SAGD開發(fā)效果綜合評價(jià)新方法

盧 川，田 冀，鄭 強(qiáng)，賈 振，劉慧卿

（1.中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京100028；2.中國石油大學(xué)（北京），北京102249）

蒸汽輔助重力泄油（SAGD）是目前加拿大油砂資源最重要的開發(fā)方式［1-3］。近年來中國部分超稠油油藏已逐漸開始應(yīng)用該技術(shù)［4-8］。在實(shí)施過程中，儲層物性、非均質(zhì)性以及注采控制將對生產(chǎn)動態(tài)和開發(fā)效果產(chǎn)生重要影響［9-13］。王傳飛利用物理模擬和數(shù)值模擬方法評價(jià)了春暉油田淺1塊淺層超稠油油藏SAGD開發(fā)的適應(yīng)性［14］。外國學(xué)者更多傾向于利用經(jīng)濟(jì)指標(biāo)衡量和評價(jià)SAGD開發(fā)效果［15-16］。目前并沒有一套油藏工程方法可對SAGD生產(chǎn)過程和開發(fā)效果進(jìn)行評價(jià)?；赟AGD開發(fā)過程的實(shí)際注采參數(shù)，建立SAGD開發(fā)效果評價(jià)指標(biāo)模型，繪制標(biāo)準(zhǔn)圖版，形成一套可推廣的SAGD生產(chǎn)過程和開發(fā)效果評價(jià)新方法。

圖1 加拿大長湖油田泄油區(qū)累積注采特征曲線Fig.1 Cumulative injection-production curves for drainage areas in Long Lake Oilfield，Canada

1 評價(jià)方法及評價(jià)指標(biāo)模型建立

1.1 評價(jià)方法

對于多周期蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)，累積產(chǎn)油量與累積注汽量、累積產(chǎn)油量與累積產(chǎn)液量等累積注采參數(shù)在半對數(shù)坐標(biāo)系中均呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系，稱之為累積注采特征曲線［17］，其表達(dá)式為：

在SAGD開發(fā)中，一般若干水平注采井井對并排分布，在油藏中形成相對獨(dú)立的開采單元，稱為泄油區(qū)。為了更好地控制注采井間的液面高度，防止蒸汽竄流，注采井間的壓力一般控制在0.5 MPa以內(nèi)。因此，注入蒸汽后，受熱原油主要受重力作用而非注采井間壓差造成的驅(qū)動力流入生產(chǎn)井。通過對加拿大長湖油田15個(gè)泄油區(qū)的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)（圖1），其曲線形態(tài)與蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)的一致，可見適用于蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)的累積注采特征曲線同樣適用于SAGD生產(chǎn)過程。以（1）式和（2）式為基礎(chǔ)，進(jìn)一步推導(dǎo)具有評價(jià)意義的SAGD評價(jià)指標(biāo)模型。

1.2 評價(jià)指標(biāo)模型建立

1.2.1 瞬時(shí)汽油比和累積汽油比模型

瞬時(shí)汽油比為某一時(shí)刻注汽量與產(chǎn)油量的比值，即：

對（1）式進(jìn)行時(shí)間求導(dǎo)，得到累積注汽量與瞬時(shí)汽油比的關(guān)系，即：

將（4）式代入（1）式，得到累積產(chǎn)油量與瞬時(shí)汽油比的關(guān)系，即：

采出程度為某一時(shí)刻累積產(chǎn)油量與石油地質(zhì)儲量的比值，即：

在SAGD開發(fā)過程中，當(dāng)瞬時(shí)汽油比達(dá)到技術(shù)或經(jīng)濟(jì)極限汽油比時(shí)，對應(yīng)的采出程度即為技術(shù)或經(jīng)濟(jì)極限采收率，即：

