侯國(guó)儒

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杜84塊館陶組油層SAGD高產(chǎn)井影響因素和調(diào)整對(duì)策研究

侯國(guó)儒

（中國(guó)石油遼河油田分公司，遼寧盤(pán)錦 124010）

綜合分析曙一區(qū)杜84塊館陶組沉積相、儲(chǔ)集層特征及隔夾層分布情況后認(rèn)為，館陶組油層具備大幅提高單井產(chǎn)能的靜態(tài)地質(zhì)條件。利用油藏工程計(jì)算和數(shù)值模擬手段，綜合分析確定影響蒸汽吞吐轉(zhuǎn)蒸汽輔助重力泄油（SAGD）后單井產(chǎn)能的主控因素，并研究相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策，包括物性?shī)A層上下驅(qū)泄復(fù)合開(kāi)發(fā)、優(yōu)化注汽井點(diǎn)、合理控制汽腔操作壓力、以泄定采等。

杜84塊；館陶組；蒸汽輔助重力泄油

遼河油田曙一區(qū)杜84塊館陶組油層于2000年蒸汽吞吐開(kāi)發(fā)，2005年利用直平組合井網(wǎng)轉(zhuǎn)蒸汽輔助重力泄油（SAGD）開(kāi)發(fā)進(jìn)一步提高采收率。向地層注入蒸汽形成蒸汽腔進(jìn)行SAGD開(kāi)發(fā)，降黏的原油及凝析液在重力作用下流向水平生產(chǎn)井并采出，理論采收率可以達(dá)到50%～70%[1-2]。

館陶組SAGD開(kāi)發(fā)初期平均單井日產(chǎn)油僅45 t，高產(chǎn)井對(duì)區(qū)塊產(chǎn)量貢獻(xiàn)尤其突出。綜合分析顯示，儲(chǔ)層特征與油井動(dòng)態(tài)特征及影響SAGD單井產(chǎn)能的地質(zhì)開(kāi)發(fā)因素，研究相應(yīng)的挖潛對(duì)策，使單井日產(chǎn)油100 t的油井達(dá)到13口，實(shí)現(xiàn)了SAGD整體產(chǎn)量和效益的提升。

1 影響SAGD產(chǎn)能的地質(zhì)條件

1.1 沉積相

館陶組地層是一套以粗碎屑為主的濕型沖積扇沉積體[3]，發(fā)育在常年有流水的潮濕地區(qū)，因平面上發(fā)育厚而寬的沖積河流而形成了良好的儲(chǔ)層砂體。杜84塊館陶組油層位于沖積扇扇中亞相，進(jìn)一步細(xì)分為泥石流、辮狀河道、辮流砂壩和漫流微相，其中漫流沉積是洪泛期形成的細(xì)粒沉積物，一般發(fā)育較薄且不穩(wěn)定，受到河道侵蝕切割無(wú)法完整保存，最終形成了主要由泥石流沉積的礫巖層、河道沉積的砂礫巖層、中–粗粒砂巖層和細(xì)粒砂巖層組成的巨厚多旋回層序疊置。油層縱向整體連通程度高達(dá)93%，沉積背景具備了有利儲(chǔ)層發(fā)育的沉積條件。

1.2 儲(chǔ)層物性

從油水關(guān)系上看，館陶組油藏為邊底水油藏[4]，空間上近似鐵餅狀，中部近乎等厚，邊部迅速減薄，油層與周圍水體之間沒(méi)有純泥巖隔層。油層厚度為23.6~126.6 m，平均厚度77.0 m，油層埋深530~700 m，平均孔隙度36.3%，平均滲透率5.54 μm2，含油飽和度71%，為特高孔、高滲優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。SAGD部署區(qū)油層有效厚度達(dá)90.5 m，平面分布穩(wěn)定，與國(guó)外淺層SAGD開(kāi)發(fā)試驗(yàn)區(qū)相比較，除埋藏略深外，油層孔、滲條件和油層有效厚度占明顯優(yōu)勢(shì)（表1），UTF試驗(yàn)區(qū)單井平均日產(chǎn)能力大于80 t，館陶組油藏條件更好，完全具備單井高產(chǎn)的條件。

