CPL油田裂縫性礫巖稠油油藏開發(fā)方式優(yōu)化研究

楊占偉

（中國石油長城鉆探工程有限公司地質(zhì)研究院，遼寧盤錦 124010）

CPL油田裂縫性礫巖稠油油藏開發(fā)方式優(yōu)化研究

楊占偉

（中國石油長城鉆探工程有限公司地質(zhì)研究院，遼寧盤錦 124010）

為了改善已經(jīng)進入天然能量開發(fā)后期裂縫性底水礫巖稠油油藏的開發(fā)效果，通過稠油油藏開發(fā)方式篩選標準及雙孔雙滲油藏數(shù)值模擬方法，對開發(fā)方式轉(zhuǎn)換進行優(yōu)化，結(jié)果表明，蒸汽吞吐是最有利改善開發(fā)效果的開發(fā)方式，油藏裂縫發(fā)育、基質(zhì)滲透率低、活躍邊底水的作用，將給蒸汽吞吐轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)帶來困難。進一步利用油藏數(shù)值模擬方法優(yōu)選蒸汽吞吐轉(zhuǎn)吞吐時機及注采參數(shù)，確定適合CPL油田裂縫性礫巖稠油油藏的蒸汽吞吐注采參數(shù)，并在CPL油田裂縫性底水礫巖稠油油藏現(xiàn)場實施取得了較好的開發(fā)效果。

普通稠油；開發(fā)方式；蒸汽吞吐；數(shù)值模擬

1 油藏特征

CPL油田是具有背斜型近岸水下扇沉積雙重介質(zhì)砂礫巖稠油油藏，受構(gòu)造控制，縱向上具有統(tǒng)一的油水界面。含油層為中生界白堊系，發(fā)育上下兩套層系，油層埋藏深度980 m～1 050 m，鉆遇油層有效厚度最大為30 m，平均值為11.1 m，油藏儲層巖心分析屬低孔低滲儲層，而DST測試結(jié)果儲層滲透性非常好（見表1），原油為普通稠油，具有高密度、高黏度、高含硫量的特點（見表2）。

表1 研究區(qū)儲層物性參數(shù)

表2 研究區(qū)流體性質(zhì)參數(shù)

自2008年11月投入試采以來，CPL油田經(jīng)歷了近4年的直井衰竭式冷采。受油藏邊底水侵入、裂縫發(fā)育、基質(zhì)物性差、地下原油黏度高等因素的影響，油井井筒附近區(qū)域壓力損耗大，產(chǎn)量遞減快，含水上升快，一次采收率較低，油田開發(fā)效果差。截至2012年8月底，油藏單井平均日產(chǎn)油97.6 m3，累積采油量2.9× 104m3，累積產(chǎn)水0.93×104m3，采出程度0.159%，綜合含水24.4%。剩余油分析研究結(jié)果表明，該油藏仍具備剩余油挖掘潛力。為此，通過轉(zhuǎn)換開發(fā)方式[1-15]，進一步挖掘剩余油。

2 開發(fā)方式轉(zhuǎn)換優(yōu)選

由稠油油藏開發(fā)實踐可知，對于地下原油黏度大于1 000 mPa·s的普通稠油油藏，只能考慮采用蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、火燒油層等熱采方式進行開采。CPL油田稠油油藏埋深淺、裂縫發(fā)育、基質(zhì)物性差，考慮到邊底水造成油層水淹，地下存水率較大，開發(fā)方式主要考慮熱采方式。

2.1 稠油熱采開發(fā)方式篩選標準分析

依據(jù)中國遼河油田稠油開發(fā)方式篩選標準（見表3），分別對蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、熱水驅(qū)或非混相驅(qū)和SAGD驅(qū)進行優(yōu)選，經(jīng)分析對比認為，CPL油田稠油油藏適合采用蒸汽吞吐及蒸汽驅(qū)開采方式。然而，考慮到該油藏目前裂縫發(fā)育、基質(zhì)物性差，基質(zhì)與裂縫的配伍性差，決定選擇蒸汽吞吐作為下步開發(fā)方式。

表3 稠油熱采開發(fā)方式篩選標準

2.2 油藏數(shù)值模擬分析

利用油藏數(shù)值模擬方法，對CPL油田稠油油藏進行后續(xù)不同開發(fā)方式的方案預(yù)測，參與預(yù)測的開發(fā)方式包括衰竭式開發(fā)、常規(guī)水驅(qū)、蒸汽吞吐、蒸汽吞吐+蒸汽驅(qū)，預(yù)測結(jié)果表明，蒸汽吞吐開發(fā)方式更適合裂縫性稠油油藏（見圖1）。

