厚層塊狀稠油油藏火驅調控技術

李樹山

(中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124125)

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厚層塊狀稠油油藏火驅調控技術

李樹山

(中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124125)

針對高3618塊厚層塊狀稠油油藏火驅開發中暴露出的井間干擾嚴重、火線推進不均、增油效果明顯變差等問題，在細化監測資料錄取基礎上，利用數模技術，深化火驅“三場一前緣”及驅油機理研究。研究結果表明：火驅開發中，重力泄油是主要驅動，地層提壓是關鍵，前緣均衡擴展是基礎，合理注采井段配置及注氣強度是保障。在此認識基礎上，按照“高點轉驅、線性井排、重力泄油”的思路，重新規劃火驅井網，同步提高點火井注氣量，適時開展吞吐引效。現場實施后，新增7口受效井，14口井受效明顯改善，合計日增油56 t/d，火驅開發效果明顯改善。該研究可為其他厚層塊狀稠油油藏火驅開發提供一定借鑒。

火驅開發；重力泄油；高點轉驅；線性井排；厚層塊狀稠油油藏；高3618塊

0 引 言

遼河坳陷高升油田高3618塊是典型的厚層塊狀稠油油藏，1982年投入開發，1987年開展蒸汽吞吐。2008年，為提高采收率，在油藏中部按照“雙排行列驅”模式，試驗實施火驅開發，是遼河油田最早開展火驅采油的斷塊之一。試驗實施后，初期見到一定效果，一線油井高峰期時產量大幅度提高，但隨著火驅開發的不斷深入，逐步暴露出火線推進不均、氣竄嚴重、地層壓力上升減緩、增油效果變差等突出問題，亟需開展研究加以解決。

1 油藏概況

高3618塊位于遼河斷陷盆地西部凹陷高二三區東北部，開發主要目的層為下第三系沙河街組蓮花油層5、6砂體，油層埋深為1 540～1 890 m，平均有效厚度為103.8 m，為構造-巖性純油藏。動用含油面積為1.1 km2，石油地質儲量為1 069×104t。構造為西北向東南傾沒的單斜，地層傾角為15～20 °(圖1)。儲層為近岸水下扇沉積，具有中高孔、高滲、非均質性強的特點，平均孔隙度為21.2%，平均滲透率為1 376×10-3μm2，層間變異系數為0.67。原油為普通稠油，地層原油黏度為605 mPa·s，地面原油密度為0.92 g/cm3，原始地層壓力為18.5 MPa，原始地層溫度為57 ℃。

高3618塊在經歷天然能量及蒸汽吞吐后，受吞吐周期高、地層壓力下降等因素影響[1-2]，蒸汽吞吐效果明顯變差。2008年5月，為改善開發效果，在區塊L5砂體中部，按線性井排轉驅6口井，開展火驅先導試驗，3個月后取得一定增油效果。在此基礎上，2010年擴大實施規模，在L5砂體新轉點火井7口，形成雙排行列驅井網[3]，同時嘗試在L6砂體開展火驅試驗，轉注3口井。截至2013年年底，區塊共有點火井16口，覆蓋石油地質儲量466×104t(占區塊總儲量的43.6%)，日注氣為16.4×104m3/d，對應油井64口，開井51口，日產油112 t/d(占區塊總產量的60.5%)，瞬時空氣油比為1 478 m3/t，階段產油15.1×104t，階段空氣油比為1 390 m3/t。

2 火驅開發存在主要問題分析

2.1 火驅雙井排間相互干擾嚴重

高3618塊火驅采用中部雙排行列驅井網形式，由于油層厚度大，并且氣相與液相滲透率差異明顯，導致火驅尾氣向上傾高部位竄流嚴重。火驅過程中，上排點火井處產生的重力驅油作用和下排點火井處產生的氣體超覆作用相互影響，對井排間受效區油井產生了嚴重的干擾，影響火驅增油的效果。

圖1 高3618塊蓮花油層5砂體頂部構造井位

2.2 注采井段配置不合理

點火井設計點火井段為油層中上部，對應油井生產井段為油層中下部。由于油藏蒸汽吞吐末期開始轉火驅開發，油層已大段射開動用，導致火驅尾氣在油層上部聚集，加劇了油井氣竄，一線有4口油井日產氣量高達2×104m3/d以上，難以正常生產。

2.3 注氣參數達不到設計要求

火驅過程中，為保證火驅前緣穩步擴展，隨火線波及體積增大，點火井注氣量應按一定規律穩步提升。實際火驅過程中，受油井氣竄及注入設備能力影響，注氣速度遠低于最低理論值，造成火線推進緩慢，地層壓力上升減緩，火驅增油效果逐步變差。

