水平井蒸汽驅(qū)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析探討

馮斌斌 張姍姍

【摘要】針對(duì)某區(qū)塊開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，論證該區(qū)轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)開(kāi)采的必要性和可行性，在此基礎(chǔ)上，利用油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)重點(diǎn)對(duì)開(kāi)發(fā)方式、井網(wǎng)形式、轉(zhuǎn)驅(qū)方式、轉(zhuǎn)驅(qū)時(shí)機(jī)和注采參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，形成了深層稠油油藏水平井蒸汽驅(qū)技術(shù)經(jīng)濟(jì)界限，為該區(qū)塊提高水平井蒸汽驅(qū)的開(kāi)發(fā)效果提供調(diào)整依據(jù)和調(diào)整重點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】稠油油藏，蒸汽驅(qū)，水平井

蒸汽驅(qū)開(kāi)采是稠油油藏經(jīng)過(guò)蒸汽吞吐開(kāi)采后期進(jìn)一步提高原油采收率的主導(dǎo)工藝，能夠?qū)⒕畢^(qū)間蒸汽吞吐未波及到的原油驅(qū)動(dòng)至周?chē)纳a(chǎn)井采出，擴(kuò)大蒸汽的波及體積，提高原油采收率。利用水平井開(kāi)發(fā)深層、薄層稠油油藏具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，但由于水平井蒸汽吞吐屬消耗能量降壓開(kāi)采，采收率低，只能采出各個(gè)油井井點(diǎn)附近油層中的原油，井間留有大量的死油區(qū)，而蒸汽驅(qū)開(kāi)采能夠?qū)⒕畢^(qū)間蒸汽吞吐未波及到的原油驅(qū)動(dòng)至周?chē)纳a(chǎn)井采出，擴(kuò)大蒸汽的波及體積，提高原油采收率，因此是稠油油藏經(jīng)過(guò)蒸汽吞吐開(kāi)采后期進(jìn)一步提高原油采收率的主導(dǎo)工藝。

1 水平井轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)必要性及可行性

1.1轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)的必要性

通過(guò)對(duì)該區(qū)塊數(shù)模研究表明，蒸汽吞吐有效加熱半徑為40～60m。加熱半徑小，井間剩余油豐富，造成大量資源浪費(fèi)。蒸汽吞吐結(jié)束時(shí)采收率僅能達(dá)到14%，采收率較低。

該區(qū)塊處于構(gòu)造高部，含水較低。隨著周期吞吐輪次的增加，區(qū)塊壓力下降，虧空加大，邊水將逐漸侵入。因此從油藏開(kāi)發(fā)的長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，依據(jù)草20塊汽驅(qū)開(kāi)發(fā)控制邊水的成功經(jīng)驗(yàn)，需要在該塊開(kāi)展汽驅(qū)，補(bǔ)充能量，保持地層壓力，抑制邊水侵入。

1.2轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)的可行性

根據(jù)蒸汽驅(qū)的篩選標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比該的物性參數(shù)表明該塊除油層厚度較薄外，其他參數(shù)均滿足水平井蒸汽驅(qū)條件。但隨著水平井技術(shù)的發(fā)展，目前對(duì)于這種薄層稠油油藏的水平井開(kāi)發(fā)是可以實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，蒸汽驅(qū)轉(zhuǎn)驅(qū)壓力3～5MPa左右效果最好。由于該塊層薄，地層能量下降快，供液能力差，周期末時(shí)壓力僅3.6MPa，正常時(shí)壓力在5MPa左右，滿足汽驅(qū)壓力要求。

2 數(shù)值模擬模型的建立

在精細(xì)地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，以該區(qū)塊實(shí)際油藏參數(shù)為條件，利用CMG稠油油藏?cái)?shù)值模擬技術(shù)建立了三維模型。模型網(wǎng)格步長(zhǎng)為5m×5m，角點(diǎn)網(wǎng)格，共分為5個(gè)小層。I方向120個(gè)網(wǎng)格，J方向31個(gè)網(wǎng)格，共計(jì)18600個(gè)網(wǎng)格。

