夾層對SAGD開發效果影響研究

石蘭香，李秀巒，劉榮軍，周 游，何萬軍

(1.中國石油勘探開發研究院，北京 100083; 2.提高采收率國家重點實驗室，北京 100083; 3.中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

夾層對SAGD開發效果影響研究

石蘭香1，2，李秀巒1，2，劉榮軍3，周 游1，2，何萬軍3

(1.中國石油勘探開發研究院，北京 100083; 2.提高采收率國家重點實驗室，北京 100083; 3.中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

針對油藏內部夾層影響SAGD開發效果的問題，運用分類分析、正交實驗設計、數值模擬等方法，確定了夾層影響SAGD開發效果的主控因素及其影響程度。研究表明:夾層影響熱連通，阻礙蒸汽腔的發育，進而降低了SAGD前期到中期采油速度;夾層與注采井的相對位置關系對SAGD生產效果影響顯著;無泄流通道情況下，夾層影響SAGD開發效果的主控因素是夾層沿水平井方向發育的長度或者夾層所處位置離注汽井的距離;井間夾層長度達到水平井長度40%或注汽井上方夾層在注汽井上方3 m以內，采油速度降低40%以上?？衫弥本o助注汽的方式擴大蒸汽腔發育體積，提高SAGD采油速度。研究成果對夾層發育的超稠油油藏實施SAGD開發具有指導意義。

夾層;蒸汽腔;采油速度;SAGD

0 引言

中國超稠油儲量豐富，油藏沉積特征為陸相沉積，與國外稠油油藏相比，夾層較為發育。SAGD (蒸汽輔助重力泄油)開采超稠油油藏的開發實踐和研究表明，夾層對蒸汽腔的發育具有明顯的阻礙作用［1-3］。Joshi［4］利用室內物理模擬實驗，指出頁巖夾層的存在會延緩SAGD開發，增大蒸汽消耗量。Yang和Butler通過實驗模擬了油藏內部水平井間夾層對SAGD產量的影響［5-10］。目前對夾層影響SAGD開發的關鍵因素及其影響程度缺乏深入研究［11-18］。該文將國內某超稠油油藏夾層分類，系統研究了夾層類型，夾層的幾何分布特征，以及夾層的物性對超稠油SAGD開發熱連通、蒸汽腔發育體積、采油速度等的影響，取得了新認識。

1 模型建立

以國內某深層超稠油油田實際油藏參數為基礎(表1)，建立了三維兩相SAGD數值模擬模型。為模擬地下原油滲流特征，建立了精細網格單井組模型，模型總網格數為46×71×24=78 384，垂直于水平井方向和油層縱向均采用1m小網格，水平井方向采用10 m網格。

表1 油藏參數

考慮到不同類型、不同分布特征的夾層對SAGD生產效果的影響程度不同，在均質模型內加入夾層，夾層厚度為1 m，采用定壓注汽的方式模擬夾層對SAGD開發效果的影響。根據油藏內夾層與SAGD水平注采井間的相對位置關系，SAGD模型中考慮了以下4類夾層:①夾層位于注采井中間(無泄流通道);②夾層位于注采井中間(有泄流通道);③夾層位于注汽井上方(無泄流通道);④夾層位于注汽井上方(有泄流通道)。

2 夾層對SAGD開發的影響

2.1 不同類型夾層對SAGD熱連通、蒸汽腔發育的影響

在循環預熱階段，注汽時間較短，加熱范圍有限，循環預熱后的熱連通主要是指注采井間垂直方向上小范圍的原油具有一定的流動性。顯然，當夾層位于注采井間無泄流通道時，垂直方向上無法泄流，注汽井和生產井之間的熱傳導會直接受到阻礙，實現熱連通難度明顯加大;而當注采井之間存在泄流通道時，注采井兩側的夾層對熱連通的影響不明顯。

循環預熱結束后，蒸汽腔開始發育。如圖1所示，無泄流通道時，蒸汽腔在無夾層區域獨立發育，蒸汽腔體積較小，夾層對蒸汽腔發育影響明顯。有泄流通道時，蒸汽腔能夠沿水平井段整體發育，夾層對其影響相對較小。

圖1 不同夾層類型下蒸汽腔整體發育體積

2.2 不同類型夾層對SAGD生產效果的影響

蒸汽腔體積與SAGD生產效果密切相關。將以上4種夾層類型的蒸汽腔體積、產量進行對比(圖2、3)。由圖2、3可知，含夾層時，前期到中期 (2 500 d內)的蒸汽腔擴展速度較慢，同期的采油速度明顯降低。其中，夾層位于注采井中間(無泄流通道)對采油速度的影響最大。因此，在SAGD實際布井時，應盡量避免出現該類夾層。

