S斷塊稠油油藏直井與水平井組合蒸汽吞吐工藝參數優化設計

2013-12-23 05:02:46田鴻照

石油地質與工程 2013年3期

田鴻照，孫野

（中國石油長城鉆探工程公司地質研究院，遼寧盤錦124010）

1 油藏概況

蒸汽吞吐是開發稠油油藏的一種經濟有效的方法［1-3］。S斷塊有兩口直井進行了蒸汽吞吐先導試驗，試采結果表明S斷塊具有蒸汽吞吐開發的潛力。由于S斷塊為一中低孔、中低滲、深層稠油油藏，且兩口蒸汽吞吐井在實施過程中未達到設計要求，開發效果較差。為了加快產能建設的步伐，提高油藏的后續開發效果，本文探索使用直井與水平井組合蒸汽吞吐的方式進行開發，并進行蒸汽吞吐注采工藝參數優化設計。

S斷塊構造上為一受斷層控制的斷背斜，主要含油層系為侏羅系，儲層巖性以砂礫巖和砂巖為主，平均孔隙度為19.9%，平均滲透率為114.9×10-3μm2。油層埋深為1 300～1 600 m，油層平均有效厚度為28.2 m，含油面積為1.74 km2，石油地質儲量為621.2×104t。油藏原始地層壓力為16.4 MPa，原始油層溫度為59.7 ℃，含油飽和度為65%，原油粘度（50 ℃）為800～2 000 mPa·s，原油密度（20 ℃）為0.954～0.968 g／cm3，屬于中低孔、中低滲、深層稠油油藏。

2 開發方式優選

2.1 開發方式

通過五種開發方式對比，直井與水平組合吞吐＋蒸汽驅累產油、采出程度最高，經濟效益最好，因此推薦S斷塊采用直井與水平組合吞吐＋蒸汽驅開發方式開發（表1）。考慮吞吐后期轉蒸汽驅，優化了最好的布井方式及射孔層位［4］，即水平井位于兩排直井中間，吞吐階段直井射孔層全井段射開，水平井射孔層為13層，距油層底界約7 m。

2.2 水平井段長度

水平井段的長短是決定著開發效果的好壞，水平井段越長，相應的經濟投入就越大，但與油層接觸面積就越大，開發效果就會越好［5-6］。從表2 中可以看出，水平井段越長，產量越高，但水平井段長為300 m 時，采出程度較高，經濟效益較好。考慮油層非均質性、地層傾角及對井底蒸汽干度的要求，推薦水平井段長300 m。

3 注采參數優選

3.1 注采井排距、井距優選

在稠油熱采井網井距優選過程中，要增加采油速度并及時見到汽驅效果，就應減小井距；但井距越小，需鉆的油井數量就會增多，導致開發投資增大［7］。從圖1、圖2中看出，采用100 m 注采井距吞吐＋汽驅采出程度高，總收入最高；而注汽直井井距100 m 的條件下，采油速度適中，總收入高。因此，推薦注采井排距、井距均為100 m。

表1 不同開發方式效果對比

表2 不同水平井段長度下開發指標預測

圖1 注采井排距與總收入、采出程度關系曲線

圖2 直井井距與總收入、采出程度關系曲線

3.2 井底蒸汽干度

影響蒸汽吞吐開發效果的首要因素是井底蒸汽干度［8］。對于深層稠油油藏，注汽的井筒熱損失較大，井底蒸汽干度也會降低。圖3、圖4 表明，在保持一定的注入量和注汽速度下，井底蒸汽干度大于40%時，產量增加幅度最大，吞吐開發效果最好。

3.3 注汽速度

增加注汽速度可以有效降低井筒的熱損失，保證井底蒸汽干度，還可縮短油井停產注汽的時間，有利于提高吞吐效果［2，8］。對于S 斷塊這類深層油藏，進行蒸汽吞吐時需提高蒸汽速度以保證井底干度及注入壓力。圖5、圖6表明了注汽速度對該斷塊產油量的影響。綜合各方面生產指標及油層吸汽能力，推薦注汽速度保持在360 m3／d左右。

圖3 直井井底蒸汽干度隨產油量變化曲線

圖4 水平井井底蒸汽干度隨產油量變化曲線

3.4 注汽強度

蒸汽注入量過高，會導致油井停產作業時間延長，還可能造成地層中原油遠離井底，導致周期油汽比下降；注汽量減小，周期產油量又會降低。因此，對于一個具體的稠油油藏，蒸汽注入量有一個最佳范圍［7］。圖7、圖8表明，直井一周期注汽強度為60t／m，水平井一周期注汽強度為10 t／m，開發效果好。

圖5 直井注汽速度隨產油量變化曲線

圖6 水平井注汽速度隨產油量變化曲線

圖7 直井注汽強度隨產油量、油汽比變化曲線

圖8 水平井注汽強度隨產油量、油汽比變化曲線

3.5 注汽壓力

理論研究及現場實踐表明［6，8］，注汽壓力及相應的注汽速度要低于油層的破裂壓力。若超高速、超高壓力注汽，可能會壓裂油層，導致裂縫性蒸汽竄流，使蒸汽吞吐后期輪次及蒸汽驅開采階段的熱采效果變差。圖9表明，注汽壓力18 MPa就能滿足注汽要求。在實施過程中，為了保證注汽量，實現吞吐階段的產量，現場須保證注汽壓力小于破裂壓力（油層在1 350 m 處的破裂壓力為23.1 MPa）。

圖9 不同注汽壓力下產油量變化曲線

3.6 燜井時間

注汽后的燜井是為了把蒸汽所攜帶的潛熱有效地傳給油藏，把油層均勻并充分加熱，防止生產時采出過多的蒸汽，以提高蒸汽的利用率。燜井時間短，熱交換不充分，產出液帶出大量熱，熱利用率低；燜井時間太長，井底熱損失大，造成熱能浪費［9］。對于S斷塊稠油油藏，在注汽條件一定的情況下，燜井時間在6 d左右時吞吐開發效果最好（圖10、圖11）。

圖10 直井燜井時間隨產油量變化曲線

圖11 水平井燜井時間隨產油量變化曲線

3.7 不同周期的注汽量

只有逐周期地增加注汽量，擴大油層中的加熱半徑，才能提供足夠的可流動原油，達到蒸汽吞吐降壓采油的目的［10］。從圖12、13中可以看出，直井6周期、水平井7周期之后注汽量不再增加，此時產油量增加幅度最大，開發效果最好。根據優選的注汽強度，直井一周期注汽量為1 800 m3，水平井一周期注汽量為3 000 m3。