SAGD循環(huán)預(yù)熱階段加速連通方法的研究及應(yīng)用

趙　睿楊　智　吳永彬　張瑞強　羅池輝郤一臻（.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依　8000；.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京　0008；.中國石油西部鉆探測井公司，新疆克拉瑪依　8000；.中國石油新疆油田分公司風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依　8000）

SAGD循環(huán)預(yù)熱階段加速連通方法的研究及應(yīng)用

趙睿1楊智1吳永彬2張瑞強3羅池輝1郤一臻4
（1.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依834000；2.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；3.中國石油西部鉆探測井公司，新疆克拉瑪依834000；4.中國石油新疆油田分公司風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依834000）

SAGD循環(huán)預(yù)熱階段的預(yù)熱效率和連通速度，都對生產(chǎn)階段的生產(chǎn)效果具有重要影響。通過數(shù)值模擬研究，提出一種加快SAGD循環(huán)預(yù)熱階段連通速度的方法，建立了“低壓—高壓—擬SAGD”的預(yù)熱模式，實現(xiàn)了在較短時間、形成優(yōu)先滲流通道風(fēng)險較低的情況下，注采井之間的水力連通速度得以有效提高的目的。該方法在風(fēng)城超稠油油藏SAGD規(guī)模開發(fā)中的應(yīng)用效果良好，具有一定的推廣價值。

SAGD；循環(huán)預(yù)熱；擬SAGD；連通速度

蒸汽輔助重力泄油技術(shù)（Steam-Assisted Gravity Drainage，簡稱SAGD）是開發(fā)超稠油的一項前沿技術(shù)，由Butler教授首次提出［1］，經(jīng)過30多年的發(fā)展與應(yīng)用，前人已在鉆井軌跡控制［2］、均勻配汽［3］、SAGD循環(huán)預(yù)熱操作［4-6］等方面進行了許多有益探索。

SAGD的生產(chǎn)實踐表明，常規(guī)蒸汽循環(huán)預(yù)熱時間長，通常需要150～200 d以上，蒸汽消耗量大，轉(zhuǎn)SAGD生產(chǎn)的速度比較慢，影響SAGD的開發(fā)效果。為此，在非均質(zhì)地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，開展了SAGD泄油機理的研究，提出“低壓—高壓—擬SAGD”的三段式預(yù)熱模式，并對操作方式與關(guān)鍵參數(shù)進行優(yōu)化。

1　“低壓—高壓—擬SAGD”模式

為降低循環(huán)預(yù)熱階段形成優(yōu)先滲流通道的風(fēng)險，同時加速連通并在轉(zhuǎn)向SAGD狀態(tài)的初期就形成沿水平段均勻發(fā)育的蒸汽腔，以實際三維地質(zhì)模型為基礎(chǔ)，采用CMG公司的STARS熱采模擬模塊，建立了“多油管管柱—離散井筒—油藏耦合”的SAGD油藏數(shù)值模型。

常規(guī)SAGD循環(huán)預(yù)熱模式為：等壓循環(huán)（30 d）—高壓循環(huán)（30 d）—增壓循環(huán)（60 d），共120 d；“低壓—高壓—擬SAGD”循環(huán)預(yù)熱模式為：等壓循環(huán)（30 d）—高壓循環(huán)（30 d）—擬SAGD循環(huán)（30 d），共90 d。其中，初期30 d保持低壓穩(wěn)定循環(huán)，水平段注汽壓力不超過地層破裂壓力0.5 MPa，上下井間無壓差；之后30 d提高壓力，進入高壓循環(huán)預(yù)熱階段，水平段注汽壓力低于地層破裂壓力0.5 MPa；常規(guī)SAGD循環(huán)預(yù)熱模式的增壓循環(huán)階段，上部水平段注汽壓力比下部水平段注汽壓力高0.5 MPa；而擬SAGD循環(huán)預(yù)熱模式，在高壓循環(huán)結(jié)束時，改變工作制度，注汽井轉(zhuǎn)為長短油管同時注汽，停止排液，生產(chǎn)井則繼續(xù)保持循環(huán)，由此建立擬SAGD狀態(tài)進行弱采。

以新疆試驗區(qū)某典型SAGD井組為例，模型的基本參數(shù)為：油藏溫度18 ℃，初始油藏壓力2 MPa，模型沿水平段方向的長度500 m，寬度100 m，高度25 m，平均孔隙度為30%，平均水平滲透率為1 500 mD，平均初始含油飽和度75%；布井參數(shù)為：水平段長度450 m，注采井間垂距5 m；注汽井與生產(chǎn)井都分別下入伸入“腳尖”的長油管與伸入“腳跟”的短油管，長油管與短油管相互平行，其中長油管在水平段內(nèi)的直徑為88.9 mm，短油管的直徑為73 mm。

模擬結(jié)果顯示，初期采用較低壓力穩(wěn)定循環(huán)，能起到初步預(yù)熱油藏的作用，充分發(fā)揮熱傳導(dǎo)作用，由于無壓差引入，沿水平井段基本實現(xiàn)均勻加熱，如圖1（a）所示；30 d后提高壓力操作，飽和蒸汽溫度相應(yīng)增大，大大增加了熱傳導(dǎo)效率，此階段仍無施壓，以傳導(dǎo)加熱為主， 如圖1（b）所示。

