蒸汽輔助重力泄油技術研究與應用

摘要：針對XX油田正在開發和有待開發的稠油區塊，在對國內外稠油油藏的分類、開發歷程及開發技術現狀進行全面的調研的基礎上，進行了SAGD基本理論研究和蒸汽輔助重力泄油基本理論和應用研究，指導XX油田稠油油藏的開發。

關鍵詞：SAGD ?技術研究 ?開發特點

1 國內研究現狀

國內對蒸汽輔助重力泄油（SAGD）開發方式進行詳細研究的單位有遼河油田、XX石油管理局、總公司研究院。1996年遼河油田和總公司研究院曾與加拿大CMG公司合作，研究認為在杜84塊興隆臺油層興V工組、館陶油層可采用SAGD開發，最終采收率為45%-60%。目前，SAGD技術在遼河油田的超稠油油藏現場試驗取得了成功，正在進入工業化的應用階段，在全國其它油田稠油區塊正逐步得到推廣應用。

2 稠油開發基本情況

稠油是石油烴類的重要組成部分，具有比常規原油資源高達數倍的巨大潛力。我國稠油資源豐富，分布較廣。據不完全統計，探明和控制儲量已達到20億噸[1]，其中陸地稠油約占石油總資源的20%以上。XX油田是我國很重要的稠油開發區，根據國內稠油分類標準，XX油田已探明稠油儲量可分為普通稠油、特稠油和超稠油，分別占稠油探明儲量的45%、32%和23%。

XX油田稠油埋藏深度變化不大，且一般都比較淺。稠油粘度高，密度大，開采中流動阻力大，不僅驅替效率低，而且體積掃油效率也低[3]，難以用常規方法進行開采。稠油的突出特點是含瀝青質、膠質較高。我國膠質瀝青質含量較高的稠油產量約占原油總產量的7%。超稠油開發屬世界級難題，因為原油粘度高（大于5×104mPa·s），在油層條件下基本不流動。目前最有效的開發技術手段就是熱力采油，包括蒸汽吞吐、蒸汽驅、蒸汽輔助重力泄油、火燒油層等。

XX油田特稠油的開發方式為早期蒸汽吞吐，后期蒸汽驅;淺層超稠油的開發方式為蒸汽吞吐，目前還沒有考慮汽驅生產。超稠油油品性質決定了超稠油的生產特點，主要表現在：蒸汽吞吐周期生產時間短，周期產油量低，油汽比低，蒸汽吞吐生產階段周期產量變化呈不對稱“拋物線”型。由于油品性質的不同，周期產油量高峰出現的時間也不同：原油粘度低，周期產油量、油汽比的高峰期為3～5周期;原油粘度高，周期產油量、油汽比的高峰期為4～6周期。同時還存在蒸汽超覆嚴重的問題，使得油層縱向上動用程度低，蒸汽吞吐采出程度低。根據數值模擬和生產動態預測，超稠油蒸汽吞吐階段的采出程度為22%～29%。因此，轉換開發方式、實現產量接替、扭轉遞減趨勢是超稠油開發的當務之急。

近年來，以重力泄油機理發展起來的開采重油、特別是開采超稠油的技術在現場中得到了廣泛應用和試驗。蒸汽輔助重力泄油技術[2]與其它以蒸汽驅動機理為主的開采方式相比，其優點在于克服了蒸汽驅替前沿的不穩定和指進現象，以及驅替過程中的蒸汽相超覆作用，所以蒸汽輔助重力泄油的最終采收率高（一般大于50%）。在生產時，通過蒸汽聚集室逐漸膨脹，泄油面積會很大;同時原油加熱后流向生產井，仍然保持著熱量，為開采超稠油提供理想的流動條件。

3 SAGD技術研究與應用

針對XX油田正在開發和有待開發的稠油區塊，根據油藏物性特點、地質特征以及開發狀況研究成果[3]，結合蒸汽輔助重力泄油（SAGD）技術，主要進行了如下內容研究：

1）以SAGD的基本原理和蒸汽超覆理論為基礎，建立數學模型對蒸汽腔擴展規律進行研究，結合風城地區油藏特征，對油藏進行SAGD適用性研究并篩選。

2）根據現場生產數據，擬合粘溫曲線，進行SAGD生產井井筒多相管流壓力梯度、溫度分布計算;

3）確定SAGD雙水平井、直井—水平井的產能預測模型，分別利用預測模型進行SAGD產能預測，根據模型對影響油井產能的影響因素進行分析;

4）根據XX油田現場生產情況，進行SAGD條件下舉升系統優化設計，選取合理的沖次、沖程、泵徑以及抽油桿、抽油泵、抽油機的最佳組合方案。

總結和學習國內外學者對稠油油藏開發的經驗，通過對蒸汽輔助重力泄油的采油機理，蒸汽腔擴展規律理論及SAGD適應性研究及篩選分析，為XX油田特、超稠油油藏的SAGD產能預測及生產提供理論基礎，其技術路線分為6步，第一步進行文獻調研，查閱國內外有關SAGD技術、水平井熱采技術的文獻;第二步對SAGD基本原理及蒸汽腔擴展規律進行研究，結合油藏特征，對油藏進行SAGD適用性研究并篩選;第三步根據地層條件、油井生產特征，進行粘溫關系擬合與井筒多相管流計算;第四步確定SAGD雙水平井、直井—水平井模式下油井產能模型，對生產井產量進行預測，同時分析SAGD對油井產能的影響;第五步根據XX油田現場生產情況，進行SAGD條件下舉升系統優化設計;第六步總結生產特征，評價開發效果，指導油田稠油現場SAGD生產。

4 認識與結論

（1）針對XX油田正在開發和有待開發的稠油區塊，在對國內外稠油油藏的分類、開發歷程及開發技術現狀進行全面的調研的基礎上，進行了SAGD基本理論研究，XX油田SAGD適應性研究及篩選分析，SAGD井筒多相管流模擬研究以及水平生產井的產能預測以及影響因素分析，并對熱采稠油開發有桿泵舉升系統參數進行了優化設計。

（2）在SAGD適應性研究和篩選方面，依據蒸汽輔助重力泄油技術使用的油藏條件，確立了試驗區的選擇原則。在SAGD井筒多相管流方面，通過分析蒸汽輔助重力泄油生產井井眼軌跡，確定了選用Beggs-Brill方法來進行SAGD生產井井筒壓力計算。在SAGD油井產能預測方面，在Butler斜坡泄油理論基礎上，分別確定了雙水平井和直井—水平井重力泄油的數學模型。在SAGD有桿泵舉升方面，規劃了SAGD有桿泵舉升系統優化設計的流程，建立了以系統效率最高為舉升系統優化的目標函數，并確立了約束條件及目標函數的求解方法。

參考文獻：

[1] 賈學軍.高粘度稠油開采方法的現狀與研究進展[J].石油天然氣學報， 2008， （02）：529-533.

[2] 韓軍. 熱力采油新技術的研究與應用[D].東北石油大學，2010.

[3] 張浩.蒸汽輔助重力泄油有桿泵舉升系統優化[D].中國石油大學，2010.

作者簡介：朱嬋，男，1987年生，工程師，2012年畢業于長江大學，現于中石油遼河油田勘探開發研究院從事油氣田開發工程工作。