因累積汽油比為累積注汽量與累積產(chǎn)油量之比，所以由（4）式與（5）式相除可得：

1.2.2 累積采注比和累積水汽比模型

對（2）式進(jìn)行時(shí)間求導(dǎo)，得到累積產(chǎn)液量與含水率的關(guān)系為：

累積采注比為累積產(chǎn)液量與累積注汽量之比，由（4）式和（10）式可得：

累積水汽比為累積產(chǎn)水量與累積注汽量之比，由（4）式、（5）式和（10）式可得：

1.2.3 含水率和蒸汽累積滯留比模型

將（10）式代入（2）式可得：

由（5）式和（13）式可得：

蒸汽累積滯留比為累積注汽量與累積產(chǎn)水量的差值與累積注汽量的比值，即：

由（9）式、（11）式、（12）式、（16）式、（17）式不難發(fā)現(xiàn)，評價(jià)參數(shù)RcSOR，RPIR，RWSR，fw和Rs均可用回歸系數(shù)A1，A2，B1，B2和RiSOR的組合形式表達(dá)。而由（8）式可知，對某SAGD泄油區(qū)，若給定極限瞬時(shí)汽油比，則任一采收率條件下，RiSOR僅隨采出程度變化而變化。

2 模型參數(shù)確定

在評價(jià)指標(biāo)模型中，對于已開發(fā)區(qū)塊，A1，A2，B1，B2可通過對生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)的回歸得到。通過對長湖油田15個(gè)泄油區(qū)注采參數(shù)的回歸發(fā)現(xiàn)，B1與泄油區(qū)可采儲量（NrEu）在雙對數(shù)坐標(biāo)系中呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系（圖2），其表達(dá)式為：

若采取近似處理，將-1.0298≈-1，則 NrEuB1=0.723 3，為常數(shù)。

圖2 B1與NrEu相關(guān)關(guān)系Fig.2 Correlation between B1and NrEu

通過調(diào)研，結(jié)合對長湖油田泄油區(qū)生產(chǎn)動態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，SAGD開發(fā)效果主要受儲層厚度、泥巖夾層厚度、水平井有效長度（文中指利用隨鉆伽馬測井，水平井沿程泥質(zhì)含量小于30%的井段總長度）與總長度之比等參數(shù)影響（表1）。引入綜合特征參數(shù)，其表達(dá)式為：

對表1中的C，A1，A2，B1，B2進(jìn)一步回歸，得到綜合特征參數(shù)與回歸系數(shù)均呈較好的冪函數(shù)關(guān)系（圖3），其表達(dá)式分別為：

利用（20）—（23）式，可對長湖油田SAGD未投產(chǎn)區(qū)累積注采特征曲線回歸系數(shù)進(jìn)行預(yù)測。由此，在確定任一SAGD泄油區(qū)地質(zhì)參數(shù)和井筒參數(shù)后，即可繪制6個(gè)評價(jià)指標(biāo)與采出程度理論圖版。

表1 長湖油田泄油區(qū)地質(zhì)、井筒特征參數(shù)及回歸系數(shù)Table1 Geology and well parameters and regression coefficients of drainage area of Long Lake Oilfield

圖3 綜合特征參數(shù)C與A1，B1，A2，B2回歸關(guān)系Fig.3 Regression relationships between C and A1，B1，A2，B2

3 應(yīng)用實(shí)例

應(yīng)用所建立的SAGD開發(fā)效果評價(jià)指標(biāo)模型（（8）、（9）、（11）、（12）、（16）、（17）式）對加拿大長湖油田泄油區(qū)的開發(fā)效果進(jìn)行評價(jià)。以泄油區(qū)15為例，取極限瞬時(shí)汽油比為10，在建立不同預(yù)測采收率標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)圖版基礎(chǔ)上，將泄油區(qū)15的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對比（圖4）。