模型參數(shù)假設(shè)油藏為均質(zhì)油藏，設(shè)計(jì)油層厚度為4m，滲透率為5000μm2度為34%。水平井位于油藏中部。水平段長(zhǎng)度為250m，井距和排距均為150m。原油粘溫曲線依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的該塊50℃地面脫氣原油粘度曲線，相滲曲線主要采用相似區(qū)塊的相滲曲線進(jìn)行模擬研究。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

3.1經(jīng)濟(jì)極限油汽比

依據(jù)現(xiàn)金的收入與支出平衡原則來(lái)計(jì)算經(jīng)濟(jì)極限油汽比，根據(jù)勝利油田熱采井投資成本構(gòu)成、噸油操作費(fèi)用計(jì)算當(dāng)原油價(jià)格為50美元/桶，噸油操作成本費(fèi)為900元/噸時(shí)，熱采（蒸汽驅(qū)）經(jīng)濟(jì)極限油汽比為0.1，采用油汽比0.1作為蒸汽驅(qū)的經(jīng)濟(jì)極限油汽比。

3.2經(jīng)濟(jì)極限可采儲(chǔ)量

根據(jù)油田該區(qū)塊館陶組油藏已投產(chǎn)水平井的各項(xiàng)成本和費(fèi)用，采用靜態(tài)法計(jì)算出不同油價(jià)下水平井的熱采經(jīng)濟(jì)極限累積產(chǎn)油量。

4 蒸汽驅(qū)技術(shù)界限優(yōu)化

4.1開(kāi)發(fā)方式

運(yùn)用數(shù)值模擬技術(shù)，優(yōu)化對(duì)比了反五點(diǎn)井網(wǎng)條件下蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)的開(kāi)發(fā)效果。預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，在反五點(diǎn)井網(wǎng)條件下，蒸汽吞吐到底累積產(chǎn)油量1.387萬(wàn)噸，累計(jì)注汽2.7×10m3，采收率僅為14%。對(duì)比相同井網(wǎng)條件下吞吐+蒸汽驅(qū)的采收率可達(dá)27.1%，蒸汽吞吐提高13%。吞吐后轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)可大幅度提油藏高采收率。

4.2井網(wǎng)形式

由于該塊目前已投產(chǎn)的生產(chǎn)井采用了交錯(cuò)型井網(wǎng)進(jìn)行部署，因此在此基礎(chǔ)上接下來(lái)的轉(zhuǎn)汽驅(qū)井網(wǎng)設(shè)計(jì)了反五點(diǎn)交錯(cuò)井網(wǎng)和反七點(diǎn)交錯(cuò)井網(wǎng)進(jìn)行數(shù)模優(yōu)化。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算，在兩種不同的井網(wǎng)形式下，汽驅(qū)階段的油汽比相差不大，但是反五點(diǎn)井網(wǎng)的采收率和凈采油量明顯高于反七點(diǎn)井網(wǎng)。因此，優(yōu)選了反五點(diǎn)井網(wǎng)作為蒸汽吞吐后的轉(zhuǎn)驅(qū)井網(wǎng)形式。

4.3轉(zhuǎn)驅(qū)時(shí)機(jī)

對(duì)于中、深層稠油油藏，選擇最佳的轉(zhuǎn)驅(qū)時(shí)機(jī)非常重要。在轉(zhuǎn)驅(qū)時(shí)機(jī)優(yōu)化中，主要考慮了轉(zhuǎn)驅(qū)時(shí)的油藏壓力和井間的熱連通性，優(yōu)化了反五點(diǎn)井網(wǎng)下，不同轉(zhuǎn)驅(qū)時(shí)機(jī)的開(kāi)發(fā)效果。綜合考慮汽驅(qū)階段油汽比、采收率和凈采油量等因素，推薦在蒸汽吞吐4周以后進(jìn)行轉(zhuǎn)驅(qū)，累積產(chǎn)油量達(dá)到2.66萬(wàn)噸，采收率27.1%，凈采油量為2.05萬(wàn)噸，生產(chǎn)效果最好。此時(shí)的油藏平均壓力只有52MPa，滿足蒸汽驅(qū)要求。因此，推薦在第4周以后轉(zhuǎn)汽驅(qū)開(kāi)發(fā)效果最好。

