直井-水平井SAGD低物性段酸壓對(duì)提高采收率幅度研究

周志軍 暴赫

摘 ? ? ?要：在遼河油田超稠油油藏SAGD開(kāi)發(fā)后期，受低物性段隔夾層阻擋作用，蒸汽腔發(fā)育遲緩、縱向擴(kuò)展受限導(dǎo)致產(chǎn)量下降。針對(duì)這一問(wèn)題，可采用直井輔助水平井SAGD開(kāi)發(fā)和對(duì)低物性段酸壓等手段改善滲透率、促使蒸汽突破低物性段從而進(jìn)一步提高采收率。本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)建立數(shù)值模型，采用正交設(shè)計(jì)法分析不同裂縫參數(shù)對(duì)產(chǎn)能的影響順序，依次為裂縫長(zhǎng)度、裂縫數(shù)量、裂縫寬度、裂縫間距。同時(shí)采用控制變量法分析不同裂縫參數(shù)對(duì)產(chǎn)能的影響并優(yōu)選出適合目標(biāo)區(qū)塊的最佳裂縫參數(shù)，裂縫長(zhǎng)度160 m，裂縫數(shù)量5條，裂縫寬度9 mm，裂縫間距90 m。并對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行了模擬預(yù)測(cè)，結(jié)果表明：目標(biāo)區(qū)塊累計(jì)產(chǎn)油量增加5 928.6 t，采收率提高12.2%，累計(jì)油氣比達(dá)到0.228，含水率平均降低8%～12%，研究成果對(duì)直井輔助水平井SAGD低物性段開(kāi)發(fā)和提高后期采收率提供了理論指導(dǎo)。

關(guān) ?鍵 ?詞：SAGD;低物性段;直井水平井;裂縫參數(shù);正交設(shè)計(jì);參數(shù)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TE 341 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ?文章編號(hào)： 1671-0460（2020）08-1745-05

Abstract： In the late stage of the SAGD development of super-heavy oil reservoir in Liaohe oilfield， due to the blocking effect of low-physical interlayer， the steam chamber was stunted and the vertical expansion was limited， resulting in the production decline. To solve this problem， vertical Wells can be used to assist the development of SAGD in horizontal wells and acid fracturing in low physical properties section to improve permeability and promote steam breakthrough in low physical properties section so as to further enhance recovery. In this paper， a numerical model was established based on the field data， and the influence order of different fracture parameters on productivity was analyzed by using the orthogonal design method， which was fracture length， fracture number， fracture width and fracture spacing. At the same time， the control variable method was used to analyze the influence of different fracture parameters on productivity and to optimize the optimal fracture parameters suitable for the target block. The optimal fracture parameters were determined as follows： the fracture length 160 m， the number of fractures 5， the width of fractures 9 mm， and the spacing of fractures 90 m. The results showed that the cumulative oil production in the target block increased by 5 928.6 t， the recovery rate increased by 12.2%， the cumulative oil/gas ratio reached 0.228， and the water content decreased by 8%～12% on average. The research results provide theoretical guidance for the SAGD development of low-physical section and the improvement of the recovery rate in the later period.

Key words： Steam assisted gravity drainage; Low physical property segment; Vertical well and horizontal well; Fracture parameters; Orthogonal design; Parameter optimization

遼河油田屬超稠油油藏，同時(shí)存在低物性段，原油黏度高、凝固點(diǎn)高、埋藏淺、地層溫度低，初期采用蒸汽吞吐方式進(jìn)行開(kāi)采。隨著吞吐周期的增加油井暴露出許多問(wèn)題，如產(chǎn)量遞減快、油氣比低等特點(diǎn)，轉(zhuǎn)水平井輔助SAGD后蒸汽腔突破低物性段，產(chǎn)量得到提升，但后期含水較高，開(kāi)發(fā)效果變差，隨后開(kāi)展了直井輔助水平井SAGD開(kāi)發(fā)低物性段方面的研究，取得初步成效。但是目前國(guó)內(nèi)外對(duì)開(kāi)發(fā)參數(shù)優(yōu)化的研究主要采用單變量控制法，不能得出各因素對(duì)生產(chǎn)結(jié)果的影響順序，難以準(zhǔn)確地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)及后期進(jìn)行措施調(diào)控[1-7]。因此在進(jìn)行單變量控制分析前，還需采用正交設(shè)計(jì)法研究各因素對(duì)生產(chǎn)結(jié)果的影響敏感性，確定合理的優(yōu)化措施以提高開(kāi)發(fā)效果[8-11]。本文首先結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)建立數(shù)值模型，采用正交設(shè)計(jì)法和方差分析得到裂縫參數(shù)對(duì)井組產(chǎn)能敏感性大小和影響順序，然后以采收率和累計(jì)油氣比優(yōu)選出最佳裂縫參數(shù)并進(jìn)行了方案預(yù)測(cè)，優(yōu)化效果較好，為直井輔助水平井超稠油SAGD開(kāi)發(fā)及提高采收率提供了理論指導(dǎo)。