在循環(huán)階段，泄油區(qū)15的水平注采井連續(xù)注入蒸汽預(yù)熱近6個(gè)月。因此在生產(chǎn)初期，井筒周圍大量注入水被采出，采出液含水率大于80%，瞬時(shí)汽油比和累積汽油比均較高。隨著蒸汽腔發(fā)育，在采出程度達(dá)40%后，層間高含水層（厚度為4.3 m）和頂水層（厚度為8.0 m）的影響逐漸顯現(xiàn)，注入蒸汽熱效率降低，瞬時(shí)汽油比、累積采注比和累積水汽比均出現(xiàn)較大幅度上升，生產(chǎn)數(shù)據(jù)逐漸向采收率60%理論曲線貼近?，F(xiàn)場通過降低注汽量、在生產(chǎn)井安裝智能完井工具等措施，改善蒸汽腔沿程發(fā)育非均勻性，降低頂水影響，SAGD開發(fā)效果逐漸變好。截至2018年4月，采出程度為58.3%。初始標(biāo)定采收率為73%。對比實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)變化趨勢與理論曲線，泄油區(qū)15的SAGD開發(fā)基本沿采收率標(biāo)定線發(fā)展并逐漸趨好。后續(xù)若進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，開發(fā)效果有望進(jìn)一步提高至采收率為80%的水平。

所建立的評價(jià)方法和圖版可對長湖油田泄油區(qū)SAGD動態(tài)調(diào)整結(jié)果和開發(fā)效果進(jìn)行有效、快速評價(jià)。該方法可推廣至不同油田，通過實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)特征參數(shù)的統(tǒng)計(jì)，建立各自的評價(jià)圖版，對生產(chǎn)過程和開發(fā)效果進(jìn)行評價(jià)。

圖4 加拿大長湖油田泄油區(qū)15 SAGD開發(fā)效果評價(jià)圖版Fig.4 Evaluation plates for SAGD development in drainage area 15 of Long Lake Oilfield，Canada

4 結(jié)論

適用于蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)、用于描述累積注入和累積產(chǎn)出之間變化規(guī)律的注采特征曲線同樣適用于SAGD生產(chǎn)過程。

基于長湖油田SAGD開發(fā)過程實(shí)際注采動態(tài)，推導(dǎo)了瞬時(shí)汽油比、累積汽油比、累積采注比、累積水汽比、含水率和蒸汽累積滯留比等6個(gè)開發(fā)效果評價(jià)指標(biāo)模型，回歸了累積注采特征曲線中回歸系數(shù)與表征SAGD區(qū)塊地質(zhì)、井筒參數(shù)的綜合特征參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系，建立了一套已開發(fā)區(qū)SAGD開發(fā)效果評價(jià)方法，以及未開發(fā)區(qū)累積注采特征曲線回歸系數(shù)預(yù)測模型。

加拿大長湖油田泄油區(qū)15的實(shí)際應(yīng)用表明，該區(qū)SAGD開發(fā)效果較好，有進(jìn)一步提升空間。所建立的評價(jià)方法和圖版可對SAGD動態(tài)調(diào)整結(jié)果和開發(fā)效果進(jìn)行快速、有效評價(jià)，指導(dǎo)后續(xù)生產(chǎn)。

符號解釋

Ns——累積注汽量，104m3；A1，B1，A2，B2——回歸系數(shù)；No——累積產(chǎn)油量，104m3；Nl——累積產(chǎn)液量，104m3；RiSOR——瞬時(shí)汽油比，m3/m3；Qs——某一時(shí)刻注汽量，m3/d；Qo——某一時(shí)刻產(chǎn)油量，m3/d；E——采出程度，%；Nr——石油地質(zhì)儲量，104m3；Eu——技術(shù)或經(jīng)濟(jì)極限采收率，%；R極限iSOR——技術(shù)或經(jīng)濟(jì)極限汽油比，m3/m3；RcSOR——累積汽油比，m3/m3；Ql——某一時(shí)刻產(chǎn)液量，m3/d；fw——含水率，%；RPIR——累積采注比，m3/m3；RWSR——累積水汽比，m3/m3；Rs——蒸汽累積滯留比；C——綜合特征參數(shù)；RF——優(yōu)質(zhì)儲層的厚度比例，文中指儲層內(nèi)泥質(zhì)含量小于30%的儲層厚度占總儲層厚度的比例；Hr——儲層厚度，m；φ——孔隙度；So——含油飽和度；Le，Lt——SAGD水平井有效長度、總長度，m，對于未投產(chǎn)區(qū)，二者相等；Hb——泥巖夾層厚度，m；Hhwsi——儲層內(nèi)部層間高含水層厚度，m；Htw——與儲層相接且位于儲層之上的頂水層厚度，m。