直平組合SAGD注采井網(wǎng)及參數(shù)影響研究

張輝登，李春蘭，黃世軍，魏紹蕾，韓建亭

（1.中國石油大學（北京）石油工程學院，北京 102249；2.中國石化中原油田分公司采油二廠，河南 濮陽 457532）

直平組合SAGD注采井網(wǎng)及參數(shù)影響研究

張輝登1，李春蘭1，黃世軍1，魏紹蕾1，韓建亭2

（1.中國石油大學（北京）石油工程學院，北京 102249；2.中國石化中原油田分公司采油二廠，河南 濮陽 457532）

根據(jù)遼河油田某區(qū)塊館陶組油層蒸汽輔助重力泄油（SAGD）先導試驗區(qū)實際靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)，建立了油藏數(shù)值模型，應用該模型對注采井網(wǎng)和注采參數(shù)進行了研究。根據(jù)測井曲線和動態(tài)分析，確定地層中有3段物性較差的地層，且油藏頂部和底部分別發(fā)育有水層。對比了2種不同的輪換注汽方式及連續(xù)注汽的開發(fā)效果，結果表明，輪換注汽能更好地驅替直井井間的剩余油，因而效果好于連續(xù)注汽，能夠得到較長的穩(wěn)產期和更高的采收率。關于注采參數(shù)，主要研究了注汽速度對最優(yōu)采注比的影響，模擬了不同注汽速度和不同采注比組合下的SAGD生產過程。通過對比累計產油量，得出了注汽速度與最優(yōu)采注比的關系曲線。

蒸汽輔助重力泄油；直平組合；輪換注汽；采注比

稠油油藏的開發(fā)技術主要有蒸汽吞吐、蒸汽驅、HDCS、蒸汽輔助重力泄油［1-4］（SAGD）等。其中SAGD有3種布井方式，分別為雙水平井方式、直井與水平井組合方式和單水平井蒸汽輔助重力驅方式［2-5］。國外現(xiàn)場應用較多的是雙水平井方式，僅在少數(shù)幾個油田［6］應用直井與水平井組合方式。遼河油田在已有直井的基礎上采取直井與水平井組合SAGD開發(fā)方式［7-9］，便于進行橫向和縱向非均質性的調控［10-13］。遼河油田某區(qū)塊館陶組先導試驗區(qū)［14］儲層內部發(fā)育有低滲條帶，一方面抑制了蒸汽腔縱向擴展，另一方面延緩了頂水下泄。本文通過調整直井注汽井網(wǎng)，研究了注采井網(wǎng)對開發(fā)效果的影響，并對影響開發(fā)效果的幾個主要參數(shù)進行了數(shù)值模擬，同時還研究了注采參數(shù)的影響。

1 數(shù)值模型的建立

1．1 地質參數(shù)

建立數(shù)值模型時，參考了遼河油田某區(qū)塊館陶組先導試驗區(qū)的地質參數(shù)。為了分析較差物性段的影響，對相關地質參數(shù)進行了簡化，將各處有效厚度、孔隙度、滲透率、含油飽和度等進行均一化處理。簡化后的主要地質參數(shù)見表1。

表1 數(shù)值模型地質參數(shù)

1．2 模型的建立

井網(wǎng)設計采用2排直井，中間布置1口水平生產井。直井井距為70 m，水平井井段長度為300 m，直井井排距離為70 m，井位平面分布見圖1。

圖1 直平組合SAGD生產井網(wǎng)結構示意

網(wǎng)格劃分采用15×43×62=39 990，X方向為2.5 m+13×5 m+2.5 m=70 m，Y方向為5 m+41×10 m+5 m= 420 m，Z方向為5×6 m+1×2 m+50×2 m+1×2 m+5×6 m= 164 m。其中頂、底水層厚度均為30 m，水體和油藏之間設置一層瀝青殼，厚度為2 m，其黏度較大。

根據(jù)現(xiàn)場實際測井數(shù)據(jù)，在模型中設置了3層差物性段，分別設置在第18，33，43網(wǎng)格，厚度為2 m，滲透率為400×10-3μm2。

