厚層塊狀稠油油藏火驅(qū)調(diào)控技術(shù)

李樹山

(中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124125)

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厚層塊狀稠油油藏火驅(qū)調(diào)控技術(shù)

李樹山

(中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124125)

針對高3618塊厚層塊狀稠油油藏火驅(qū)開發(fā)中暴露出的井間干擾嚴重、火線推進不均、增油效果明顯變差等問題，在細化監(jiān)測資料錄取基礎(chǔ)上，利用數(shù)模技術(shù)，深化火驅(qū)“三場一前緣”及驅(qū)油機理研究。研究結(jié)果表明：火驅(qū)開發(fā)中，重力泄油是主要驅(qū)動，地層提壓是關(guān)鍵，前緣均衡擴展是基礎(chǔ)，合理注采井段配置及注氣強度是保障。在此認識基礎(chǔ)上，按照“高點轉(zhuǎn)驅(qū)、線性井排、重力泄油”的思路，重新規(guī)劃火驅(qū)井網(wǎng)，同步提高點火井注氣量，適時開展吞吐引效?，F(xiàn)場實施后，新增7口受效井，14口井受效明顯改善，合計日增油56 t/d，火驅(qū)開發(fā)效果明顯改善。該研究可為其他厚層塊狀稠油油藏火驅(qū)開發(fā)提供一定借鑒。

火驅(qū)開發(fā)；重力泄油；高點轉(zhuǎn)驅(qū)；線性井排；厚層塊狀稠油油藏；高3618塊

0 引 言

遼河坳陷高升油田高3618塊是典型的厚層塊狀稠油油藏，1982年投入開發(fā)，1987年開展蒸汽吞吐。2008年，為提高采收率，在油藏中部按照“雙排行列驅(qū)”模式，試驗實施火驅(qū)開發(fā)，是遼河油田最早開展火驅(qū)采油的斷塊之一。試驗實施后，初期見到一定效果，一線油井高峰期時產(chǎn)量大幅度提高，但隨著火驅(qū)開發(fā)的不斷深入，逐步暴露出火線推進不均、氣竄嚴重、地層壓力上升減緩、增油效果變差等突出問題，亟需開展研究加以解決。

1 油藏概況

高3618塊位于遼河斷陷盆地西部凹陷高二三區(qū)東北部，開發(fā)主要目的層為下第三系沙河街組蓮花油層5、6砂體，油層埋深為1 540～1 890 m，平均有效厚度為103.8 m，為構(gòu)造-巖性純油藏。動用含油面積為1.1 km2，石油地質(zhì)儲量為1 069×104t。構(gòu)造為西北向東南傾沒的單斜，地層傾角為15～20 °(圖1)。儲層為近岸水下扇沉積，具有中高孔、高滲、非均質(zhì)性強的特點，平均孔隙度為21.2%，平均滲透率為1 376×10-3μm2，層間變異系數(shù)為0.67。原油為普通稠油，地層原油黏度為605 mPa·s，地面原油密度為0.92 g/cm3，原始地層壓力為18.5 MPa，原始地層溫度為57 ℃。

高3618塊在經(jīng)歷天然能量及蒸汽吞吐后，受吞吐周期高、地層壓力下降等因素影響[1-2]，蒸汽吞吐效果明顯變差。2008年5月，為改善開發(fā)效果，在區(qū)塊L5砂體中部，按線性井排轉(zhuǎn)驅(qū)6口井，開展火驅(qū)先導(dǎo)試驗，3個月后取得一定增油效果。在此基礎(chǔ)上，2010年擴大實施規(guī)模，在L5砂體新轉(zhuǎn)點火井7口，形成雙排行列驅(qū)井網(wǎng)[3]，同時嘗試在L6砂體開展火驅(qū)試驗，轉(zhuǎn)注3口井。截至2013年年底，區(qū)塊共有點火井16口，覆蓋石油地質(zhì)儲量466×104t(占區(qū)塊總儲量的43.6%)，日注氣為16.4×104m3/d，對應(yīng)油井64口，開井51口，日產(chǎn)油112 t/d(占區(qū)塊總產(chǎn)量的60.5%)，瞬時空氣油比為1 478 m3/t，階段產(chǎn)油15.1×104t，階段空氣油比為1 390 m3/t。

