王如燕，潘竟軍，陳龍，宋曉，李家燕，陳莉娟

(中石油新疆油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

汽竄通道對注蒸汽開采后期轉(zhuǎn)火驅(qū)生產(chǎn)的影響

王如燕，潘竟軍，陳龍，宋曉，李家燕，陳莉娟

(中石油新疆油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

注蒸汽開發(fā)后期稠油油藏轉(zhuǎn)火驅(qū)生產(chǎn)過程中，汽竄通道是制約火驅(qū)開發(fā)效果的重要因素。通過研究汽竄通道分布、開采特征、火驅(qū)儲層物性變化，結(jié)合火驅(qū)油墻構(gòu)建和運移規(guī)律，全面分析汽竄通道對火驅(qū)生產(chǎn)效果的影響。汽竄通道影響火驅(qū)油墻的構(gòu)建和運移、火驅(qū)見效時間、穩(wěn)產(chǎn)時間以及累計采油量，在火驅(qū)生命周期內(nèi)單井累計采油量小于600t，最終采收率低于10%，大部分的儲量驅(qū)到更遠的井和運移過程中被燒掉，將會降低火驅(qū)試驗的最終采收率。研究結(jié)論應(yīng)用到紅淺1井區(qū)火驅(qū)工業(yè)化方案中，將推進火驅(qū)工業(yè)化高效開發(fā)，也將對同類型油藏的火驅(qū)開發(fā)提供借鑒。

稠油油藏；火驅(qū)；汽竄通道；最終采收率

火燒油層是一種具有明顯技術(shù)優(yōu)勢和潛力的熱力采油方法，具有低能耗、低污染、經(jīng)濟高效和油藏適用范圍廣等特點[1]。國外大多將火驅(qū)技術(shù)應(yīng)用于一次采油過程，近幾年遼河油田、新疆油田針對注蒸汽開發(fā)后期效果變差的稠油油藏，進行了火驅(qū)礦場試驗和工業(yè)化開發(fā)。目前關(guān)于火驅(qū)機理[2，3]、火燒試驗的主要參數(shù)[4～7]以及生產(chǎn)特征和生產(chǎn)效果評價[8～10]有較多的研究。對開發(fā)效果影響因素的研究主要集中在油藏靜態(tài)參數(shù)評價，包括儲層非均質(zhì)性[11]，但對注蒸汽開發(fā)后期轉(zhuǎn)火驅(qū)生產(chǎn)的稠油油藏，注蒸汽形成的汽竄通道對火驅(qū)開發(fā)效果的影響未見報道，因此有必要對其開展研究。筆者以新疆紅山嘴油田紅淺1井區(qū)火驅(qū)試驗為例，利用現(xiàn)場實際的生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，研究汽竄通道對火驅(qū)生產(chǎn)的影響，以期對火驅(qū)效果評價、方案設(shè)計提供依據(jù)，同時，也將對同類型油藏的火驅(qū)開發(fā)提供借鑒。

1 注蒸汽開采汽竄通道分布

圖1 高孔、高滲薄層與汽竄井平面疊合圖

紅山嘴油田紅淺1井區(qū)稠油油藏發(fā)現(xiàn)于1984年，當(dāng)年進行了注蒸汽吞吐試驗。至火驅(qū)試驗前，該區(qū)塊已經(jīng)歷了早期井組試采、蒸汽吞吐規(guī)模開發(fā)、蒸汽驅(qū)試驗及轉(zhuǎn)汽驅(qū)開發(fā)、綜合挖潛和滾動擴邊開發(fā)等5個階段?；痱?qū)前蒸汽驅(qū)開采階段含水率高達96.8%，單井日產(chǎn)油水平低至0.03t，整體效果較差。

紅淺1井區(qū)侏羅系八道灣組(J1b4)砂體內(nèi)部存在物性變化，尤其是塊狀砂體的內(nèi)部存在一些高滲的薄層(見圖1)，呈近NW-SE向土豆?fàn)罘植?。在縱向上，高孔、高滲層主要為薄層狀，厚度在0.3～2m之間，不同高孔、高滲薄層發(fā)育在不同的深度，相互并不連通。