4.4轉(zhuǎn)驅(qū)方式

通過(guò)對(duì)該區(qū)塊相鄰的斷塊歷年水侵趨勢(shì)分析，邊水主要沿低壓、高滲帶竄入，具有明顯的方向性。結(jié)合該區(qū)塊實(shí)際建立了邊水油藏模型。利用概念模型，優(yōu)化了三種不同的帶有邊水的井網(wǎng)類(lèi)型，綜合分析任務(wù)中間一排轉(zhuǎn)汽驅(qū)井，兩側(cè)為生產(chǎn)井（生產(chǎn)井靠近邊水）的方案生產(chǎn)效果最理想，采收率達(dá)到31.2%，凈采油量達(dá)到5.08萬(wàn)噸。

4.5注采參數(shù)

通過(guò)對(duì)該區(qū)塊館陶組的數(shù)值模擬優(yōu)化研究，確定了一下主材參數(shù)指標(biāo)：

注汽干度。在反五點(diǎn)井網(wǎng)條件下，數(shù)值模擬分析優(yōu)化結(jié)果：注汽干度越高，采收率越高，凈采油量也越大。對(duì)于該塊這種薄層，中、深層稠油油藏蒸汽驅(qū)時(shí)，由于油藏深，油層中熱損失大，低干度蒸汽很容易變成熱水，因此在生產(chǎn)中應(yīng)盡量提高蒸汽干度。

注汽速度。蒸汽注入速度影響著蒸汽驅(qū)的采收率。模型中分別優(yōu)化了注汽速度為3t/h4th、5/h、6th和7t/h對(duì)采收率的影響。數(shù)模結(jié)果表明：隨著注汽速度的增大，采收率增大，凈采油量增高。但注汽速度增大到一定值時(shí)（注汽速度為7th）時(shí)，凈采油量不增反降。綜合考慮油汽比、凈采油量等因素，在該塊推薦的注汽速度在5～6t/h。

注汽壓力。數(shù)值模擬優(yōu)化了同一注汽速度（6t/h）下，注汽壓力為14MPa、10MPa和8MPa下的地層吸氣量以及生產(chǎn)效果。優(yōu)化結(jié)果表明：不同注汽壓力下的累積采油量、采收率和凈采油量相差不大。雖然壓力從14MPa到8MPa有所降低，但地層都能保證一定的吸氣量。因此，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備滿足要求的條件下，推薦的注汽壓力為8MPa。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)比蒸汽驅(qū)篩選標(biāo)準(zhǔn)，該塊具備轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)潛力，根據(jù)數(shù)模優(yōu)化結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)已鉆井資料，推薦在蒸汽吞吐后轉(zhuǎn)為反五點(diǎn)井網(wǎng)開(kāi)發(fā)方式進(jìn)行蒸汽驅(qū)開(kāi)發(fā)。相同井網(wǎng)條件下，吞吐后轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)比蒸汽吞吐到底采收率可提高13%，結(jié)合轉(zhuǎn)驅(qū)壓力及井間熱連通情況，合理轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)時(shí)機(jī)為吞吐四周后轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)生產(chǎn)。轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)方式為靠近邊水的一側(cè)為生產(chǎn)井，采收率較高，蒸汽驅(qū)階段井底蒸汽干度在0.4以上，注汽速度保持在5～6th，采注比保持1.2，在蒸汽驅(qū)階段注汽壓力可以有所降低，推薦為8MPa，形成了深層稠油油藏水平井蒸汽驅(qū)經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策界限。數(shù)值模擬表明該塊水平井轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)提高采收率17.6%，最終采收率可達(dá)到31.6%。

作者簡(jiǎn)介：

馮斌斌（1986-），河北霸州人，大學(xué)本科，注汽技術(shù)服務(wù)中心河口注汽大隊(duì)注汽一隊(duì)。