圖2 不同夾層類型的蒸汽腔體積對比

圖3 不同夾層類型的日產油對比

雖然夾層影響了SAGD前期到中期的生產效果，但后期蒸汽能夠繞過夾層，蒸汽腔能夠繼續擴展，SAGD后期產量有所提升，夾層的影響減弱。以瞬時油汽比為0.12作為截止條件，統計不同類型夾層影響下SAGD全生命周期生產效果(表2)。由表2可知，含夾層時，SAGD生產時間明顯延長，采油速度降低，但是最終采收率差別不大。統計累計油汽比可知，夾層的存在一定程度上提高了油汽比，這可能是因為夾層的存在有利于汽液界面的控制，減少了汽竄發生。

表2 不同類型夾層影響下SAGD全生命周期生產效果對比

油藏內部含無泄流通道夾層時，夾層對SAGD產量影響較大。針對無泄流通道夾層設計正交實驗，以采油速度為目標函數，進一步深入研究夾層影響SAGD采油速度的主控因素及其影響程度。分析結果表明，夾層位于注采井中間(無泄流通道)時，夾層的長度對SAGD前期到中期采油速度的影響最大。注采井間夾層長度越大，SAGD采油速度越低，當夾層長度大于40%時，產量降低47%;夾層位于注汽井上方(無泄流通道)時，夾層的位置，即夾層離注汽井的距離對SAGD前期到中期采油速度的影響最大。夾層離注汽井越近，產量越低。當夾層離注汽井3 m以內時，產量降低40%以上。

3 應用實例

選取目標研究區內SAGD開發的Z001井組為例，分析夾層對其生產效果影響。該井組循環預熱160 d后轉SAGD開發，已轉SAGD生產490 d，平均日產油僅25 t/d，目前日產油為31 t/d。井組油層厚度為35 m，SAGD水平井組布置在油層底部。精細油藏描述研究表明，注汽井正上方大約10 m處分布厚度為2～3 m不連續的低滲透泥巖夾層，夾層沿水平井方向的連續分布長度約占水平井長度的40%。跟蹤數值模擬研究表明，蒸汽腔已經擴展至夾層附近，難以再迅速上升，而夾層上部仍有大量原油，夾層的存在影響了該井組產量進一步提升。在擬合前期產量的基礎下進行產量預測發現，在含夾層區域離SAGD井組20 m處鉆一口直井輔助注汽后，蒸汽驅替夾層上部原油，穩產期延長，高峰期產油量提高10 t/d以上;直井輔助注汽后，蒸汽腔能夠在夾層上方發育(圖4)。因此，直井輔助注汽有利于擴大蒸汽腔體積，從而顯著提高含夾層SAGD采油速度。

圖4 Z001井組4000d蒸汽腔發育情況

4 結論與建議

(1)在定壓注汽的條件下，研究不同類型夾層對SAGD開發效果的影響發現:夾層影響了熱連通范圍、蒸汽腔發育體積和SAGD前期到中期采油速度。

(2)夾層位于注采井中間(無泄流通道)時，夾層的長度是影響SAGD前期到中期采油速度的主控因素。當夾層長度占水平井長度比例大于40%時，采油速度降低47%。

(3)夾層位于注汽井上方(無泄流通道)時，夾層所處位置離注汽井的距離是影響SAGD前期到中期采油速度的主控因素。當夾層位于注汽井上方3 m以內時，采油速度降低40%以上。

(4)SAGD實際開發布井時，應盡量避免夾層位于注采井中間(無泄流通道)的情況。

(5)針對夾層影響SAGD開發效果的情況，可利用直井輔助注汽的方式擴大蒸汽腔發育體積，提高SAGD采油速度，現場效果顯著。

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編輯張耀星

TE345

A

1006-6535(2015)05-0133-04

20150114;改回日期:20150718

國家重大專項“提高蒸汽驅效率技術研究”(2011ZX05012-3);中國石油天然氣股份公司科技專項“淺層稠油、超稠油開發技術研究與應用”(2012E-34-05)

石蘭香(1987-)，女，2010年畢業于東北石油大學石油工程專業，現為中國石油勘探開發研究院油氣田開發專業在讀碩士研究生，主要從事稠油、超稠油油藏工程研究。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.030