1 ?SAGD模型建立

以遼河油田杜84塊為目標(biāo)區(qū)塊建立模型，采取1口水平井生產(chǎn)、4口直井注氣的布井方式，水平井段長(zhǎng)500 m，距油層底部14 m，與直井間距為 40 m，直井間距為60 m。模型網(wǎng)格劃分如下：X方向?yàn)?5 m×60=900 m，Y方向?yàn)? m×40=200 m，Z方向?yàn)? m×35=35 m，總網(wǎng)格數(shù)60×40×35=84 000個(gè)。目標(biāo)區(qū)塊低物性段平均滲透率為200 mD，酸壓后閉合裂縫的滲透率達(dá)到350 mD，模擬計(jì)算的熱物性參數(shù)取值見(jiàn)表1。

2 ?正交分析下裂縫參數(shù)對(duì)SAGD產(chǎn)能的影響

2.1 ?正交設(shè)計(jì)因素及水平確定

正交設(shè)計(jì)是將所選因素合理安排，進(jìn)行最少次數(shù)試驗(yàn)的同時(shí)保證結(jié)論的準(zhǔn)確性，用直觀分析與方差分析得到各因素影響關(guān)系[12-16]。

通過(guò)極差能夠得出各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響大小和順序，R越大，表示該因素對(duì)試驗(yàn)影響越大，R越小則影響越小。

直觀分析法可確定各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響大小和最優(yōu)取值，但不能判斷出影響的顯著程度及區(qū)分主、次要影響因素，但方差分析可以做到?？紤]因素和誤差引起的變異，方差的求解步驟如下：

2.3 ?正交試驗(yàn)結(jié)果分析

直觀分析結(jié)果如表4所示。

由表4可知，4種因素的極差排序?yàn)椋毫芽p長(zhǎng)度>裂縫數(shù)量>裂縫寬度>裂縫間距，裂縫長(zhǎng)度對(duì)低物性段產(chǎn)能影響程度最大，裂縫數(shù)量次之，裂縫寬度和裂縫間距影響相對(duì)稍小。方差分析結(jié)果見(jiàn)表5。

經(jīng)查閱得知：F0.1（2，8）=9.37，F(xiàn)0.05（2，8）=19.37，F(xiàn)0.01（2，8）=99.36[17-22]。根據(jù)上述規(guī)律對(duì)正交結(jié)果分析可知，4種因素的顯著程度依次為裂縫長(zhǎng)度、裂縫數(shù)量、裂縫寬度、裂縫間距。兩種分析方法得到影響因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果作用程度和順序一致，從試驗(yàn)結(jié)果角度說(shuō)明設(shè)計(jì)的正交試驗(yàn)是合理的。

3 ?裂縫參數(shù)優(yōu)化

在原模型上以采收率和累計(jì)油氣比為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)SAGD裂縫參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

對(duì)裂縫長(zhǎng)度優(yōu)化時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)資料利用軟件依次模擬40～200 m共5個(gè)方案，設(shè)定裂縫數(shù)量為3條、裂縫寬度為8 mm、裂縫間距為60 m，時(shí)間為3年，模擬結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，采收率和累計(jì)油氣比隨著裂縫長(zhǎng)度的增加而變大，但當(dāng)裂縫長(zhǎng)度超過(guò)160 m后二者均不再增加，而且裂縫長(zhǎng)度增加的同時(shí)也伴隨施工成本的增加，因此最佳裂縫長(zhǎng)度應(yīng)選用160 m。