從高孔、高滲薄層條帶平面疊合分布圖(圖1)看，單個薄層分布面積最大的為0.1km2，主要發(fā)育在試驗區(qū)的中部，總體呈東西向延伸。蒸汽驅(qū)開采過程中動態(tài)監(jiān)測資料表明，這些高孔、高滲條帶是汽竄最嚴(yán)重區(qū)域。

2 注蒸汽開采汽竄通道特征

2.1 注蒸汽開采汽竄通道加劇了儲層的非均質(zhì)性

表1 蒸汽開采后汽竄通道井滲透率變化表

紅淺1井區(qū)注蒸汽開采在地層破裂壓力下注汽，注入汽沿高滲薄油層汽竄，形成汽竄通道，造成汽竄通道滲透率大幅度提高?；痱?qū)先導(dǎo)性試驗區(qū)有6口井處在汽竄通道上，火驅(qū)先導(dǎo)性試驗區(qū)示蹤劑監(jiān)測解釋滲透率結(jié)果(見表1)表明，汽竄井滲透率變化較大。

注蒸汽開采后汽竄井滲透率大幅度增加，滲透率變化率均在200%以上，大大加劇了儲層的非均質(zhì)性。對比老井h2057和更新井h2057A測井解釋孔隙度和滲透率變化，更新井h2057A井滲透率變異系數(shù)、滲透率突進系數(shù)、滲透率級差、滲透率均質(zhì)系數(shù)較老井h2057井非均質(zhì)程度增強(見表2)。

表2 蒸汽開采后汽竄通道井儲層非均質(zhì)參數(shù)變化表

2.2 注蒸汽開采汽竄通道井含水上升快

由于汽竄井存在高滲通道，注蒸汽開采時，注入蒸汽沿高滲通道快速滲流。試驗區(qū)1992年1月開始注蒸汽吞吐，到1997年5月轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)開采，試驗區(qū)吞吐含水率上升到86.6%，汽竄井吞吐含水率先上升到92.1%，汽竄井含水率高于試驗區(qū)5.5個百分點(圖2、3)。1998年12月蒸汽驅(qū)階段結(jié)束，試驗區(qū)含水率90.1%，汽竄井含水率96.5%，汽竄井蒸汽驅(qū)階段含水上升率為3.5%，高于試驗區(qū)含水上升率(2.0%)1.5個百分點，汽竄井含水率上升較快。

圖2 試驗區(qū)注蒸汽開采生產(chǎn)曲線 圖3 試驗區(qū)汽竄井注蒸汽開采生產(chǎn)曲線

2.3 注蒸汽開采汽竄通道井采出程度低

試驗區(qū)注蒸汽開采累計采油量為8.14×104t，階段采出程度為26.9%，而汽竄井注蒸汽開采單井累計采油量為0.18×104～0.32×104t，階段采出程度為11.9%～19.1%，平均為14.1%，低于試驗區(qū)采出程度12.8個百分點。由于儲層非均質(zhì)性的影響，汽竄井注蒸汽開采過程中只有高滲薄層儲量動用，大部分中滲油層和低滲油層的儲量滯留在地下。

3 汽竄通道對火驅(qū)生產(chǎn)的影響

根據(jù)一維燃燒管物理模擬燃燒試驗及結(jié)果分析可知，隨著試驗溫度增加和時間的延長，砂巖、砂礫巖儲層孔隙度和滲透率都有增加的趨勢?，F(xiàn)場試驗火驅(qū)燃燒過的油層電阻率發(fā)生巨大變化(表3)，火驅(qū)前后儲層孔隙度和滲透率變化規(guī)律為泥巖孔隙度和滲透率略有增加，泥質(zhì)砂巖孔隙度增加5%～8%，滲透率略有降低；砂巖孔隙度增加3%～5%，滲透率增加29%；砂礫巖孔隙度增加11.4%，滲透率增加733%，火驅(qū)前后儲層物性變化將導(dǎo)致汽竄通道對火驅(qū)開采效果產(chǎn)生更大的影響。