2 火驅(qū)開發(fā)存在主要問題分析

2.1 火驅(qū)雙井排間相互干擾嚴重

高3618塊火驅(qū)采用中部雙排行列驅(qū)井網(wǎng)形式，由于油層厚度大，并且氣相與液相滲透率差異明顯，導(dǎo)致火驅(qū)尾氣向上傾高部位竄流嚴重?；痱?qū)過程中，上排點火井處產(chǎn)生的重力驅(qū)油作用和下排點火井處產(chǎn)生的氣體超覆作用相互影響，對井排間受效區(qū)油井產(chǎn)生了嚴重的干擾，影響火驅(qū)增油的效果。

圖1 高3618塊蓮花油層5砂體頂部構(gòu)造井位

2.2 注采井段配置不合理

點火井設(shè)計點火井段為油層中上部，對應(yīng)油井生產(chǎn)井段為油層中下部。由于油藏蒸汽吞吐末期開始轉(zhuǎn)火驅(qū)開發(fā)，油層已大段射開動用，導(dǎo)致火驅(qū)尾氣在油層上部聚集，加劇了油井氣竄，一線有4口油井日產(chǎn)氣量高達2×104m3/d以上，難以正常生產(chǎn)。

2.3 注氣參數(shù)達不到設(shè)計要求

火驅(qū)過程中，為保證火驅(qū)前緣穩(wěn)步擴展，隨火線波及體積增大，點火井注氣量應(yīng)按一定規(guī)律穩(wěn)步提升。實際火驅(qū)過程中，受油井氣竄及注入設(shè)備能力影響，注氣速度遠低于最低理論值，造成火線推進緩慢，地層壓力上升減緩，火驅(qū)增油效果逐步變差。

2.4 火驅(qū)調(diào)控技術(shù)手段單一

由于對厚層油藏火驅(qū)增油機理認識不充分，高3618塊多借用國外薄層油藏調(diào)控手段，利用吞吐引效引導(dǎo)火線前緣均勻推進。但從現(xiàn)場實施情況來看，由于火驅(qū)前緣認識局限，且注汽參數(shù)設(shè)計缺乏可靠依據(jù)，蒸汽吞吐引效時常造成火驅(qū)前緣破壞，難以達到預(yù)期效果。

3 改善火驅(qū)開發(fā)效果關(guān)鍵技術(shù)

3.1 火驅(qū)“三場一前緣”變化規(guī)律

火驅(qū)過程中，地下原油飽和度場、壓力場、溫度場和火驅(qū)前緣變化規(guī)律是指導(dǎo)火驅(qū)跟蹤調(diào)控的重要依據(jù)[4-5]。

利用相控建模方式，建立試驗區(qū)地質(zhì)模型，由跟蹤模擬和現(xiàn)場一二線油井實際生產(chǎn)情況可知，斷塊受地層傾角影響，火驅(qū)過程中，地下原油飽和度場發(fā)生明顯變化，原油逐漸在構(gòu)造低部位富集(圖2)，重力泄油作用明顯[6]。觀察井和油井連續(xù)測試資料顯示，地層溫場逐漸形成，測溫一般在80～180 ℃之間，比火驅(qū)前上升20～120 ℃，但不同方向存在差異，注氣井附近30 m溫度相對較高；地層壓力在2 a內(nèi)從1.6 MPa升至3.2 MPa，2012年9月后，上升趨勢明顯減緩，地層壓力基本在3.0～3.2 MPa波動。

綜合運用動態(tài)分析法、溫度監(jiān)測法、示蹤劑法及油藏工程法等多種方法，判斷平面火線推進狀況，繪制出火驅(qū)前緣分布圖(圖3，T為溫度，℃)。由圖3可知，火線整體向下傾方向推進較好，上傾方向火線波及狀況較為有限，表現(xiàn)出受構(gòu)造控制明顯的特點。

3.2 厚層火驅(qū)合理井網(wǎng)形式

合理的井網(wǎng)形式是火驅(qū)能否成功的基礎(chǔ)和前提。2014年初，以轉(zhuǎn)驅(qū)較早的中部6個井組為試驗區(qū)，按照最大限度利用構(gòu)造高差、重力泄油原則，對上排點火井加大注氣量，下排點火井控制注氣量，同時對上傾部位一線油井采用封層、關(guān)井等措施抑制頂部氣竄。試驗0.5 a后見到效果，下傾火線推進趨于均勻，地層壓力重新呈現(xiàn)上升趨勢，井組產(chǎn)量逐步恢復(fù)到見效初期峰值產(chǎn)量，說明單排火驅(qū)井網(wǎng)能有效控制井排間干擾，提高火驅(qū)效果。雖然試驗見到一定成效，但上傾方向關(guān)井造成了火驅(qū)控制儲量下降[7-8]，影響最終采收率。