2.4 火驅調控技術手段單一

由于對厚層油藏火驅增油機理認識不充分，高3618塊多借用國外薄層油藏調控手段，利用吞吐引效引導火線前緣均勻推進。但從現場實施情況來看，由于火驅前緣認識局限，且注汽參數設計缺乏可靠依據，蒸汽吞吐引效時常造成火驅前緣破壞，難以達到預期效果。

3 改善火驅開發效果關鍵技術

3.1 火驅“三場一前緣”變化規律

火驅過程中，地下原油飽和度場、壓力場、溫度場和火驅前緣變化規律是指導火驅跟蹤調控的重要依據[4-5]。

利用相控建模方式，建立試驗區地質模型，由跟蹤模擬和現場一二線油井實際生產情況可知，斷塊受地層傾角影響，火驅過程中，地下原油飽和度場發生明顯變化，原油逐漸在構造低部位富集(圖2)，重力泄油作用明顯[6]。觀察井和油井連續測試資料顯示，地層溫場逐漸形成，測溫一般在80～180 ℃之間，比火驅前上升20～120 ℃，但不同方向存在差異，注氣井附近30 m溫度相對較高；地層壓力在2 a內從1.6 MPa升至3.2 MPa，2012年9月后，上升趨勢明顯減緩，地層壓力基本在3.0～3.2 MPa波動。

綜合運用動態分析法、溫度監測法、示蹤劑法及油藏工程法等多種方法，判斷平面火線推進狀況，繪制出火驅前緣分布圖(圖3，T為溫度，℃)。由圖3可知，火線整體向下傾方向推進較好，上傾方向火線波及狀況較為有限，表現出受構造控制明顯的特點。

3.2 厚層火驅合理井網形式

合理的井網形式是火驅能否成功的基礎和前提。2014年初，以轉驅較早的中部6個井組為試驗區，按照最大限度利用構造高差、重力泄油原則，對上排點火井加大注氣量，下排點火井控制注氣量，同時對上傾部位一線油井采用封層、關井等措施抑制頂部氣竄。試驗0.5 a后見到效果，下傾火線推進趨于均勻，地層壓力重新呈現上升趨勢，井組產量逐步恢復到見效初期峰值產量，說明單排火驅井網能有效控制井排間干擾，提高火驅效果。雖然試驗見到一定成效，但上傾方向關井造成了火驅控制儲量下降[7-8]，影響最終采收率。

為達到改善火驅效果和提高最終采收率雙重目的，結合試驗認識，提出了區塊整體高部位轉驅的調整思路：在確保原受效區油井增油效果的情況下，逐步關停原井網點火井；在構造高部位采用單排線性井網方式，分L5、L6兩套砂體重新規劃火驅井網，設計點火井井距為75 m；待構造高部位點火井火線推進至下傾一線油井位置時，關閉上排點火井，轉驅下排油井，從而有效規避上傾方向氣竄，促進下傾方向穩定重力泄油形成。

3.3 火驅注采井段配置

火驅注采井段配置以最大限度形成重力泄油驅動為目的進行調整[9]。點火井設計點火井段為油層上部，對應一二線油井生產井段為油層中下部。現場實施中，充分考慮小層對比與構造高差關系，對大段射開油井實施封層、堵氣，對生產下部井段受效不明顯油井采取向上補層等措施，來合理配置注采關系，促使火驅見效。

3.4 合理通風強度

通風強度數值直接影響火驅前緣有效擴展及地層壓力上升速度[10-11]。通風強度為：

(1)

式中：φf為通風強度，m3/(m2·h)；Vf為燃燒速度，m/d；As為燃燒率(燃燒1 m3油砂的空氣耗量，高3618塊物模結果為300 m3/m3)，m3/m3。

假設注入氣沿點火井段呈圓環狀向外推進，不考慮超覆影響，注氣速度為：

Q=0.5π(2t-1)Vf2Ash

(2)

式中：Q為注氣速度，m3/d；t為燃燒時間，d；h為點火油層厚度，m。

圖3 高3618塊火驅前緣分布

取通風強度數值為0.4、0.6、0.8 m3/(m2·h)，計算對應燃燒速度，繪制相應注氣速度隨時間變化曲線。用3種不同的注氣速度曲線與歷史日注氣量、地層壓力變化曲線進行擬合分析，確定保持區塊地層壓力穩步上升、油層正常燃燒的最小通風強度為0.6 m3/(m2·h)。