表3 火驅(qū)燃燒前后油層電阻率變化

3.1 汽竄通道對火驅(qū)見效時間的影響

先導(dǎo)性試驗區(qū)火驅(qū)生產(chǎn)井見效率為97.3%，根據(jù)火驅(qū)生產(chǎn)特征把全區(qū)38口生產(chǎn)井分為三類：新井+高黏井、汽竄通道井、老井。圖4是滲透率和火驅(qū)見效時間散點圖，滲透率數(shù)據(jù)采用的是原始滲透率數(shù)據(jù)，汽竄通道井原始滲透率850～1200mD，老井滲透率小于850mD。前文已闡述注蒸汽開采后，部分井形成汽竄通道，火驅(qū)產(chǎn)生的煙道氣攜帶液量沿阻力較小的汽竄通道運移，汽竄的井很快見到火驅(qū)效果，試驗區(qū)最早見效井h2057A井，注氣點火2個月見效，火驅(qū)混合驅(qū)動推進速度為1.15m/d。汽竄通道井相對其他井火驅(qū)見效較快，火驅(qū)見效時間為2～10個月，平均見效時間為5個月；老井見效時間為4～12個月，平均見效時間7個月；新井+高黏井為形成注汽通道，火驅(qū)見效時間較慢，為13～55個月，平均見效時間22個月。

圖4 滲透率和火驅(qū)見效時間散點圖

3.2 汽竄通道對火驅(qū)穩(wěn)產(chǎn)時間和累計產(chǎn)油量的影響

火驅(qū)驅(qū)油機理是在火驅(qū)前緣形成高飽和度油墻，氣體穿過燃燒帶和結(jié)焦帶推動“油墻”向生產(chǎn)井運移。注蒸汽后火驅(qū)過程中油墻的構(gòu)建與運移規(guī)律[12]表明,地層中形成了大小不一的次生水體(水坑)，當(dāng)油墻由注氣井周圍運移到生產(chǎn)井的過程中，遇到水坑時，堆積起來的油墻要消耗一部分填坑；當(dāng)水坑的規(guī)模較小時，油墻只是在填坑后降低含油飽和度；當(dāng)水坑的規(guī)模較大(汽竄通道)時，油墻就會因填坑而所剩無幾，只能在坑的后面再重新構(gòu)建油墻(見圖5)。

圖5 火驅(qū)過程油墻的構(gòu)建與運移圖

受油墻運移過程中形態(tài)變化的影響，油墻形態(tài)決定產(chǎn)量大小與有效生產(chǎn)時間長短。先導(dǎo)性試驗區(qū)前期注蒸汽開采井底附近水淹程度不嚴(yán)重、汽竄不明顯、滲透率非均質(zhì)性不強的生產(chǎn)井，火驅(qū)開發(fā)過程中形成有效油墻，見效后產(chǎn)量穩(wěn)定，生產(chǎn)期長，累計產(chǎn)油量多；前期注蒸汽開采，處于注蒸汽高滲透率高含水帶上的生產(chǎn)井，由于水淹嚴(yán)重，汽竄明顯，火驅(qū)后在該生產(chǎn)井附近不能形成有效的油墻，生產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)期短，累計產(chǎn)油量少。

先導(dǎo)性試驗區(qū)7口汽竄通道上的井穩(wěn)產(chǎn)期為2～11個月，平均5個月，累計產(chǎn)油量小于600t，最低的h2071井，累計產(chǎn)油量只有88t，這類井火驅(qū)生命周期已結(jié)束；其余井穩(wěn)產(chǎn)期大于12個月，累計產(chǎn)油量大于600t，最高的hH015井，累計產(chǎn)油量為3000t，這類井火驅(qū)生命周期未結(jié)束(見圖6、7)。

