薄互層稠油火驅(qū)培植高效井研究與實踐

柴 標(biāo)

中國石油遼河油田公司曙光采油廠 遼寧盤錦 124109

火驅(qū)是一種稠油吞吐后期提高采收率的重要方法[1-3]，它具有較強的油藏適應(yīng)性[4-6]。D 斷塊為典型的薄互層稠油油藏，2005 年開展火驅(qū)試驗，截至2019 年底，共有火驅(qū)井組115 個，控制地質(zhì)儲量4575×104t。近年來火驅(qū)高效井培植緩慢，2016 年僅為26 口，占比6%，嚴(yán)重制約著火驅(qū)年產(chǎn)油的增長幅度。通過深入分析高效井的見效特征，明確高效井燃燒特征、見效特點和影響因素，形成了高效井培植技術(shù)，為火驅(qū)進一步增產(chǎn)提供了相應(yīng)的技術(shù)保障。

1 火驅(qū)高效井優(yōu)選研究

高效井是提高采收率、實現(xiàn)少井高效開發(fā)的重要技術(shù)。主要是在開發(fā)過程中，通過精細地質(zhì)研究，發(fā)現(xiàn)剩余油飽和度較高、產(chǎn)量較高、含水較低，并能穩(wěn)定一段時間的井，這一概念最早見于大慶油田[7]。將高效井技術(shù)與火驅(qū)開發(fā)相結(jié)合，以理論研究為依據(jù)，結(jié)合實際開發(fā)，尋找一批符合條件的高效井。

1.1 油藏工程法

普通稠油火驅(qū)開發(fā)分為火線形成上產(chǎn)階段、熱效驅(qū)替穩(wěn)產(chǎn)階段及火線突破遞減階段[8]。目前區(qū)塊處于熱效驅(qū)替穩(wěn)產(chǎn)階段，依據(jù)油藏工程方法計算穩(wěn)產(chǎn)期單井日產(chǎn)油。

假定油相相對滲透率、原油的粘度是含油飽和度和壓力的函數(shù)，油井產(chǎn)量可以由式（1）計算求得。

式中：Qo——日產(chǎn)油，t/ d；

h——油層厚度，m；

k——滲透率，md；

re——供油半徑，m；

rw——油井半徑，m；

Pe——地層壓力，MPa；

Pw——生產(chǎn)井壓力，MPa；

Bo——體積系數(shù)，bbl/ stb。

計算得出，穩(wěn)定燃燒階段單井日產(chǎn)油為2.7t/ d。

1.2 周期吞吐法

由于區(qū)塊實施火驅(qū)后原油改質(zhì)不明顯，仍需注蒸汽改善流動性,結(jié)合周期生產(chǎn)情況，有26 口為火驅(qū)高效井。轉(zhuǎn)驅(qū)前油井平均單井日產(chǎn)油1.3t/ d，年產(chǎn)油421t，轉(zhuǎn)驅(qū)后隨3 年達到高效期，平均單井日產(chǎn)油3.8 t/ d，年產(chǎn)油1077t，油井見尾氣率100%，平均單井尾氣2786m3/ d，CO2含量23.1%，為高溫氧化井，生產(chǎn)特征為火驅(qū)驅(qū)替特征。

2 火驅(qū)高效井特征研究

依據(jù)26 口高效井，運用多種方法明確30 個井組為見效來源。通過研究30 個見效井組特征與平均單井日產(chǎn)油關(guān)系，采用統(tǒng)計規(guī)律提煉的方法，得到高效井組特征。

2.1 油藏地質(zhì)特征

從平面上看，高效井組主要位于水下分流河道方向，占比87%；單井日產(chǎn)油3.2t/ d，對比位于分流間井組高0.4t/ d。滲透率＞1000mD 占比63%，單井日產(chǎn)油3.3t/ d，滲透率＜1000mD 占比37%，單井日產(chǎn)油2.9t/ d。孔隙度＞24%占比47%，單井日產(chǎn)油3.1t/ d，孔隙度＜24%占比53%，單井日產(chǎn)油3.2t/ d，無明顯差距；油層厚度30～50m 之間占比70%，單井日產(chǎn)油3.3t/ d，＜30m 和＞50m分別占比17%，13%，單井日產(chǎn)油2.7t/ d，2.9t/ d；連通系數(shù)＞0.85 占比73%，單井日產(chǎn)油3.2t/ d，對比連通系數(shù)＜0.85 的井組高0.2t/ d。