3.5 保持火驅前緣均衡擴展技術

火驅前緣是否能夠均衡擴展直接影響火驅最終采收率的有效提高。為促使火線均勻推進，根據數模及監測資料認識，結合以往實踐，確定從點火井和油井兩方面綜合調整。

點火井方面：對火驅前緣推進平均距離小于50 m的井組，大幅上提注氣量至理論值；對火驅前緣推進平均距離大于50 m的井組，小幅上提注氣量至理論值。油井方面：對與火線距離大于50 m的油井，采取高注汽量吞吐引效；對與火線距離為30～50 m的油井，選層限量吞吐引效；對與火線距離小于30 m受效狀況較好的油井，不需吞吐引效，跟蹤觀察效果。

4 現場實施情況及效果

按照研究成果，從2014年開始，對區塊火驅進行了綜合調整：及時轉注8口高部位點火井，其中5口L5砂體井，3口L6砂體井，暫時保留原井網15口點火井中見效較好的4口L5砂體井，其他點火井全部關停；新轉8口點火井按理論通風強度配氣，原井網4口點火井逐步下調注氣量，在不影響整體火驅見效狀況的前提下，逐步關井；同時一線油井實施封層堵氣7口，對見效狀況差的15口油井分類實施吞吐引效。通過綜合調整，新增7口受效井，14口井受效明顯改善。

4.1 典型井效果分析

(1) 通過井網調整合理配氣，直接新增3口受效井，6口井受效改善。如高3-5-0165C2井，該井位于原井網構造高部位，井網調整前日產液為3.5 t/d，日產油為1.7 t/d，井網調整后，該井變為構造低部位一線井，隨對應點火井3-5-0162C、高3-51-164井注氣量上調逐漸見效，目前日產液為8.7 t/d，日產油為6.3 t/d。

(2) 在井網調整基礎上，適時選層開展小規模吞吐引效，新增3口受效井，4口井受效改善。如高3-61-160井，該井引效前日產液為4.6 t/d，日產油為2.6 t/d，高部位轉驅4個月后對L53層吞吐引效，注汽量為1 080 t，目前日產液為12.5 t/d，日產油為6.8 t/d。

(3) 井網調整后，通過跟蹤分析，及時實施補層、堵氣等層段優化配置措施，新增1口受效井，4口井受效改善。如高3-5-172C井，該井未補層前日產液為1.5 t/d，日產油為0.8 t/d，通過連續測溫資料對比，對溫度上升的L5砂體中下部1 579.7～1 616.5 m實施補層，取得明顯成效，目前日產液為5.3 t/d，日產油為2.9 t/d。

4.2 區塊整體效果分析

在部分單井取得較好效果同時，區塊整體開發效果得到改善。

(1) 井組產量上升。火驅一線油井2015年年底日增油達到56 t/d，當年增油為1.13×104t/d，且增油量逐漸遞增。

(2) 油層呈現高溫氧化燃燒狀態。一、二線油井連續氣組分結果顯示，O2利用率為93.8%，CO2含量為15.5%，視氫碳原子比值為1.6，均符合高溫氧化燃燒標準。

(3) 氣竄問題得到有效解決。在單井日注氣量高達3.2×104m3/d的情況下，油井日產氣量均控制在1.0×104m3/d以內，未出現明顯氣竄現象。

(4) 地層壓力穩步回升，1 a內由3.2 MPa上升至3.9 MPa。

(5) 經濟指標持續轉好，瞬時空氣油比由2 465 m3/t逐步降至1 280 m3/t。

5 結論及建議

(1) 高3618塊厚層塊狀稠油藏通過深入地質特征及見效規律研究，認識到火驅增油驅動主要來自于重力泄油。

(2) 圍繞最大限度利用重力泄油，進行的井網、井距、注入參數、引效等綜合調整措施取得明顯成效，緩解了火驅過程中氣竄嚴重、增油效果變差等問題，擴大了火驅前緣波及范圍，提高了儲量動用程度，對最終采收率的提高具有重要意義。

(3) 下步應繼續深入厚層塊狀油藏火驅機理、火驅前緣立體展布、井網組合優化等新技術研究，指導火驅綜合調整，來進一步改善區塊開發效果。

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編輯 劉 巍

20160613；改回日期：20160922

中國石油天然氣集團公司科技攻關項目“稠油、超稠油油藏開發技術研究”(2013TQQD-02-06)

李樹山(1976-)，男，高級工程師，1999年畢業于長春地質學院石油地質專業，2010年畢業于南京大學構造地質學專業，獲碩士學位，現從事油田開發管理工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.06.017

TE345

A

1006-6535(2016)06-0077-05