圖6 滲透率和火驅(qū)穩(wěn)產(chǎn)時間散點圖

圖7 滲透率和累計產(chǎn)油量散點圖

3.3 汽竄通道對火驅(qū)最終采收率的影響

注蒸汽后火驅(qū)油墻的形成和運移過程是“填坑成墻”過程[10]。注蒸汽后生產(chǎn)井剖面上水淹程度低，非均質(zhì)性不強的生產(chǎn)井，火驅(qū)后縱向上燃燒帶的推進相對均勻，燃燒帶角度較小，是連續(xù)的，儲量剖面動用基本上是同期的，油墻運移到生產(chǎn)井產(chǎn)量較高，火驅(qū)采收率也高；注蒸汽后生產(chǎn)井剖面上水淹程度高，形成汽竄通道，非均質(zhì)性強的生產(chǎn)井，縱向上燃燒帶將會有大的角度出現(xiàn)，甚至是不連續(xù)的，燃燒帶沿汽竄通道燃燒較快，油墻又不能有效形成，高溫?zé)煹罋鈹y帶少量的液量到達井底，使井底溫度快速上升，導(dǎo)致關(guān)井，火驅(qū)生產(chǎn)壽命結(jié)束，累計產(chǎn)油量和最終采收率較低(低于10%)，h2118A井最終采收率只有5.5%。這類井關(guān)井時油層剖面動用程度嚴(yán)重不均，中滲層和低滲層的燃燒帶還未到達井底，剩余儲量還未完全采出，但由于周圍井正常生產(chǎn)，中滲層和低滲層的燃燒帶繼續(xù)推進，在周圍正常生產(chǎn)井上產(chǎn)出，導(dǎo)致部分井采出程度大于100%(見圖8)。

圖8 火驅(qū)階段采出程度對比曲線

從已燃燒過的區(qū)域取心化驗分析可知，試驗區(qū)無論是汽竄井，還是油層相對均質(zhì)的井，火驅(qū)驅(qū)油效率都較高(達到96%以上)，汽竄井由于生產(chǎn)時間短，關(guān)井早，該類井控制的部分儲量在其他井上產(chǎn)出，油層相對均質(zhì)的井由于生產(chǎn)時間長，該類井控制的儲量在本井上產(chǎn)出。也就是說從某口油井采出的原油不一定是該井井底附近的原油，很可能是通過油墻從較遠處推移過來的原油。

由于火驅(qū)油墻的運移過程具有明顯的時效性和不可逆性，油墻推移距離越遠，燃燒掉的原油越多，填坑的越多，儲量損失就越多，因此汽竄井?dāng)?shù)越多，儲量損失越嚴(yán)重，將會降低火驅(qū)最終采收率。為提高火驅(qū)開發(fā)效果，治理汽竄通道將是一種重要手段。遼河油田杜66塊火驅(qū)生產(chǎn)井汽竄后實施封堵工藝，日產(chǎn)氣量由6000m3/d控制在1000m3/d以內(nèi)，見到了明顯的控氣增油效果[13]。

4 結(jié)論與建議

1)注蒸汽形成的汽竄通道控制火驅(qū)過程中油墻的構(gòu)建與運移，汽竄通道是火驅(qū)油墻填坑部位，不僅容易造成火線在平面上的局部突進，也會造成縱向上的不平衡。

2)火驅(qū)生產(chǎn)過程中注蒸汽形成的汽竄通道影響單井見效時間和穩(wěn)產(chǎn)時間以及累計采油量，最終影響火驅(qū)采收率，降低火驅(qū)的開發(fā)效果。

3)對注蒸汽開采后的油藏轉(zhuǎn)火驅(qū)來說，儲層非均質(zhì)性較強、汽竄嚴(yán)重是影響火驅(qū)開采效果的重要因素，因此火驅(qū)投產(chǎn)前建議降低儲層非均質(zhì)性，治理汽竄通道以確保油墻運移過程的時效性，對提高火驅(qū)開發(fā)效果將是一種有效的手段。

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[編輯] 黃鸝

2016-09-02

國家科技重大專項(2011ZX05012-002)。

王如燕(1974-)，女，高級工程師，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)動態(tài)研究，wruyan@petrochina.com.cn 。

TE357.44

A

1673-1409(2017)3-0048-06

[引著格式]王如燕，潘竟軍，陳龍，等.汽竄通道對注蒸汽開采后期轉(zhuǎn)火驅(qū)生產(chǎn)的影響[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版), 2017,14(3):48～53.