2.2 驅(qū)替層段特征

2.2.1 單層吸氣研究

吸氣能力與地層系數(shù)具有較強的相關(guān)性，地層系數(shù)高，吸氣能力強，反之亦然。但單層吸氣存在一定的閥門值。統(tǒng)計近年來火驅(qū)測試吸氣剖面成果可以看出（表1），地層系數(shù)＞100md·m 時，油層才吸氣；地層系數(shù)＞600md·m 時，吸氣比例大于50%。因此，確定地層系數(shù)＞100md·m 時，單層開始吸氣；100～600md·m 之間為弱吸氣，＞600md·m 為強吸氣。

表1 不同地層系數(shù)與吸氣層數(shù)統(tǒng)計表

2.2.2 層段吸氣研究

層段吸氣主要受注氣層段厚度和滲透率極差控制。注氣層段長、層數(shù)多或滲透率極差大，均不利于層段均勻吸氣。通過見效井組吸氣厚度與滲透率極差分布關(guān)系發(fā)現(xiàn)，注氣層段厚度控制在10～25m，滲透率極差小于5時，井組分布最密集，占比57%。數(shù)值模擬研究也表明，滲透率極差控制在5 以內(nèi)，吸氣程度均衡。

2.3 操作參數(shù)特征

2.3.1 累注氣量

累注氣量與地層壓力恢復(fù)密切相關(guān)，累注氣量大的區(qū)域地層壓力普遍較高。研究見效井組累注氣量與井組單井日產(chǎn)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，高效井組平均累注氣量為1446×104m3，其中大于1100×104m3的占比74%；日產(chǎn)油3.3t/ d，是小于1100×104m3井組的1.2 倍。因此，確定累注氣量＞1100×104m3為高效井見效基礎(chǔ)。

2.3.2 注氣強度

火驅(qū)注氣主要有為燃燒提供燃料和為原油運移提高驅(qū)動力的作用，注氣強度高、燃燒狀態(tài)好、推進速度快，但存在適宜區(qū)間。研究見效井組注氣強度與井組單井日產(chǎn)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，隨著注氣強度增加，單井日產(chǎn)上升，在300m3/ d·m 左右達到遞增幅度最大值，其后增油幅度逐步減緩；大于800m3/ d·m 以后，基本上無遞增。因此，確定合理的注氣強度在300～800m3/ d·m。

2.3.3 尾排強度研究

合理的排注比是油藏高效開發(fā)的關(guān)鍵，較高的排注比容易導(dǎo)致油藏泄壓，較低的排注比則制約油藏的高效開發(fā)。研究見效井組尾氣強度與井組單井日產(chǎn)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，排注比控制在0.8～1.0 時，單井尾氣排放強度在57～150m3/ d 之間，折合日排尾氣2000～5000m3/ d。研究周期天數(shù)大于600d 生產(chǎn)井生產(chǎn)情況，也表明合理的日排尾氣在2000～5000m3/ d 之間（圖1）。

圖1 周期天數(shù)大于600d 生產(chǎn)井在周期內(nèi)生產(chǎn)曲線圖

依據(jù)上述研究，取得高效井的標(biāo)準(zhǔn)如下：在油藏地質(zhì)方面，沉積應(yīng)位于河道方向，滲透率＞1000mD，油層厚度30～50m，連通系數(shù)＞0.82；在驅(qū)替層段方面，地層系數(shù)＞100md·m，層段組合控制在10～25m，滲透率極差＜5；在操作參數(shù)方面，累注氣量＞1100×104m3，注氣強度在300～800m3/ d·m 之間，日排尾氣在2000～5000m3/ d。

3 火驅(qū)高效井培植實踐

依據(jù)高效井標(biāo)準(zhǔn)，采用對比判別的方法，首先選擇地質(zhì)條件符合井組，分析其驅(qū)替層段、操作參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的差距，以采取相對應(yīng)的措施，培育更多的高效井。

3.1 油藏地質(zhì)判別

依據(jù)高效井油藏地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，對115 個注氣井組的地質(zhì)條件進行深入分析，僅68 個井組具備培育高效井的油藏條件，占比59%。