對(duì)裂縫井?dāng)?shù)量?jī)?yōu)化時(shí)，分別模擬1～7條共7個(gè)方案，設(shè)定裂縫長(zhǎng)度為160 m、裂縫寬度為8 mm、裂縫間距為60 m，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，采收率和累計(jì)油氣比隨著裂縫數(shù)量增加不斷變大，但當(dāng)裂縫數(shù)量超過(guò)5條后，二者幾乎不再增加，因此最佳裂縫數(shù)量應(yīng)選5條。

對(duì)裂縫寬度優(yōu)化時(shí)，分別模擬7～11 mm共5個(gè)方案，設(shè)定裂縫長(zhǎng)度為160 m、裂縫數(shù)量為5條、裂縫間距為60 m，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，采收率和累計(jì)油氣比隨著裂縫寬度增加而增大，當(dāng)裂縫寬度超過(guò)9 mm后，采收率增長(zhǎng)不大且累計(jì)油氣比不再變化，因此最佳裂縫寬度應(yīng)選9 mm。

對(duì)裂縫間距優(yōu)化時(shí)，分別模擬30～120 m共4個(gè)方案，設(shè)定裂縫長(zhǎng)度為160 m、裂縫數(shù)量為5條、裂縫寬度為9 mm，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，采收率和累計(jì)油氣比隨著裂縫間距增加而增大，當(dāng)裂縫間距超過(guò)90 m后二者增長(zhǎng)變緩，考慮到裂縫間距太大會(huì)影響裂縫數(shù)量而太小會(huì)影響產(chǎn)量，因此最佳裂縫間距選為90 m。

4 ?裂縫優(yōu)化方案預(yù)測(cè)及分析

優(yōu)化方案為裂縫長(zhǎng)度160 m，裂縫數(shù)量5條，裂縫寬度9 mm，裂縫間距90 m。利用原模型進(jìn)行預(yù)測(cè)10年，目標(biāo)區(qū)塊在實(shí)施參數(shù)優(yōu)化后累計(jì)產(chǎn)油量增加5 928.6 t，SAGD采收率達(dá)到52.9%，較之前提高了12.2%，累計(jì)油氣比達(dá)到0.228，含水率平均降低8%～12%，提高采收率效果較好。

圖5為低物性段實(shí)施優(yōu)化前后各模擬層采出程度對(duì)比結(jié)果表征圖，其中低物性段在第14小層。

由圖5可知，低物性段優(yōu)化前 SAGD 的開(kāi)發(fā)效果不理想，優(yōu)化后對(duì) SAGD 改善作用較大。實(shí)施優(yōu)化前上部各模擬層采出程度較小，趨勢(shì)為隨層數(shù)增加而增大，優(yōu)化后上部各小層采出程度增幅較大，說(shuō)明原油受熱充分使黏度降低更易流動(dòng)。下部油層受到高溫蒸汽超覆作用影響使原油受熱更充分，因重力的存在更易流向生產(chǎn)井被采出。對(duì)低物性段采取酸壓措施，注入的蒸汽能夠通過(guò)裂縫與上部油層進(jìn)行交換作用又可以通過(guò)周圍無(wú)夾層區(qū)域進(jìn)行熱流交換，波及面積增大，驅(qū)油效率提高，促使蒸汽腔垂向發(fā)育使蒸汽突破低物性段，且隨著油田開(kāi)發(fā)的進(jìn)行，原油黏度逐漸降低從而能夠更加高效地流向井底被采出，提高了油田儲(chǔ)量的動(dòng)用效果，有利于直井輔助水平井SAGD的開(kāi)發(fā)。

5 ?結(jié) 論

1）根據(jù)正交設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)出16個(gè)方案，運(yùn)用直觀分析和方差分析得出不同裂縫參數(shù)對(duì)SAGD產(chǎn)能影響順序，依次為裂縫長(zhǎng)度、裂縫數(shù)量、裂縫寬度、裂縫間距。

2）以采收率和累計(jì)油氣比為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)目標(biāo)區(qū)塊裂縫參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，應(yīng)用控制變量法得出目標(biāo)區(qū)塊最佳裂縫參數(shù)依次為：裂縫長(zhǎng)度160 m，裂縫數(shù)量5條，裂縫寬度9 mm，裂縫間距90 m。

3）對(duì)裂縫參數(shù)優(yōu)化后的方案進(jìn)行了預(yù)測(cè)，目標(biāo)區(qū)塊累計(jì)產(chǎn)油量增加5 928.6 t，采收率達(dá)到52.9%，累計(jì)油氣比達(dá)到0.228，含水率平均降低8%～12%，提高采收率效果較好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王江濤，熊志國(guó)，張家豪，等.直井輔助雙水平井SAGD及其動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù)[J].斷塊油氣田，2019，26（6）：784-788.

