L 塊特深層稠油油藏火驅(qū)數(shù)值模擬研究

吳迪楠

（中油遼河油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，遼寧 盤(pán)錦 124010）

L 塊特稠油油藏于1996 年采用蒸汽吞吐方式開(kāi)發(fā)，2004 年后主體部位油藏壓力大幅度降低，產(chǎn)能建設(shè)井位不足，區(qū)塊的產(chǎn)能接替方式不明確，油藏的年產(chǎn)規(guī)模出現(xiàn)了遞減趨勢(shì)；2013～2014 年開(kāi)展直井和水平井蒸汽驅(qū)試驗(yàn)各1 個(gè)井組，由于埋藏較深，井底干度相對(duì)較低，水平井蒸汽驅(qū)開(kāi)發(fā)效果不理想，后期停注。目前全塊采用蒸汽吞吐方式開(kāi)發(fā)，采出程度高達(dá)20.2%，繼續(xù)提高采收率較難?；馃蛯邮浅碛吞岣卟墒章始夹g(shù)之一[1-5]，目前在國(guó)內(nèi)僅遼河油田和新疆油田工業(yè)化實(shí)施，其他油田處于先導(dǎo)試驗(yàn)階段。工業(yè)化實(shí)施區(qū)塊均為淺層- 中深層互層狀油藏，特深層厚層塊狀油藏火驅(qū)開(kāi)發(fā)采用多井型配合，常規(guī)直井火驅(qū)開(kāi)發(fā)尚處于研究及現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)試驗(yàn)階段；L 塊歷經(jīng)25 年蒸汽吞吐開(kāi)發(fā)，地下油水分布規(guī)律認(rèn)識(shí)不清，本次研究采用數(shù)值模擬方法，對(duì)于吞吐后轉(zhuǎn)火驅(qū)開(kāi)發(fā)稠油油藏[6-9]采用直井網(wǎng)火驅(qū)進(jìn)行油藏工程設(shè)計(jì)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)火驅(qū)實(shí)施與操作。

1 火驅(qū)數(shù)值模型的建立及歷史擬合

1.1 數(shù)值模型建立

火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)?zāi)M區(qū)域選擇區(qū)塊邊部，包括17 口直井，1口水平井。平面上劃分為23× 32=736 的均勻網(wǎng)格系統(tǒng)，網(wǎng)格平面步長(zhǎng)均為20m；縱向上根據(jù)該區(qū)域的油層發(fā)育狀況和射孔情況劃分為32 個(gè)層，模擬計(jì)算研究區(qū)域的開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)，整個(gè)區(qū)域網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)23552。

1.2 參數(shù)的選取

1.2.1 靜態(tài)地質(zhì)參數(shù)

模型中所有井的靜態(tài)地質(zhì)參數(shù)均按二次測(cè)井解釋結(jié)果給出，通過(guò)插值給網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)賦值。含油飽和度值按照儲(chǔ)量計(jì)算取0.65。為保證模型正常運(yùn)算，本次研究將實(shí)際數(shù)據(jù)中孔滲等異常點(diǎn)進(jìn)行必要的處理。

圖1 三維孔隙度模型圖

圖2 S 塊火驅(qū)井組厚度與日產(chǎn)油關(guān)系曲線

1.2.2 粘溫及相滲曲線

原油粘溫曲線取自試驗(yàn)區(qū)相鄰直井實(shí)測(cè)結(jié)果，相滲曲線根據(jù)試驗(yàn)室測(cè)區(qū)結(jié)果進(jìn)行微調(diào)與區(qū)塊原始情況相匹配。

1.3 歷史擬合

擬合指標(biāo)達(dá)到精度要求且趨勢(shì)正確，試驗(yàn)區(qū)地質(zhì)儲(chǔ)量、累產(chǎn)油、累產(chǎn)水?dāng)M合誤差分別為0.42%、-3.64%、3.29%，83%單井累產(chǎn)擬合誤差在5%以內(nèi)，擬合結(jié)束時(shí)整體油層壓力在2～4 MPa之間，與測(cè)試結(jié)果相近，高精度的歷史擬合為火驅(qū)參數(shù)優(yōu)選提供了保障，如表1。

表1 模型歷史擬合結(jié)果

根據(jù)歷史擬合得到的壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、含油飽和度場(chǎng)、含水飽和度場(chǎng)建立火驅(qū)數(shù)值模型。模型中將油劃分為重質(zhì)、中質(zhì)和輕質(zhì)3 個(gè)組分，將注入的空氣劃分氮?dú)夂脱鯕? 個(gè)組分，水按1個(gè)組分考慮?；馃齼?yōu)化研究模型為3 維3 相6 組分模型?？紤]到火燒模型計(jì)算耗時(shí)較長(zhǎng)，本次研究提取一個(gè)近似九點(diǎn)井組進(jìn)行研究，原始地質(zhì)儲(chǔ)量20.7 萬(wàn)噸，剩余地質(zhì)儲(chǔ)量17.4 萬(wàn)噸。