圖1 不同開發(fā)方式的開發(fā)效果對比

分析認為，衰竭式開發(fā)主要是充分利用CPL油田充足的天然能量，初期油井開發(fā)效果好，后期因天然能量不足油井低產(chǎn)低效，對于國內(nèi)外天然能量充足油藏的開發(fā)實踐證明合理利用天然能量其開發(fā)效果最好，最終采收率高；常規(guī)水驅(qū)是注入井連續(xù)不斷地往油層中注水，由于儲層裂縫發(fā)育、基質(zhì)物性差等嚴重的非均質(zhì)性及油水黏度比大，注入水會沿著裂縫快速指進，使油藏迅速水淹，驅(qū)油效率低，開發(fā)效果差；蒸汽驅(qū)是注入井連續(xù)不斷地往油層中注入高干度的蒸汽，不斷地加熱油層，降低地層原油的黏度，注入蒸汽會沿著裂縫快速指進，使油藏快速水淹，開發(fā)效果差；蒸汽吞吐的驅(qū)油機理與蒸汽驅(qū)相近，但是它只采出油井附近油層中的原油，避免油藏快速水淹，由于活躍邊底水的作用，將給蒸汽吞吐轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)帶來困難。由此可見，CPL油田稠油油藏天然能量開采后，轉(zhuǎn)換為蒸汽吞吐開采更有利于改善油田的開發(fā)效果。

3 蒸汽吞吐開發(fā)方式吞吐時機及參數(shù)優(yōu)選

3.1 吞吐時機

應(yīng)用油藏數(shù)值模擬方法分別模擬0.5年、1年、1.5年、2年、2.5年、3年等不同轉(zhuǎn)蒸汽吞吐時機對開發(fā)效果的影響，模擬預(yù)測結(jié)果表明:在目前的油藏條件下，生產(chǎn)1.5～2年后轉(zhuǎn)蒸汽吞吐效果最好，天然能量衰竭式開采時間過長會影響蒸汽吞吐最終采收率（見圖2）。主要原因是油藏天然能量充足、裂縫發(fā)育、基質(zhì)物性差，導(dǎo)致需要一定泄壓以后轉(zhuǎn)蒸汽吞吐效果最好。

3.2 注汽強度

分別對各輪次的注汽強度進行優(yōu)化，模擬注汽強度對蒸汽吞吐開發(fā)效果的影響，數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果表明:隨著注汽強度的增大，周期產(chǎn)油量越高，但增油量和油汽比逐漸變差（見圖3），該油藏進行了5輪蒸汽吞吐就達到了極限油汽比0.25，最終確定第一周期到第五周期最優(yōu)注汽強度分別為10 t/m、12 t/m、12 t/m、14 t/m、14 t/m。

圖2 吞吐時機對蒸汽吞吐開發(fā)效果的影響

圖3 注汽強度對蒸汽吞吐開發(fā)效果的影響

圖4 井底蒸汽干度對蒸汽吞吐開發(fā)效果的影響

3.3 井底蒸汽干度

井底蒸汽干度分別取30%、40%、50%、60%和70%，模擬不同井底蒸汽干度對蒸汽吞吐開發(fā)效果的影響，數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果表明:井底蒸汽干度越高，原油累產(chǎn)油越高（見圖4）。當井底蒸汽干度小于50%時，隨蒸汽干度的增加快速上升，累產(chǎn)油對蒸汽干度較為敏感，隨著蒸汽干度的增加，累產(chǎn)油上升較快。當蒸汽干度超過50%之后，累產(chǎn)油對蒸汽干度不太敏感，隨著蒸汽干度的增加，累產(chǎn)油上升較為平緩，當蒸汽干度大于60%時，累產(chǎn)油上升較為平緩，但增油量降低。分析認為，蒸汽干度越高，混合流體的熱焓越高，降低稠油黏度的效果越好。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，井底蒸汽干度至少應(yīng)大于60%。

3.4 燜井時間

燜井時間分別取3 d、5 d、7 d、9 d和11 d，模擬不同燜井時間對蒸汽吞吐開發(fā)效果的影響，數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果表明:燜井時間為5 d時，累產(chǎn)油最高（見圖5）。當燜井時間小于5 d時，隨著燜井時間的增加，累產(chǎn)油上升；當燜井時間大于5 d，隨著燜井時間的增加，累產(chǎn)油降低。

圖5 不同燜井時間對蒸汽吞吐開發(fā)效果的影響

3.5 注汽速度

注汽速度分別取200 t/d、300 t/d、400 t/d、500 t/d和600 t/d，模擬不同注汽速度對蒸汽吞吐開發(fā)效果的影響，數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果表明:隨著注汽速度的增加，原油周期采出量增加，當注汽速度達到500 t/d后，采油量最大，之后原油周期采出量開始下降。注汽速度與實際蒸汽鍋爐的產(chǎn)汽能力有關(guān)，一般選用23 t/h（注汽速度400 t/d左右）的蒸汽鍋爐能夠保證注入能力（見圖6）。

圖6 不同注汽速度對蒸汽吞吐開發(fā)效果的影響

3.6 初期產(chǎn)液量

為了有效控制該區(qū)塊油藏的含水上升，模擬初期產(chǎn)液量對蒸汽吞吐開發(fā)效果的影響，數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果表明:隨著初期產(chǎn)液量的增加，原油周期采出量增加，當初期產(chǎn)液量達到60 m3/d，周期產(chǎn)油量最大，之后原油周期產(chǎn)油量隨初期產(chǎn)液量增加而開始下降，確定初期產(chǎn)液量60 m3/d~80 m3/d比較合理。分析認為:初期產(chǎn)液量過低，注入蒸汽的熱量容易散失在油層中，原油溫度會有所降低，進而影響原油黏度逐漸變大。初期采液速度過高，容易將大量高溫原油和地層水產(chǎn)出，沒有充分加熱油層（見圖7）。

