù)低

深層特稠油油藏原油黏度大，在注汽井井底干度低、汽化潛熱較低的條件下，與淺層相比，其注采井間溫度及壓力剖面較陡，井間冷油帶向生產(chǎn)井推進慢，生產(chǎn)井產(chǎn)液指數(shù)低并且上升緩慢，很難滿足提高產(chǎn)液量的目標[1]。

2.3 反九點井網(wǎng)采注比低，蒸汽腔難以擴展

保證采注比大于1.2是蒸汽驅(qū)采油成敗的關(guān)鍵[4-9]。W38塊東三段油層油井比采液指數(shù)為1.09m3/(m·d·MPa)，按照井底流壓為0.5MPa的開發(fā)技術(shù)界限，生產(chǎn)壓差在2MPa左右，蒸汽驅(qū)油井產(chǎn)液能力為38.6m3/d，反九點井網(wǎng)理論注采井數(shù)比為1∶3，井組理論產(chǎn)液能力為116m3/d。按照上述最低注汽速度120t/d計算，W38塊東三段油層反九點井網(wǎng)蒸汽驅(qū)理論采注比為0.97，達不到蒸汽驅(qū)采注比要求，蒸汽腔難以持續(xù)有效擴展，蒸汽驅(qū)無法取得預期效果。

3 井網(wǎng)優(yōu)化研究

3.1 井網(wǎng)設(shè)計

針對W38塊東三段油層反九點井網(wǎng)蒸汽驅(qū)的開發(fā)矛盾，設(shè)計了回字形蒸汽驅(qū)井網(wǎng)，即內(nèi)線反五點和外線反九點的嵌套式井網(wǎng)架構(gòu)(圖1)。

3.2 模型建立及歷史擬合

3.2.1 模型建立

以W38塊東三段蒸汽驅(qū)先導試驗區(qū)為研究對象，利用離散隨機模型建立砂體結(jié)構(gòu)模型，通過相控建模建立儲層屬性分布模型。地質(zhì)建模過程應用的網(wǎng)格是10m×10m×0.5m，試驗模擬區(qū)總網(wǎng)格為41602(61×62×11)個，試驗模擬區(qū)油藏基礎(chǔ)參數(shù)見表1。

表1　W38塊東三段油層數(shù)值模擬區(qū)油藏基礎(chǔ)參數(shù)表

3.2.2 歷史擬合

本次擬合的參數(shù)主要包括累計產(chǎn)液量、累計產(chǎn)油量等。從擬合結(jié)果看(圖2)，試驗區(qū)累計產(chǎn)液量、累計產(chǎn)油量擬合精度達90%以上，模型與地下實際情況較吻合，保證了方案預測的精度。

3.3 指標對比及參數(shù)優(yōu)化

3.3.1 井網(wǎng)指標對比

在歷史擬合基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬開展了兩種不同井網(wǎng)設(shè)計的指標預測對比，設(shè)計參數(shù)見表2。

表2　兩種井網(wǎng)設(shè)計主要參數(shù)對比表

注：設(shè)計液量為22m3/d。

預測對比結(jié)果，回字形井網(wǎng)開發(fā)效果好于反九點井網(wǎng)(圖3)。按照經(jīng)濟極限油汽比為0.1預測，W38塊東三段反九點井網(wǎng)蒸汽驅(qū)階段采收率為15.4%，回字形井網(wǎng)蒸汽驅(qū)階段采收率為20.3%?；刈中尉W(wǎng)對比反九點井網(wǎng)采收率提高4.9%。

3.3.2 回字形井網(wǎng)注采對應關(guān)系優(yōu)化

3.3.2.1 注汽井射孔優(yōu)化

設(shè)計注汽井射開程度分別為30%、50%、70%、100%(由下往上)的不同方案，累計產(chǎn)油量和累計油汽比模擬對比結(jié)果表明，注汽井合理射開程度為50%～70%；射開50%時，蒸汽腔縱向推進更均勻，預測期末采收率為14.7%(圖4)。

3.3.2.2 采油井射孔優(yōu)化

對注汽井下部射開50%，外線采油井全部射開，內(nèi)線采油井分別射開30%、50%、70%、100%(由下往上)的不同方案進行對比。結(jié)果表明，內(nèi)線采油井合理射開程度為30%～50%；30%的射開程度預測期末采收率為17%(圖5)。對比兩種井網(wǎng)的蒸汽驅(qū)效果，回字形井網(wǎng)蒸汽驅(qū)主要技術(shù)優(yōu)勢為：

(1)增加采注井數(shù)比，大幅提高采注比。與常規(guī)反九點井網(wǎng)相比，回字形井網(wǎng)理論采注井數(shù)比由3∶1增加到7∶1，具有少井注、多井采的特點，井組產(chǎn)液能力提高，采注比更易滿足要求，有利于蒸汽腔形成和擴展。

(2)改變驅(qū)替通道，提高縱向動用程度。內(nèi)線采油井射開油層下部，外線采油井全井段射開，原油通過蒸汽降黏流入井底，實現(xiàn)內(nèi)線采油井采油目的；蒸汽與地層熱交換后形成的冷凝水流入井底由內(nèi)線采油井采出，從而提高井底蒸汽干度；在縱向上內(nèi)線采油井對蒸汽腔向井底方向產(chǎn)生一個拖拽力，平面上向外線采油井擴展，從而整體擴大蒸汽波及體積。