2 火驅(qū)油藏工程設(shè)計(jì)

2.1 開(kāi)發(fā)層系劃分

2.1.1 厚層塊狀油藏應(yīng)選擇合理的厚度作為一個(gè)開(kāi)發(fā)單元，從而減緩火線超覆，提高縱向動(dòng)用程度，因而需要進(jìn)行層系內(nèi)火驅(qū)層段厚度優(yōu)化。

2.1.1.1 相似區(qū)塊厚層火驅(qū)物模研究結(jié)果表明，降低火驅(qū)開(kāi)發(fā)厚度能夠減緩火線超覆，提高采出程度。油層厚度20m，燃燒前緣在縱向較均勻推進(jìn)，采出程度為64.7%，油層厚度60m 時(shí)采出程度為21.4%。

圖3 不同注采井網(wǎng)示意圖

2.1.1.2 鄰塊現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，隨火驅(qū)油層厚度減小，開(kāi)發(fā)效果變好。S 塊為塊狀普通稠油油藏。2010 年進(jìn)行火驅(qū)試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，隨火驅(qū)井組層段厚度減小，開(kāi)發(fā)效果得到改善。

2.1.1.3 數(shù)模研究結(jié)果火驅(qū)層段厚度在20～25m 取得較好開(kāi)發(fā)效果。

數(shù)模研究結(jié)果表明，隨著火驅(qū)層段厚度遞增，空氣油比總體呈遞增趨勢(shì)；而采出程度在油層厚度20～25m 達(dá)到最高，超過(guò)25m 后迅速下降。從剩余油飽和度分布情況來(lái)看，火驅(qū)層段厚度過(guò)大或過(guò)小，均無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)油層的有效動(dòng)用，綜上所述，L 塊火驅(qū)最佳厚度層段為20～25m。

2.1.2 以L 塊地質(zhì)特征為基礎(chǔ)，綜合考慮油層發(fā)育情況、隔層分布狀況、火驅(qū)最佳厚度及油層剩余油分布的特點(diǎn)，確定L塊細(xì)分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三套開(kāi)發(fā)層系進(jìn)行火驅(qū)開(kāi)發(fā)，劃分依據(jù)如下：

2.1.2.1 L 塊Ⅳ+Ⅴ+Ⅵ段水侵嚴(yán)重，油水分布復(fù)雜，有待于進(jìn)一步深化研究，本次劃分暫時(shí)未考慮。

2.1.2.2Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ砂巖組油層厚度適中，適合單獨(dú)開(kāi)發(fā)

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ砂巖組油層有效厚度分別為25.6m、28m、28.4m，可以滿足火驅(qū)最佳厚度范圍。

2.1.2.3Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ砂巖組剩余儲(chǔ)量較大，剩余地質(zhì)儲(chǔ)量總和占區(qū)塊剩余地質(zhì)儲(chǔ)量的70%，具備分層系開(kāi)發(fā)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

為降低經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)避免燃燒帶的油重新飽和，應(yīng)由上至下逐層開(kāi)發(fā)，因此本次方案設(shè)計(jì)只針對(duì)Ⅰ砂巖組進(jìn)行。

2.2 注采井網(wǎng)優(yōu)選

目前的70m 井距正方形井網(wǎng)，轉(zhuǎn)為火驅(qū)開(kāi)發(fā)可形成4 種井網(wǎng)形式，其中70× 100m 反九點(diǎn)井網(wǎng)比較適宜L塊火驅(qū)開(kāi)發(fā)，依據(jù)如下：