[2] 王猛，王國(guó)棟.SAGD開(kāi)發(fā)中低物性段改造措施研究[J].特種油氣藏，2014，21（3）：104-106.

[3] 李朋，張艷玉，陳會(huì)娟，等.井間泥巖夾層物性參數(shù)對(duì)蒸汽輔助重力驅(qū)油的影響[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，38（6）：32-38.

[4] 范坤，朱文卿，周代余，等.隔夾層對(duì)巨厚砂巖油藏注氣開(kāi)發(fā)的影響——以塔里木盆地東河1油田石炭系油藏為例[J].石油學(xué)報(bào)，2015，36（4）：475-481.

[5] 李巍，劉永建.提高直井與水平井組合SAGD泄油速率技術(shù)研究[J].石油鉆探技術(shù)，2016，44（2）：87-92.

[6] 夏竹，張婷婷，張勝，等.水平井參與下的油藏隔夾層描述技術(shù)及應(yīng)用[J].石油與天然氣地質(zhì)，2018，39（6）：1293-1304.

[7] 陶亮，李凌鐸，袁玉曉，等.超稠油非均質(zhì)油藏直井-水平井SAGD精細(xì)化調(diào)控研究[J].特種油氣藏，2018，25（2）：80-84.

[8] 蔣海，楊兆中，胡月華，等.凝析氣藏循環(huán)注氣參數(shù)優(yōu)化研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，24（2）：54-56.

[9] 毛英雄.特低滲透油藏水平井整體壓裂裂縫參數(shù)優(yōu)化[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，16（3）：43-47.

[10]楊兆中，陳倩，李小剛，等.鄂爾多斯盆地低滲透致密砂巖氣藏水平井分段多簇壓裂布縫優(yōu)化研究[J].油氣地質(zhì)與采收率，2019，26（2）：120-126.

[11]何鑫.致密油水平井壓裂數(shù)值模擬及裂縫參數(shù)優(yōu)化[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2018，37（3）：158-162.

[12] 趙春艷，趙廷峰.低滲透油藏整體壓裂井裂縫參數(shù)優(yōu)化研究[J].油氣藏評(píng)價(jià)與開(kāi)發(fā)，2017，7（5）：50-53.

[13]桑林翔，姜丹，劉名，等.重32井區(qū)SAGD開(kāi)發(fā)階段生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化[J].特種油氣藏，2016，23（1）：96-99.

[14]劉名，姜丹，李婷，等.風(fēng)城油田水平井輔助SAGD技術(shù)參數(shù)優(yōu)化[J].特種油氣藏，2017，24（4）：122-126.

[15]霍進(jìn)，桑林翔，劉名，等.風(fēng)城油田蒸汽輔助重力泄油啟動(dòng)階段注采參數(shù)優(yōu)化[J].新疆石油地質(zhì)，2015，36（2）：191-194.

[16]石蘭香，李秀巒，馬德勝，等.SAGD開(kāi)發(fā)中突破夾層技術(shù)對(duì)策研究[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2017，31（5）：1079-1087.

[17]巴忠臣，張?jiān)?，趙長(zhǎng)虹，等.超稠油直井水平井組合蒸汽驅(qū)參數(shù)優(yōu)化[J].特種油氣藏，2017，24（1）：133-137.

[18]張文，劉賽，李占東，等.特低滲透油田水平井壓裂產(chǎn)能參數(shù)優(yōu)化研究[J].當(dāng)代化工，2015，44（9）：2221-2223.

[19]李凌川，劉威，張永春，等.東勝氣田錦58井區(qū)壓裂施工參數(shù)優(yōu)化[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2020，39（2）：48-55.

[20]陳作，何青，王寶峰，等.大牛地氣田長(zhǎng)水平段水平井分段壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2013，41（6）：82-85.

[21]龍禹，劉德華，胡泊.強(qiáng)非均質(zhì)性砂巖油藏注水開(kāi)發(fā)參數(shù)優(yōu)化分析[J].當(dāng)代化工，2019，48（4）：782-786.

[22]王飛，齊銀，達(dá)引朋，等.超低滲透油藏老井寬帶體積壓裂縫網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化[J].石油鉆采工藝，2019，41（5）：643-648.