表1 不同SAGD試驗(yàn)區(qū)油藏參數(shù)對(duì)比

1.3 隔夾層

杜84塊館陶組濕地扇具有近物源、快速沉積的特點(diǎn)，儲(chǔ)層縱向非均質(zhì)性較強(qiáng)，豐水期沖積河流形成了良好的儲(chǔ)層砂體，干旱期沉積的細(xì)粒沉積物在儲(chǔ)層中形成了和儲(chǔ)層相互疊置的物性隔夾層[5]。這些物性隔夾層巖性以油斑粗砂巖、粉砂質(zhì)細(xì)砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，厚度較薄，一般為0.2～2.0 m，平均1.5 m，具有一定的含油性和滲透性；含油飽和度40%左右，孔隙度小于20%，滲透率小于300×10–3μm2。物性隔夾層垂向滲透率的降低，阻礙蒸汽腔上升，降低了油層的實(shí)際泄油厚度和高峰產(chǎn)油量。根據(jù)巖心、測(cè)井和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料，館陶組油層內(nèi)低物性隔夾層在垂向上多旋回疊置發(fā)育，目前位于水平井上部20～30 m的物性隔夾層是阻礙單井產(chǎn)能提升的滲流屏障。

2 影響SAGD產(chǎn)能的動(dòng)態(tài)條件

除具備優(yōu)越的靜態(tài)地質(zhì)條件外，實(shí)現(xiàn)SAGD高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)還應(yīng)具備一定的動(dòng)態(tài)條件。館陶組油層SAGD單井產(chǎn)能差異較大，各井組在蒸汽腔高度、操作壓力、注采壓差、采油速度、油汽比、采注比、含水率等動(dòng)態(tài)特征方面也存在較大差異。根據(jù)百米水平段日產(chǎn)油參數(shù)，將館陶組SAGD井分為三類（表2），每類井動(dòng)態(tài)特征參數(shù)有各自的范圍，但這些動(dòng)態(tài)參數(shù)種類繁多，不同參數(shù)間相互制約，不能把每個(gè)參數(shù)都作為影響SAGD產(chǎn)能的動(dòng)態(tài)條件，需要從其中確定幾個(gè)重要?jiǎng)討B(tài)參數(shù)作為影響SAGD產(chǎn)能的動(dòng)態(tài)條件。

表2 館陶油層SAGD油井動(dòng)態(tài)特征分類統(tǒng)計(jì)

加拿大Butler 博士等[6]對(duì)SAGD 技術(shù)的室內(nèi)物理模擬和理論進(jìn)行了研究，并推導(dǎo)了SAGD產(chǎn)能計(jì)算公式，其中穩(wěn)產(chǎn)階段計(jì)算公式為：

根據(jù)公式（1），SAGD單井產(chǎn)能除了與孔隙度、滲透率、含油飽和度等靜態(tài)油藏地質(zhì)條件有關(guān)外，還與水平段的有效長(zhǎng)度、泄油高度、蒸汽腔溫度下的可動(dòng)油飽和度、原油運(yùn)動(dòng)黏度、黏性特征參數(shù)有關(guān)。因蒸汽腔溫度下的可動(dòng)油飽和度、原油運(yùn)動(dòng)黏度和黏性特征參數(shù)均受控于蒸汽腔操作壓力，蒸汽腔高度、水平段動(dòng)用程度、操作壓力是影響SAGD產(chǎn)能的根本動(dòng)態(tài)條件，其他指標(biāo)均受其影響。