根據(jù)遼河油田生產實際，前期進行蒸汽吞吐，直井10個周期，水平井5個周期，直井與水平井達到熱連通后轉入SAGD生產。吞吐時間累計2 000 d（約5.5 a），直井與水平井之間的連通溫度達到80℃以上，水平井井底壓力降至3 MPa，累計產油量為6.5×104m3，采出程度為11.5%。轉入SAGD生產階段繼續(xù)生產7 380 d（20.2 a），合計生產時間9 380 d（25.7 a）。

2 注采井網(wǎng)的影響

根據(jù)數(shù)值模型中的井位布置，共模擬了3種井網(wǎng)下的生產過程，分別為5-5交替注汽、6-4交替注汽、10口井均勻注汽。各注采井網(wǎng)條件下總的注入量一致。交替注汽井位分布見圖2，各井網(wǎng)的日產油量變化見圖3。

由于井網(wǎng)不同單井注入速度不同，到達井底時的注入干度也不相同。將注汽速度定為300 m3/d，到達井底時的注入干度分別為5-5交替注汽0.78、6-4交替注汽0.75/0.80、10井交替注汽0.64。采注比為1.15，3種井網(wǎng)下采出程度分別為57.97%，56.75%，55.56%。因此，5-5交替輪換注汽效果最好，6-4井網(wǎng)和10井網(wǎng)分別低1.2%和2.4%。

圖2 交替輪換注汽示意

圖3 不同井網(wǎng)的日產油量變化

由圖3可以看出，在生產至4 200 d左右，10口井均勻注汽的日產油量和其他2種井網(wǎng)形式下的日產油量開始出現(xiàn)明顯差別，直至6 200 d左右才又趨于接近。這說明，其開發(fā)效果差異主要出現(xiàn)在 4 200～6 200 d這段生產時間內。為了進一步分析產生差異的原因，截取了這段時期內的含油飽和度分布場圖，通過對場圖的分析，可以更直觀地看到蒸汽腔的形狀和變化規(guī)律以及剩余油分布的狀況（見圖4）。

圖4 4 300 d時不同井網(wǎng)的J-K飽和度場

由圖4可以看出，當生產至4 300 d時，10口連續(xù)注汽井網(wǎng)蒸汽腔已經(jīng)突破頂水，產油量開始下降。此時注汽井間仍有大量剩余油未被驅到，但此時的累計采油量較大。其他2種井網(wǎng)蒸汽腔距離頂水還有一定距離，因而仍能繼續(xù)穩(wěn)定生產，產油量基本保持不變。由此可見，由于10井網(wǎng)沒有交替注汽，井間動用程度差，剩余油較多是導致采出程度降低的主要原因。

在進行注采井網(wǎng)優(yōu)化時，要注意采注比的影響，選取不適當?shù)牟勺⒈葧W(wǎng)優(yōu)化的結果產生影響。下面以采注比為1.10，1.15，1.20時的采出程度對比來說明采注比的影響。表2為不同采注比和注采井網(wǎng)的采出程度對比。

表2 不同采注比和注采井網(wǎng)的采出程度統(tǒng)計

由表2可以看出，不同采注比條件下得到的最優(yōu)井網(wǎng)是不同的。采注比為1.10時，最優(yōu)的井網(wǎng)為6-4井網(wǎng)；采注比為1.15時，最優(yōu)的井網(wǎng)為5-5井網(wǎng)；采注比為1.20時，最優(yōu)的井網(wǎng)為10井網(wǎng)。采注比為1.2時明顯偏大，此時由于嚴重汽竄導致總體采出程度大幅降低。因此，只有在合適的采注比條件下，優(yōu)選出的井網(wǎng)才是正確的。

3 注采參數(shù)的影響

現(xiàn)場SAGD生產過程中，影響最大的參數(shù)是采注比、注汽速度和注汽干度。

3.1 采注比與注汽速度的影響

在不同的注入速度下，會有不同的最優(yōu)采注比。因此，有必要研究注入速度對采注比優(yōu)化的影響。本文分別研究了注入速度為150，200，250，300，350 m3/d，以及采注比為1.10，1.15，1.20，1.25，1.30共22種組合的生產過程，并對比了每個注入速度下的累計產油量（見表3）。