為達到改善火驅(qū)效果和提高最終采收率雙重目的，結(jié)合試驗認識，提出了區(qū)塊整體高部位轉(zhuǎn)驅(qū)的調(diào)整思路：在確保原受效區(qū)油井增油效果的情況下，逐步關(guān)停原井網(wǎng)點火井；在構(gòu)造高部位采用單排線性井網(wǎng)方式，分L5、L6兩套砂體重新規(guī)劃火驅(qū)井網(wǎng)，設(shè)計點火井井距為75 m；待構(gòu)造高部位點火井火線推進至下傾一線油井位置時，關(guān)閉上排點火井，轉(zhuǎn)驅(qū)下排油井，從而有效規(guī)避上傾方向氣竄，促進下傾方向穩(wěn)定重力泄油形成。

3.3 火驅(qū)注采井段配置

火驅(qū)注采井段配置以最大限度形成重力泄油驅(qū)動為目的進行調(diào)整[9]。點火井設(shè)計點火井段為油層上部，對應(yīng)一二線油井生產(chǎn)井段為油層中下部?，F(xiàn)場實施中，充分考慮小層對比與構(gòu)造高差關(guān)系，對大段射開油井實施封層、堵氣，對生產(chǎn)下部井段受效不明顯油井采取向上補層等措施，來合理配置注采關(guān)系，促使火驅(qū)見效。

3.4 合理通風強度

通風強度數(shù)值直接影響火驅(qū)前緣有效擴展及地層壓力上升速度[10-11]。通風強度為：

(1)

式中：φf為通風強度，m3/(m2·h)；Vf為燃燒速度，m/d；As為燃燒率(燃燒1 m3油砂的空氣耗量，高3618塊物模結(jié)果為300 m3/m3)，m3/m3。

假設(shè)注入氣沿點火井段呈圓環(huán)狀向外推進，不考慮超覆影響，注氣速度為：

Q=0.5π(2t-1)Vf2Ash

(2)

式中：Q為注氣速度，m3/d；t為燃燒時間，d；h為點火油層厚度，m。

圖3 高3618塊火驅(qū)前緣分布

取通風強度數(shù)值為0.4、0.6、0.8 m3/(m2·h)，計算對應(yīng)燃燒速度，繪制相應(yīng)注氣速度隨時間變化曲線。用3種不同的注氣速度曲線與歷史日注氣量、地層壓力變化曲線進行擬合分析，確定保持區(qū)塊地層壓力穩(wěn)步上升、油層正常燃燒的最小通風強度為0.6 m3/(m2·h)。

3.5 保持火驅(qū)前緣均衡擴展技術(shù)

火驅(qū)前緣是否能夠均衡擴展直接影響火驅(qū)最終采收率的有效提高。為促使火線均勻推進，根據(jù)數(shù)模及監(jiān)測資料認識，結(jié)合以往實踐，確定從點火井和油井兩方面綜合調(diào)整。

點火井方面：對火驅(qū)前緣推進平均距離小于50 m的井組，大幅上提注氣量至理論值；對火驅(qū)前緣推進平均距離大于50 m的井組，小幅上提注氣量至理論值。油井方面：對與火線距離大于50 m的油井，采取高注汽量吞吐引效；對與火線距離為30～50 m的油井，選層限量吞吐引效；對與火線距離小于30 m受效狀況較好的油井，不需吞吐引效，跟蹤觀察效果。

4 現(xiàn)場實施情況及效果

按照研究成果，從2014年開始，對區(qū)塊火驅(qū)進行了綜合調(diào)整：及時轉(zhuǎn)注8口高部位點火井，其中5口L5砂體井，3口L6砂體井，暫時保留原井網(wǎng)15口點火井中見效較好的4口L5砂體井，其他點火井全部關(guān)停；新轉(zhuǎn)8口點火井按理論通風強度配氣，原井網(wǎng)4口點火井逐步下調(diào)注氣量，在不影響整體火驅(qū)見效狀況的前提下，逐步關(guān)井；同時一線油井實施封層堵氣7口，對見效狀況差的15口油井分類實施吞吐引效。通過綜合調(diào)整，新增7口受效井，14口井受效明顯改善。