3 高產(chǎn)井挖潛技術(shù)對(duì)策

對(duì)照高產(chǎn)井動(dòng)、靜態(tài)地質(zhì)條件，針對(duì)制約SAGD中低產(chǎn)井產(chǎn)能提升的物性隔夾層、水平段動(dòng)用程度和操作壓力三個(gè)主控因素，開(kāi)展相應(yīng)的調(diào)整和挖潛對(duì)策研究，形成了驅(qū)泄復(fù)合、水平段均衡動(dòng)用、操作壓力控制、Sub–cool值調(diào)控等四項(xiàng)高產(chǎn)井挖潛技術(shù)。

3.1 物性?shī)A層上下驅(qū)泄復(fù)合開(kāi)發(fā)

為確定蒸汽、原油穿越物性隔夾層的可行性，對(duì)不同開(kāi)發(fā)方式、不同隔夾層條件下蒸汽腔擴(kuò)展模式進(jìn)行研究，建立SAGD和驅(qū)泄復(fù)合兩個(gè)概念模型。分別對(duì)厚度為1.5 m的不同滲透率（0~500×10–3μm2）的物性隔層進(jìn)行模擬運(yùn)算結(jié)果表明，物性?shī)A層的泄油能力與滲透率、開(kāi)發(fā)方式關(guān)系較大。在SAGD開(kāi)發(fā)方式下，物性隔夾層滲透率小于300×10–3μm2時(shí)，蒸汽腔不能動(dòng)用隔夾層上方油層；在驅(qū)泄復(fù)合開(kāi)發(fā)方式下，由于存在壓差作用，動(dòng)用隔夾層上方油層的理論滲透率界限值降至50×10–3μm2；當(dāng)滲透率大于100 ×10–3μm2時(shí)，幾乎不影響隔夾層上方原油動(dòng)用。

物性?shī)A層上部油層溫度大于100 ℃時(shí)，在物性?shī)A層上方補(bǔ)孔注汽，隔夾層上方原油被蒸汽驅(qū)動(dòng)至隔夾層薄弱部位并泄至生產(chǎn)井，形成驅(qū)泄復(fù)合開(kāi)采方式。2012年開(kāi)始對(duì)16個(gè)井組52口注汽井段進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后的蒸汽腔上升15~25 m，產(chǎn)量大幅提高，其中有9口生產(chǎn)井日產(chǎn)油達(dá)到了百噸。

3.2 優(yōu)化注汽井點(diǎn)

蒸汽腔沿水平段方向均衡發(fā)育是SAGD開(kāi)發(fā)的最大挑戰(zhàn)，因?yàn)檎羝痪鶆虬l(fā)育程度直接影響到采油速度和采收率[7]。通過(guò)SAGD產(chǎn)能公式計(jì)算館陶組油層不同泄油高度和有效水平段動(dòng)用長(zhǎng)度條件下的重力泄油速度可以看出（圖1），當(dāng)蒸汽腔高度達(dá)到40 m且有效水平段動(dòng)用長(zhǎng)度達(dá)到300 m時(shí)，日產(chǎn)油可達(dá)到100 t。

蒸汽腔平面調(diào)控上，直平SAGD井網(wǎng)相對(duì)雙水平SAGD井網(wǎng)具有一定優(yōu)勢(shì)，即平面注汽井點(diǎn)調(diào)整靈活，有利于水平段均勻動(dòng)用。在蒸汽腔連片發(fā)育前，蒸汽腔優(yōu)先在注汽直井井底發(fā)育并向水平井方向擴(kuò)展，有效注汽井點(diǎn)到水平段的垂直距離范圍內(nèi)的油層優(yōu)先動(dòng)用，因此，可通過(guò)多個(gè)井點(diǎn)注汽提高井組產(chǎn)量。數(shù)值模擬與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)結(jié)合分析表明，單個(gè)泄油井點(diǎn)可貢獻(xiàn)日產(chǎn)油30 t。開(kāi)發(fā)初期隨注汽井點(diǎn)數(shù)增加，日產(chǎn)油也隨之增加，井組有效注汽井點(diǎn)達(dá)到3個(gè)以上時(shí)，單井可獲得日產(chǎn)百噸的開(kāi)發(fā)效果。例如，杜84–館H50井在有效注汽井點(diǎn)逐步增加過(guò)程中，水平段溫度和動(dòng)用程度逐步提高，當(dāng)有效注汽井點(diǎn)達(dá)到4個(gè)時(shí)，日產(chǎn)油上升至120 t。