由表3可知，注汽速度并不是越大越好，而是存在一個最優(yōu)值。當注汽速度為最優(yōu)值時，累計產油量最大，采出程度最高。而不同采注比條件下的最優(yōu)注汽速度是不同的，表3中每行中的最大值為相應注汽速度下的最優(yōu)采注比。由此可以得到注汽速度與最優(yōu)采注比的關系曲線（見圖5）。從圖5中可以看出，隨著注汽速度增大，最優(yōu)采注比降低。

表3 不同采注比和注汽速度組合下的累計產油量對比

圖5 最優(yōu)采注比與注汽速度的關系

圖5可作為最優(yōu)采注比隨注汽速度變化的標準圖版，該圖版可以用于確定給定注汽速度時的采注比。但需要注意的是，對于不同的油藏條件，該圖版會有一定的變化。

3.2 注汽干度的影響

在本次研究中，分別模擬了注汽干度為0.45，0.55，0.65，0.75，0.85，1.00條件下的生產過程，結果見圖6。

圖6 不同注汽干度條件下的最終采出程度對比

從采出程度對比來看：注汽干度從0.55上升到0.85時，采出程度緩慢增加，干度每增加0.10，采出程度增加0.5%～0.8%；而蒸汽干度保持為1.00時，采出程度達到62.9%，比干度為0.85時高出4.1%。由此可見，注汽干度為1.00時采出程度明顯提高。如果在井口注入過熱蒸汽，保證蒸汽到達井底時干度約為1.00，則能明顯提高開發(fā)效果。

4 結論

1）交替注汽比連續(xù)注汽效果好，交替注汽能較好地動用直井間原油，蒸汽腔上部界面發(fā)育比較均勻，突破頂水時間較晚，具有較高的采收率。

2）注汽速度有一個合理區(qū)間，過低時采油速度低，最終采出程度低，過高時容易發(fā)生汽竄，采出程度低。注汽速度影響最優(yōu)采注比的選取，隨著注汽速度增大，最優(yōu)采注比降低。

3）蒸汽干度越高，采油速度和采出程度越高。

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（編輯 高學民）

Effects of injection-production pattern and parameter on SAGD using combination of vertical and horizontal wells

Zhang Huideng1,Li Chunlan1,Huang Shijun1,Wei Shaolei1,Han Jianting2
(1.College of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;2.No.2 Oil Production Plant, Zhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Puyang 457532,China)

Based on the development of Guantao pilot block in Liaohe Oilfield,a reservoir numerical model is built to research the effect of injection-production pattern and parameter on Steam-Assisted Gravity Drainage(SAGD).The model between two aqueous layers contains three low permeability layers in the light of well log and production data.The results of two injection-production patterns show that alternate steam injection is better than that of steam injection,and it can bring long stable production period and high recovery ratio.The effect between steam injection rate and production factor is researched and the procedure is simulated with different injection rate and production-injection ratio.The relation curve of injection rate and optimal production-injection ratio is obtained through contrasting the cumulative oilproduction.

SAGD;combination of vertical and horizontal wells;alternate steam injection;production-injection ratio

國家科技重大專項“海上稠油高效開發(fā)新技術”課題“海上稠油熱采綜合評價方法研究”（2011ZX05024-005-006）

TE33

：A

10.6056/dkyqt201501021

2014-08-26；改回日期：2014-11-18。

張輝登，男，1984年生，在讀碩士研究生，研究方向主要為稠油熱采等方面。E-mail：zhanghuideng@163.com。

張輝登，李春蘭，黃世軍，等.直平組合SAGD注采井網(wǎng)及參數(shù)影響研究［J］.斷塊油氣田，2015，22（1）：94-97.

Zhang Huideng，Li Chunlan，Huang Shijun，et al.Effects of injection-production pattern and parameter on SAGD using combination of vertical and horizontal wells［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2015，22（1）：94-97.