4.1 典型井效果分析

(1) 通過井網(wǎng)調(diào)整合理配氣，直接新增3口受效井，6口井受效改善。如高3-5-0165C2井，該井位于原井網(wǎng)構(gòu)造高部位，井網(wǎng)調(diào)整前日產(chǎn)液為3.5 t/d，日產(chǎn)油為1.7 t/d，井網(wǎng)調(diào)整后，該井變?yōu)闃?gòu)造低部位一線井，隨對應(yīng)點火井3-5-0162C、高3-51-164井注氣量上調(diào)逐漸見效，目前日產(chǎn)液為8.7 t/d，日產(chǎn)油為6.3 t/d。

(2) 在井網(wǎng)調(diào)整基礎(chǔ)上，適時選層開展小規(guī)模吞吐引效，新增3口受效井，4口井受效改善。如高3-61-160井，該井引效前日產(chǎn)液為4.6 t/d，日產(chǎn)油為2.6 t/d，高部位轉(zhuǎn)驅(qū)4個月后對L53層吞吐引效，注汽量為1 080 t，目前日產(chǎn)液為12.5 t/d，日產(chǎn)油為6.8 t/d。

(3) 井網(wǎng)調(diào)整后，通過跟蹤分析，及時實施補層、堵氣等層段優(yōu)化配置措施，新增1口受效井，4口井受效改善。如高3-5-172C井，該井未補層前日產(chǎn)液為1.5 t/d，日產(chǎn)油為0.8 t/d，通過連續(xù)測溫資料對比，對溫度上升的L5砂體中下部1 579.7～1 616.5 m實施補層，取得明顯成效，目前日產(chǎn)液為5.3 t/d，日產(chǎn)油為2.9 t/d。

4.2 區(qū)塊整體效果分析

在部分單井取得較好效果同時，區(qū)塊整體開發(fā)效果得到改善。

(1) 井組產(chǎn)量上升。火驅(qū)一線油井2015年年底日增油達到56 t/d，當年增油為1.13×104t/d，且增油量逐漸遞增。

(2) 油層呈現(xiàn)高溫氧化燃燒狀態(tài)。一、二線油井連續(xù)氣組分結(jié)果顯示，O2利用率為93.8%，CO2含量為15.5%，視氫碳原子比值為1.6，均符合高溫氧化燃燒標準。

(3) 氣竄問題得到有效解決。在單井日注氣量高達3.2×104m3/d的情況下，油井日產(chǎn)氣量均控制在1.0×104m3/d以內(nèi)，未出現(xiàn)明顯氣竄現(xiàn)象。

(4) 地層壓力穩(wěn)步回升，1 a內(nèi)由3.2 MPa上升至3.9 MPa。

(5) 經(jīng)濟指標持續(xù)轉(zhuǎn)好，瞬時空氣油比由2 465 m3/t逐步降至1 280 m3/t。

5 結(jié)論及建議

(1) 高3618塊厚層塊狀稠油藏通過深入地質(zhì)特征及見效規(guī)律研究，認識到火驅(qū)增油驅(qū)動主要來自于重力泄油。

(2) 圍繞最大限度利用重力泄油，進行的井網(wǎng)、井距、注入?yún)?shù)、引效等綜合調(diào)整措施取得明顯成效，緩解了火驅(qū)過程中氣竄嚴重、增油效果變差等問題，擴大了火驅(qū)前緣波及范圍，提高了儲量動用程度，對最終采收率的提高具有重要意義。

(3) 下步應(yīng)繼續(xù)深入厚層塊狀油藏火驅(qū)機理、火驅(qū)前緣立體展布、井網(wǎng)組合優(yōu)化等新技術(shù)研究，指導(dǎo)火驅(qū)綜合調(diào)整，來進一步改善區(qū)塊開發(fā)效果。

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編輯 劉 巍

20160613；改回日期：20160922

中國石油天然氣集團公司科技攻關(guān)項目“稠油、超稠油油藏開發(fā)技術(shù)研究”(2013TQQD-02-06)

李樹山(1976-)，男，高級工程師，1999年畢業(yè)于長春地質(zhì)學(xué)院石油地質(zhì)專業(yè)，2010年畢業(yè)于南京大學(xué)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事油田開發(fā)管理工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.06.017

TE345

A

1006-6535(2016)06-0077-05