圖1 單井產(chǎn)能與泄油高度、有效水平段長(zhǎng)度關(guān)系

3.3 合理控制汽腔操作壓力

除培養(yǎng)蒸汽腔均衡擴(kuò)展外，SAGD生產(chǎn)過(guò)程還需合理控制蒸汽腔操作壓力。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，低壓操作對(duì)應(yīng)高油汽比和低采油速度，高壓操作對(duì)應(yīng)高采油速度和低油汽比[8]。為確定操作壓力對(duì)SAGD不同開(kāi)發(fā)階段采油速度和油汽比的影響，分別模擬了操作壓力為2.5，3.0，3.5，4.0，4.5 MPa時(shí)的SAGD開(kāi)發(fā)效果，結(jié)果表明，在SAGD生產(chǎn)初期，較高的操作壓力對(duì)應(yīng)的油汽比并未下降，但產(chǎn)量上升速度明顯提升；在SAGD生產(chǎn)中后期，較高的操作壓力對(duì)應(yīng)的注汽量增加，而產(chǎn)量上升速度有限，油汽比有所下降。所以，操作壓力對(duì)SAGD不同階段的采油速度和油汽比有著不同程度的影響。

SAGD生產(chǎn)過(guò)程宜采用變操作壓力的方式，即SAGD不同開(kāi)發(fā)階段選擇不同的操作壓力范圍。推薦在汽腔到達(dá)油層頂部之前的初期，應(yīng)適當(dāng)提高操作壓力，約為4.0 MPa；達(dá)到產(chǎn)油高峰后，從經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)角度考慮，應(yīng)適當(dāng)降低操作壓力，控制為3.0~3.5 MPa為宜。

3.4 以泄定采，維持注采平衡

SAGD生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)井排液速度應(yīng)該與蒸汽腔的泄油速度相匹配，最佳排液速度為注汽速度的1.2～1.5倍[9]，排液速度過(guò)高或過(guò)低會(huì)影響蒸汽腔擴(kuò)展和油汽比。館陶組直平SAGD兩口生產(chǎn)井共用中間一排注汽井，井組間的干擾不可避免[10]，很難確定單井組的采注比是否控制在合理范圍內(nèi)。為指導(dǎo)SAGD生產(chǎn)井工作制度調(diào)整，本文引入Sub–cool值概念模型。Sub–cool值是水平井井底溫度與流動(dòng)壓力對(duì)應(yīng)飽和蒸汽溫度的差值，其大小主要取決于蒸汽腔壓力和井底流動(dòng)壓力，作用是避免井底蒸汽突破和井底積液，達(dá)到最佳采油速度。

蒸汽腔橫向擴(kuò)展階段，在最佳操作壓力3.5 MPa時(shí)，模擬Sub–cool值分別為5，10，15，20，25 ℃時(shí)的開(kāi)發(fā)效果（表3），隨著Sub–cool值的增大，采油速度、累計(jì)產(chǎn)油和油汽比均呈先升高后降低的變化趨勢(shì)；Sub–cool值25 ℃時(shí)比10 ℃時(shí)累計(jì)產(chǎn)油減少6.1×104t，采出程度降低4.8%，油汽比低0.06。Sub–cool值在10～15 ℃時(shí)，可實(shí)現(xiàn)SAGD高速穩(wěn)定生產(chǎn)，并可獲得較高的采收率。