(3)回字形井網(wǎng)內(nèi)線采油井井距相同，實現(xiàn)了均衡降壓開采，外線采油井能充分利用油藏邊部油井，提高蒸汽熱利用效率。

4 礦場應用效果

目前在W38塊東三段油層開展2個井組回字形井網(wǎng)蒸汽驅(qū)試驗，2井組日產(chǎn)液量由178.8m3上升至338.4m3，日產(chǎn)油量由17.2t上升至42.0t，綜合含水率由90.8%降至88.8%，蒸汽驅(qū)油汽比達到0.15。

5 結(jié)束語

設(shè)計了回字形蒸汽驅(qū)注采井網(wǎng)，通過數(shù)值模擬將其與常規(guī)反九點井網(wǎng)的采收率進行對比，并對回字形井網(wǎng)注采井對應關(guān)系進行了優(yōu)化研究。結(jié)果表明，回字形井網(wǎng)比反九點井網(wǎng)蒸汽驅(qū)采收率提高4.9%。注汽井射開程度為50%(由下往上)，內(nèi)線采油井射開程度為30%～50%(由下往上)，外線采油井全部射開時，蒸汽驅(qū)開發(fā)效果較好，并對回字形井網(wǎng)采油機理及技術(shù)優(yōu)勢進行了探討。目前W38塊東三段油層回字形井網(wǎng)蒸汽驅(qū)礦場應用見到效果，蒸汽驅(qū)開發(fā)效果明顯向好，該研究成果對改善深層特稠油蒸汽驅(qū)開發(fā)效果有參考意義。

參考文獻

[1]任芳祥，周鷹，孫洪安，等. 深層巨厚稠油油藏立體井網(wǎng)蒸汽驅(qū)機理初探[J].特種油氣藏，2011，18 (6)： 61-65.

[2]張義堂，李秀巒，張霞. 稠油蒸汽驅(qū)方案設(shè)計及跟蹤調(diào)整四項基本準則[J].石油勘探與開發(fā),2008，35 (6)： 715-719.

[3]束青林，王宏，孫建芳.孤島油田稠油油藏高輪次吞吐后提高采收率技術(shù)研究與實踐[J].油氣地質(zhì)與采收率，2010，17(3)：61-64.

[4]賀永利，徐仲其.小洼油田洼38斷塊試驗區(qū)蒸汽驅(qū)參數(shù)優(yōu)化[J].油氣地質(zhì)與采收率，2010，17(6)：77-80.

[5]李平科，張俠，岳青山，等.蒸汽驅(qū)中主要工藝參數(shù)對開發(fā)效果的影響[J].特種油氣藏,1996,3(2)：13-17.

[6]岳青山.蒸汽驅(qū)最優(yōu)方案設(shè)計新方法[J].特種油氣藏,1997，4(4)：19-23.

[7]張鷹.蒸汽驅(qū)過程中油藏壓力的控制[J].特種油氣藏，2001，8(4)：34-35.

[8]楊光璐,唐震，王中元，等. 邊底水稠油油藏蒸汽驅(qū)注采系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].特種油氣藏，2003，13(2)：51-55.

[9]柴利文.中深層塊狀稠油油藏蒸汽驅(qū)開發(fā)試驗主要問題及對策研究[J].特種油氣藏，2005，12(6)：44-47.

Steam Flooding Well Pattern Optimization of Deep and Super Heavy Oil Reservoir

Liu Guangdong，Liu Bing，Yu Pengbo

(PetroChinaLiaoheOilfieldCompany,Panjin,Liaoning124010,China)

Abstract:There are several problems of steam flooding in deep and super heavy oil reservoirs of Block W38, including low bottom dryness and low liquid producing capacity. Production and injection ratio is hard to meet the criterion with traditional inversed nine-spot well pattern and the development effect is not ideal. Therefore, we designed Hui-style steam flooding well pattern, i.e. a nested well architecture, including inversed five-spot well pattern inside and inversed nine-spot well pattern outside. We predicted the recovery of Hui-style by means of reservoir numerical simulation technology, as compared with inversed nine-spot well pattern, and probed into the injection-production well corresponding relationship of Hui-style. Results showed that Hui-style well pattern could improve the final recovery by 4.9%, as compared with inversed nine-spot well pattern. The perforated degree of 30 ~ 50% of the first-line production well (from bottom to top) when the perforated degree of gas injection wells was 50% (from up to bottom), and full perforation of the second-line production well were advantageous to the steam chamber expansion. Stimulation results were obvious in field test of two well groups, and oil and steam ratio rose by 36%. Research results were of referential significance to improvement of steam flooding development effect of deep and super heavy oil reservoirs.

Key words:steam flooding, well pattern; deep and super heavy oil reservoir; production and injection ratio

中圖分類號：TE345

文獻標識碼:A

作者簡介：第一劉廣東(1964年生)，男，碩士，高級工程師，現(xiàn)從事油田開發(fā)管理工作。郵箱：Liu-gd@petrochina.com.cn。

基金項目：中國石油遼河油田項目“提高稠油開采效果技術(shù)研究與試驗”(2014ZDIAN-02)。