SAGD時移微重力監測技術的應用

唐亮

【摘 要】SAGD時移微重力監測技術是利用時移微重力監測SAGD開發過程中蒸汽腔的擴展情況，包括擴展方向與速度，本論文是利用該技術總結油藏流體發生驅替、運移過程中蒸汽腔的變化規律，分析剩余油分布區域，制定注采井網完善方案，進而指導SAGD生產調控。研究表明，這種技術的應用對超稠油SAGD開發具有一定的理論和實際意義。

【關鍵詞】時移微重力 SAGD 蒸汽腔 超稠油 監測技術

1概況

遼河油田D塊G油藏為一超稠油油藏，油藏埋藏淺，埋深530～640m，厚度大，平均油層厚度106m，孔隙度為36%，滲透率為5.54μm2，研究區域含油面積0.2km2，地質儲量249×104t。該區域1997年投入開發，先期采取蒸汽吞吐開發，2005年開始采用直井與水平井組合SAGD（蒸汽輔助重力泄油）技術進行開發[1]，取得了較好的開發效果。在SAGD開發過程中，監測蒸汽腔的擴展情況尤為重要，目前主要的監測方法是利用觀察井監測系統[2]，但觀察井監測的范圍有限，亟需尋求一種新的監測技術，分析蒸汽腔擴展規律，以尋找剩余油分布區域。

時移微重力是對地球重力場的空間和時間變化進行地重復測量。在油氣生產過程中，地下物質會重新分布，進而導致局部重力場產生變化。當重力變化量達到重力儀的儀器精度時（μGal級），通過時移微重力測量，我們就有可以對油氣儲層內物質的運移過程進行定性或定量描述[3]。通過時移微重力監測技術，與生產實際相結合，進一步分析蒸汽腔變化及油藏發育變化，達到改善油藏開發效果的目的。

2 時移微重力模型計算

計算某個地質體所引起的重力異常，首先根據牛頓萬有引力公式計算地質體的剩余質量引起的引力位，然后再求出引力位沿重力方向的導數，便得到重力異常。為研究SAGD開發過程中注蒸汽引起地下重力變化的規律及監測數量級范圍，建立以研究區油藏參數為基礎的簡化模型（圖1），油層設為580-660米，厚度80米，其中層2為注汽層，初期厚度數值為0m，若儲層孔隙全部被蒸汽填充，密度約為1.98g/cm3（含儲層骨架），層3為稠油層，初期厚度數值為80m，若儲層孔隙全部被稠油填充，密度約為2.43g/cm3（含儲層骨架）。

圖1 時移微重力正演簡化模型

在此基礎上進行2種模型計算，模型1是模擬注汽初期，注汽層厚度為恒定值1m，密度不斷變化下重力變化值，模型2是模擬隨著注汽量增大，注汽層厚度不斷增加，注汽層密度不斷減小引起的重力變化值。

表1為模型1計算結果，分別模擬孔隙開始充填水蒸汽到全部充填水蒸汽時的密度變化引起的重力變化值，可以看出，當空隙中全部填充水蒸汽時，密度差可達0.45g/cm3，重力變化值最大為14.43μGal。圖2為模型2計算結果，可以看出蒸汽腔高度與重力變化值成冪關系曲線，由于油藏體積龐大，引起的重力變化約在幾十微伽到幾百微伽，在可觀測范圍內，通過觀測研究這種密度的變化，可以監測開發過程中油藏的變化。

圖2 時移微重力正演簡化模型2計算結果

3 時移微重力解釋結果分析

3.1 監測系統設計

時移微重力測區為D塊G油層SAGD開采區，測線線距25m，測點點距為12.5m，即測點網格為25m×12.5m（測區的西南加密區線距為12.5m，網格為12.5m×12.5m），共設計測點705個。

3.2時移微重力監測主要結果

該區域自2009年至2013年共進行了5次時移微重力監測，從整體變化趨勢看，主要具有以下2個特點：

（1）工區內80%區域體現為負異常。試驗區在監測期間，階段注汽144×104t，累產油35×104t，累產水130×104t，階段油汽比0.24，采注比1.14，回采水率90%，階段采出程度16.2%，蒸汽腔體積增大44×104m？，蒸汽腔高度平均上升11m，說明先導試驗區地下原油被大量采出，原油體積被大量蒸汽充填。根據模型計算先導試驗區微重力變化在-15μGal左右。

同時，結合觀察井監測資料進行分析，以杜84-61-59井區為例，從該井區觀察井監測資料上可以分析出，2009年至2013年汽腔高度上升了25m，通過微重力變化計算模型2，計算出該區域4年異常值下降了80～120微伽，而微重力監測測得微重力值為-95μGal，與模型計算結果相近（圖3-圖4）。

圖3 杜84-61-59區域微重力異常變化 圖4 杜84-館觀24井溫變化曲線

（2）描述了蒸汽腔擴展情況。通過對微重力分離和異常提取，得到描述蒸汽腔剩余重力異常，蒸汽腔范圍逐年擴大，基本擴展規律是首先從注汽井向水平生產井擴展，蒸汽腔形態為長條形，垂直于水平井生產井，注采井間蒸汽腔完全連通后，開始向注汽井與注汽井間發育，即平行水平井軸向擴展，最終在一定范圍內連片發育。目前已發育成三片蒸汽腔（A、B、C腔），根據蒸汽腔擴展形態，可以有效指導生產調控。

圖5 時移微重力-20μGal重力異常疊合圖

4時移微重力監測結果應用實施效果

通過利用時移微重力異常分析，尋找剩余油分布區，調整注汽井點，完善注采井網，有效地解決了油藏平面動用不均問題，在該區域共增加、調整4個注汽井點，方案過實施后，累積注汽64.5×104t，累積產油22.4×104t，油汽比0.35，試驗區4口水平井日產油由264t上升至400t，日產油提高了136t，含水下降6%，取得較好生產效果（圖6）。

圖6 館陶先導試驗區水平井生產曲線

5結語

（1）時移微重力監測結果與試驗區內注采關系、觀察井監測資料等具有較好的相關性，分析認為測試結果可靠程度較高。

（2）監測結果的正負異常變化，能定性描述地下流體發生驅替、運移過程，能夠作為動態調控的主要依據。

（3）利用正異常分布變化規律，尋找潛力區域，并增加注汽井點，提高泄油能力。

（4）該技術可擴展應用于其他開發方式，并具有指導和借鑒意義。

參考文獻：

[1]楊立強，陳月明，王宏遠 等.超稠油直井-水平井組合蒸汽輔助重力泄油物理和數值模擬[J].中國石油大學學報（自然科學版），2007，31（4）：64-69.

[2]尤洪軍，王宏遠，劉洪濤 等.溫度觀察井系統在超稠油SAGD開發中的應用[J].油氣地質與采收率，2008，15（3）：90-101.

[3]李玉君，任芳祥，楊立強 等.稠油注蒸汽開采蒸汽腔擴展形態4D微重力測量技術[J].石油勘探與開發，2013，40（3）：381-384.