表3 不同Sub-cool值下SAGD生產(chǎn)效果對(duì)比

4 應(yīng)用效果

自2012年開(kāi)展高產(chǎn)井挖潛工作以來(lái)，應(yīng)用驅(qū)泄復(fù)合、水平段均衡動(dòng)用、操作壓力控制、Sub–cool值調(diào)控有效指導(dǎo)了SAGD高產(chǎn)井的部署調(diào)整，成功挖潛13口百噸井，館陶組油層區(qū)塊平均單井產(chǎn)油量由45 t上升至71 t，油汽比由0.21提高至0.26。

13口百噸井日產(chǎn)油由611 t提高至1 380 t，平均單井日產(chǎn)油106 t，含水率由82%下降至72%，油汽比由0.21上升到0.31，單位操作成本對(duì)比SAGD區(qū)塊降低348元/t，最高單井累計(jì)產(chǎn)油已達(dá)33.5×104t，充分發(fā)揮了SAGD水平井高效采油的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)論

（1）曙一區(qū)杜84塊館陶組油層有效儲(chǔ)層厚度大、孔滲條件好，雖然儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，但油藏整體連通度高，具備單井高產(chǎn)的地質(zhì)條件。同時(shí)，SAGD高產(chǎn)井的動(dòng)態(tài)條件即動(dòng)態(tài)調(diào)控的各項(xiàng)指標(biāo)，也是影響SAGD開(kāi)發(fā)效果的重要因素。

（2）館陶組油層內(nèi)發(fā)育多套低物性隔夾層對(duì)流體滲流有一定遮擋作用，通過(guò)物性隔夾層上部補(bǔ)孔注汽的驅(qū)泄復(fù)合方式可以快速提高油層縱向動(dòng)用程度；在驅(qū)泄復(fù)合開(kāi)發(fā)方式下，物性?shī)A層具備泄油能力的滲透率界限可達(dá)50×10–3μm2。

（3）對(duì)比經(jīng)典雙水平SAGD，直平組合SAGD在調(diào)整蒸汽腔均衡擴(kuò)展方面優(yōu)勢(shì)明顯；縱向上調(diào)整注汽井段，平面上靈活調(diào)整注汽點(diǎn)，有利于提高蒸汽波及體積，在大幅提高單井產(chǎn)能的同時(shí)，可獲得更高的采收率。

（4）SAGD開(kāi)發(fā)過(guò)程中，普遍存在井組間干擾的問(wèn)題，很難確定單井組采注比，Sub–cool值可指導(dǎo)生產(chǎn)井選取合理的工作制度，一般Sub–cool值合理控制范圍為10～15 ℃。

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Influencing factors and adjustment countermeasures of SAGD high production wells in Guantao formation reservoir of Du 84 block

HOU Guoru

(Liaohe Oilfield Company, PetroChina, Panjin, Liaoning 124010, China)

Based on the comprehensive analysis of the sedimentary facies, reservoir characteristics and interlayer distribution of Guantao formation in Du 84 block in Shuyi area, it is concluded that Guantao reservoir has the static geological conditions to greatly improve the productivity of single well. By using reservoir engineering calculation and numerical simulation method, through comprehensive analysis, the main controlling factors of the production capacity in single well by steam assisted gravity drainage (SAGD) after steam stimulation were determined, as well as the corresponding technical countermeasures, including the composite flooding-drainage development property drain composite sandwich and flooding development, optimization of steam injection well point, reasonable control operating pressure, steam chamber at mining drainage, etc.

SAGD; high production well; geological condition s; steam chamber

1673–8217（2019）02–0064–04

TE357

A

2018–05–25

侯國(guó)儒，工程師，1985年生，2008年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）資源勘查專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開(kāi)發(fā)研究與管理工作。

國(guó)家科技專項(xiàng)“改善SAGD開(kāi)發(fā)效果技術(shù)研究與應(yīng)用”（2016ZX05012–002）。

編輯：趙川喜