3.2 驅(qū)替層段優(yōu)化

對具備油藏條件的68 個井組，采取對比識別的方法，明確符合驅(qū)替層段特征的井組，有48 個井組滿足條件。

針對未達標(biāo)20 個井組，開展油層連通狀況研究，分析層段組合存在的差距，采取優(yōu)化射孔、擠灰封層等手段，改善層段組合差異。

（1）優(yōu)化射孔：優(yōu)化射孔主要針對大修內(nèi)襯或更新后的注氣井，復(fù)注射孔時選擇油層發(fā)育連續(xù)、地層系數(shù)＞100md·m 的油層，且保證層段組合控制在10～25m 之間，滲透率極差＜5。

（2）擠灰封層：擠灰封層主要針對井況完好，但生產(chǎn)效果差的井組。通過優(yōu)選油層發(fā)育連續(xù)的砂巖組，對無效注氣井段實施注灰封層，保留油層厚度10～25m，注氣層段內(nèi)層數(shù)1～2 個，保持滲透率級差小于5。

近年來，實施驅(qū)替層段優(yōu)化7 井次，達標(biāo)井組達到55個，對比增加10%。

3.3 動態(tài)調(diào)控優(yōu)化

55 個具備條件井組中，按累注氣量進行分類，僅有30個井組滿足注氣強度＞300m3/ d·m、日排尾氣2000～5000m3/ d，占比55%。

3.3.1 優(yōu)化注入?yún)?shù)

受注入設(shè)備及尾氣處理能力影響，無法滿足全面上調(diào)注氣強度的需求。對不符合高效井地質(zhì)條件井組實施下調(diào)注氣強度至300 m3/ d·m，以維持井組正常燃燒。對55 個具備條件井組實施增注，日注空氣量由35×104m3上升到63×104m3，注氣強度由247m3/ d·m 提高到445m3/ d·m，實現(xiàn)注氣強度全部達標(biāo)。

3.3.2 優(yōu)化尾氣排放

（1）優(yōu)化管柱技術(shù)：針對尾氣排量占井組注入量10%～50%的油井，采取管柱加深、下氣錨等手段，動態(tài)調(diào)控尾氣排放，維持日排尾氣在合理范圍內(nèi)。

（2）氣竄封堵技術(shù)：針對尾氣排量大于井組注入量的50%，造成火線單向突進嚴(yán)重的油井，開展氣竄封堵，抑制單向突進。

（3）酸化壓裂技術(shù)：針對尾氣排量小于井組注入量的10%的油井，實施酸化壓裂，改善油井尾氣排放狀況，加快見到火驅(qū)效果。

近年來，共動態(tài)調(diào)控優(yōu)化117 井次，其中優(yōu)化注入?yún)?shù)55 井次，優(yōu)化尾氣排放62 井次。實施后，達標(biāo)井組達到49 個，對比增加1.6 倍。

4 實施效果

截止到2019 年底，共實施高效井培植55 個井組。從產(chǎn)量指標(biāo)（增幅10%）來看，見效井組數(shù)達到49 個，對比調(diào)整前增加18 個。從燃燒指標(biāo)（CO2＞18%）來看，49 個見效井組中有42 個為高溫氧化燃燒，占比86%。共培育高效井59 口，對比調(diào)整前增加33 口，井?dāng)?shù)占比由6%提高到14%；日產(chǎn)油270t，占比30%，對比調(diào)整前增加16%，平均單井4.6t，帶動了火驅(qū)產(chǎn)量的持續(xù)上升，3 年來累計增油7.6×104t。

5 結(jié)語

（1）沉積位于河道方向，滲透率＞1000mD，油層厚度30～50m，連通系數(shù)＞0.85 的區(qū)域有利于培育出高效井。

（2）周期生產(chǎn)天數(shù)＞300d，周期產(chǎn)油＞1000t 可作為高效井的生產(chǎn)規(guī)律標(biāo)準(zhǔn)。

（3）高效井組需選擇油層發(fā)育連續(xù)、地層系數(shù)＞100md·m 的油層實施射孔，且控制厚度在10～25m 之間，滲透率極差＜5 的層段組合。

（4） 累注氣量＞1100×104m3、注氣強度在300～800m3/ d·m 之間、日排尾氣在2000～5000m3/ d 之間為高效井見效的動態(tài)標(biāo)準(zhǔn)。