2.2.1 國(guó)外成功火驅(qū)調(diào)研顯示，火驅(qū)井距以小于100m 為主（表2）。

表2 國(guó)外成功火驅(qū)井網(wǎng)井距調(diào)研統(tǒng)計(jì)表

2.2.2 構(gòu)造平緩，區(qū)塊地層傾角為4～15° ，適合面積井網(wǎng)開(kāi)發(fā)。

2.2.3 數(shù)模研究表明：70× 100m反九點(diǎn)井網(wǎng)具有采出程度高、調(diào)整靈活的優(yōu)點(diǎn)。

在L 塊現(xiàn)井網(wǎng)井距下考慮了四種注采井網(wǎng)形式：（a）～（d）。

（a）50× 70m 五點(diǎn)井網(wǎng)：5 口注氣井，4 口生產(chǎn)井，注采井?dāng)?shù)比為1:1；

（b）70× 100m 五點(diǎn)井網(wǎng)：1 口注氣井，4 口生產(chǎn)井，注采井?dāng)?shù)比為1:1；

（c）70× 100m 反九點(diǎn)井網(wǎng)：1 口注氣井，8 口生產(chǎn)井，注采井?dāng)?shù)比為1:3；

（d）正對(duì)行列式井網(wǎng)：3 口注氣井，6 口生產(chǎn)井，注采井?dāng)?shù)比為1:1。

模擬結(jié)果表明（表3），采用70× 100m 反九點(diǎn)井網(wǎng)采出程度最高，正對(duì)行列式井網(wǎng)采出程度次之，考慮反九點(diǎn)井網(wǎng)后期調(diào)整比較靈活，推薦初期采用70× 100m 反九點(diǎn)井網(wǎng)火驅(qū)開(kāi)發(fā)，后期根據(jù)油層動(dòng)用情況，適時(shí)轉(zhuǎn)入正對(duì)行列式井網(wǎng)進(jìn)行火驅(qū)開(kāi)發(fā)。

表3 井網(wǎng)優(yōu)化研究的模擬結(jié)果對(duì)比表

2.2.4 相似區(qū)塊S 塊面積火驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)見(jiàn)到效果

S 油藏埋深、油層平均有效厚度、20℃時(shí)原油密度、50℃脫氣原油粘度與L 塊均比較接近。S 塊采用不規(guī)則反九點(diǎn)面積井網(wǎng)進(jìn)行火驅(qū)試驗(yàn)，轉(zhuǎn)驅(qū)后井組產(chǎn)油量保持平穩(wěn)并有所上升：驅(qū)前日產(chǎn)油89.2t/d，平均單井日產(chǎn)油僅1.0t/d；目前日產(chǎn)油118.4t/d，平均單井1.2t/d，分別上升29.2t/d 和0.2t/d；階段產(chǎn)油12.2×104t，階段增油5.6× 104t。

2.3 注采參數(shù)設(shè)計(jì)

2.3.1 初期注氣強(qiáng)度

本次研究分別模擬計(jì)算從50m3/（d·m）到250m3/（d·m）共5種情況下的生產(chǎn)情況，數(shù)模結(jié)果表明，注氣強(qiáng)度在150m3/（d·m）以上時(shí)，溫場(chǎng)發(fā)育情況良好，火驅(qū)前緣推進(jìn)速度在4cm/d 以上，可維持穩(wěn)定燃燒，因此推薦初期注氣強(qiáng)度150m3/（d·m）。

2.3.2 注氣強(qiáng)度月增量

對(duì)注氣強(qiáng)度月增量分別為20、40、60、80、100m3/（d·m）進(jìn)行數(shù)值模擬研究。

模擬結(jié)果表明，注氣強(qiáng)度月遞增量增加，采出程度呈上升趨勢(shì)，空氣油比保持穩(wěn)定。當(dāng)注氣強(qiáng)度月遞增量在60m3/（d·m）以上時(shí)，采出程度增幅變緩，因此推薦單井注氣強(qiáng)度月遞增量為60m3/（d·m）。

2.3.3 最大注氣強(qiáng)度

應(yīng)用數(shù)值模擬方法對(duì)最大注氣強(qiáng)度進(jìn)行了研究，包括250、500、750、1000、1250 m3/（d·m）五種最大注氣強(qiáng)度方案。模擬結(jié)果表明，隨著最大注氣強(qiáng)度的增加，空氣油比呈上升趨勢(shì)，當(dāng)最大注氣強(qiáng)度為750 m3/（d·m）時(shí)，采出程度最高，因此推薦最大注氣強(qiáng)度為750 m3/（d·m）。

2.3.4 采油井最大排液量?jī)?yōu)化研究

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，90%油井產(chǎn)液量小于35m3/d。模擬結(jié)果表明，最大產(chǎn)液量大于15m3/d 對(duì)火驅(qū)效果影響程度較??；因此推薦生產(chǎn)井的最大產(chǎn)液量控制在15m3/d。

3 結(jié)論

3.1 厚層塊狀油藏直井火驅(qū)開(kāi)發(fā)應(yīng)選擇合適厚度進(jìn)行組合，火驅(qū)組合厚度在20～25m，可實(shí)現(xiàn)控制井段內(nèi)油層的有效動(dòng)用，可取得較好開(kāi)發(fā)效果。

3.2 70× 100m 反九點(diǎn)井網(wǎng)具有采出程度高、調(diào)整靈活等特點(diǎn)，后期可根據(jù)燃燒情況適時(shí)轉(zhuǎn)為線性火驅(qū)，擴(kuò)大適時(shí)規(guī)模，提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度。

3.3 初期月注氣強(qiáng)度150m3（/d·m）、月增注氣強(qiáng)度60m3（/d·m）、最大注氣強(qiáng)度750 m3（/d·m）、單井日排液量為15t/d 時(shí)，可促進(jìn)火線持續(xù)穩(wěn)定向前推進(jìn)，保證高溫氧化燃燒狀態(tài)，火驅(qū)開(kāi)發(fā)可取得較好效果。