圖7 不同初期產(chǎn)液量對蒸汽吞吐開發(fā)效果的影響

4 現(xiàn)場實施情況分析

CPL油田稠油油藏于2008年11月利用天然能量衰竭式開采，目前該油田已進入天然能量開發(fā)后期，開發(fā)效果差，日產(chǎn)油量低，含水上升快（見圖8），所以，必須通過轉(zhuǎn)化開發(fā)方式，改善油田開發(fā)效果。

2011年1月底，CPL油田優(yōu)選1口井進行蒸汽吞吐試驗。該井于2009年1月底進行天然能量開采，開井339 d，平均日產(chǎn)液4.84 m3，平均日產(chǎn)油4.2 m3，含水14.06%，累積產(chǎn)液1 641.1 m3，累產(chǎn)油1 422 m3，開發(fā)效果差；2011年1月初進行第一周期蒸汽吞吐，平均日產(chǎn)液39.8 m3，日產(chǎn)油13.3 m3，截止到2011年7月底，累積注汽2 013.96 t，累積產(chǎn)液5 532 m3，累積產(chǎn)油1 824.5 m3，階段油汽比0.91，因?qū)嶋H注汽速度（132 t/d）低、注汽量少等參數(shù)未達到要求，導(dǎo)致蒸汽吞吐未達到理想的開發(fā)效果，但開發(fā)效果也較好（見圖9）。

圖8 天然能量開采曲線

圖9 蒸汽吞吐試驗開采曲線

5 結(jié)論

（1）針對雙重介質(zhì)油藏裂縫發(fā)育、基質(zhì)滲透率低、活躍邊底水的作用，蒸汽吞吐是最有利改善開發(fā)效果的開發(fā)方式，將給蒸汽吞吐轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)帶來困難。

（2）井底蒸汽干度、注汽強度、注汽速度及初期產(chǎn)液量對原油采收率具有一定影響。綜合考慮油藏數(shù)值模擬研究結(jié)果與現(xiàn)場實際，確定適合CPL油田裂縫性礫巖稠油油藏的蒸汽吞吐注采參數(shù)。

（3）在CPL油田稠油油藏進行現(xiàn)場試驗，取得了較好的開發(fā)效果，對同類油藏改善天然能量開發(fā)效果具有一定的技術(shù)借鑒意義。

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一建研制成功國內(nèi)首臺高效折面板螺旋折流板換熱器

截至3月28日，中國石油天然氣第一建設(shè)有限公司制造的高效折面板螺旋折流板換熱器，已在山東石大勝華化工集團股份有限公司動力車間連續(xù)平穩(wěn)運行超過35個月。

這臺設(shè)備是國內(nèi)目前首臺投入應(yīng)用的高效折面板螺旋折流板換熱器。中國石油工程建設(shè)分公司黨委書記胡兢克告訴記者:“此類設(shè)備一旦打開市場，將對新建煉化裝置工程產(chǎn)生一場革命性改進。同等換熱需求，它的占地面積小了，從而帶動裝置鋼結(jié)構(gòu)等也降低了投資，建一套裝置整體投資將降低10%至15%。”業(yè)內(nèi)人士認為:“這種新產(chǎn)品比替換掉的同規(guī)格弓形折流板換熱器換熱效率提升20%，且制造成本與其相當。”

在石油化工領(lǐng)域，管殼式換熱器是應(yīng)用最廣泛的換熱設(shè)備。近年來，業(yè)內(nèi)看中螺旋折流板換熱器，逐步將其取代。2011年1月，中國石油工程建設(shè)分公司立項“高效折面板螺旋折流板換熱器設(shè)計、制造技術(shù)研發(fā)”科研課題。當年11月，參與研發(fā)的3家單位共同討論實施方案，由華東設(shè)計院、西安交通大學(xué)分別進行圖紙設(shè)計、換熱器傳熱性能測試和數(shù)據(jù)分析；一建公司石化設(shè)備制造分公司負責(zé)制造技術(shù)的研究。

2014年9月，“高效折面板螺旋折流板換熱器設(shè)計、制造技術(shù)研發(fā)”課題通過了中國石油工程建設(shè)分公司專家評審。這一研發(fā)項目使得一建公司具備了高效折面板螺旋折流板換熱器的制造能力，“一種帶折面螺旋折流板斜面鉆孔裝置”獲國家實用新型專利，培養(yǎng)了高端換熱器技術(shù)人才10余人。

（摘自中國石油報第6810期）

TE344

A

1673-5285（2017）04-0067-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.04.018

2017－03-02

楊占偉，男（1983-），工程師，碩士畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京），現(xiàn)從事油藏工程及數(shù)值模擬研究工作，郵箱: yangzhanwei1983@163.com。