圖1　不同SAGD循環(huán)預(yù)熱模式溫度場分布

對于常規(guī)循環(huán)預(yù)熱方式，在高壓預(yù)熱結(jié)束后，轉(zhuǎn)入增壓預(yù)熱階段，沿水平井段的熱場分布受儲層物性不均勻的影響，呈現(xiàn)出一定差異，如圖1（c）所示，在高滲透的水平段中部區(qū)域，優(yōu)先形成了熱連通與流體連通，發(fā)生了局部汽竄；預(yù)熱結(jié)束后的溫度場如圖1（d）所示，水平段預(yù)熱均勻程度較低，靠近水平段“腳跟”的低滲透段難以建立熱連通，而中部高滲區(qū)域發(fā)生汽竄。

對于“低壓—高壓—擬SAGD”循環(huán)預(yù)熱模式，在高壓預(yù)熱結(jié)束后，注汽井采用長油管與短油管同時注汽，擬SAGD預(yù)熱操作10 d后的溫度場如圖1（e）所示，整個水平段均有熱連通與蒸汽腔發(fā)育，30 d后的滲流通道及溫度場分布如圖1（f）所示，井間連通程度整體較高，位于水平段“腳跟”的低滲透區(qū)域也有了蒸汽腔發(fā)育。

2　操作策略與關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化

以上研究表明，“低壓—高壓—擬SAGD”的操作模式不僅可以避免常規(guī)循環(huán)預(yù)熱方式中壓差難以控制的問題，同時提高了連通速度和熱效率。為了適應(yīng)現(xiàn)場應(yīng)用，針對井間儲層非均質(zhì)性的影響做了敏感性研究，并提出相應(yīng)的優(yōu)化策略和參數(shù)。

2.1注汽方式

在轉(zhuǎn)為擬SAGD操作時，改變注汽點，以觀察不同注汽方式對于連通效果的影響。在擬SAGD操作10 d后，井間已形成一定的連通（圖2a）。由于水平段“腳尖”區(qū)域物性相對較好（圖2b），該區(qū)域溫度場連通程度也較高。此后改變注汽點，實施“腳尖”區(qū)域伸入長油管以及“腳跟”區(qū)域伸入短管分別單獨注汽，對比二者結(jié)果（圖2c、圖2d）可以看出，短管注汽使得物性稍差的“腳跟”部位也形成了較好的連通，明顯降低了水平段的連通差異，由此推薦一般注汽遵循就近原則，以達到在循環(huán)預(yù)熱階段降低井間連通差異、提高連通均勻性的目的。當(dāng)井間夾層位于水平段“腳跟”區(qū)域時，采用短管在“腳跟”注汽；當(dāng)井間夾層位于“腳尖”區(qū)域時，采用長管在“腳尖”注汽；兩端區(qū)域均有夾層時，采用長短管同時注汽。

2.2注汽速度

水平段長度400 m的條件下，以井間平均黏度低于100 mPa·s為界限，當(dāng)注汽速度為40 t/d、60 t/d、80 t/d時，擬SAGD操作所需時間分別為30 d、20 d、15 d，推薦注汽速度為60～80 t/d為宜。

2.3注采井間壓差

注采井間的壓差與井間儲層物性的非均質(zhì)性相關(guān)，物性越好，滲流阻力越小，壓差越小。根據(jù)模擬結(jié)果，井間滲透率500 mD、1 000 mD、1 500 mD條件下，對應(yīng)井間壓差分別為0.6～0.8 MPa、0.4～0.6 MPa、0.2～0.4 MPa。因此，對于井間儲層非均質(zhì)性較強的SAGD井組，現(xiàn)場操作時擬SAGD階段的壓差控制就應(yīng)該越謹(jǐn)慎，以降低形成優(yōu)先滲流通道的風(fēng)險。

圖2　不同擬SAGD注汽方式溫度場分布

2.4注汽時間

黏度越高，降低到同一黏度水平所需的熱量就越多，注汽時間也越長，對比研究了流體黏度分別為25 Pa·s、50 Pa·s、100 Pa·s三種情況下的擬SAGD操作時間，模擬結(jié)果表明，使原油黏度下降到100 mPa·s以下所需時間分別為10～15 d、15～20 d、20～30 d，黏度增加一倍，所需時間增加約5～10 d。

3　應(yīng)用實例

風(fēng)城油田某區(qū)塊2013年SAGD規(guī)模開發(fā)區(qū)共18對SAGD井采用“低壓—高壓—擬SAGD”模式進行循環(huán)預(yù)熱，循環(huán)時間為120～160 d，較常規(guī)循環(huán)預(yù)熱操作所需的時間顯著降低，單井組循環(huán)期間平均節(jié)約蒸汽量約3 600 m3，轉(zhuǎn)SAGD生產(chǎn)時連通率均達到75%以上，初期平均日產(chǎn)油20 t，取得了較好的應(yīng)用效果。

A井組為采用該方式循環(huán)的典型井組，于2013年12月10日進入循環(huán)預(yù)熱階段，于12月15日“腳尖”見汽，有效循環(huán)時間153 d，擬SAGD操作時間約20 d，轉(zhuǎn)SAGD生產(chǎn)前連通率達到83%，生產(chǎn)曲線如圖3所示。

圖3　A井組循環(huán)預(yù)熱曲線圖

4　結(jié)論

（1）采用“低壓—高壓—擬SAGD”循環(huán)預(yù)熱模式可減弱注采井間壓差的影響，從而降低了因壓差控制不當(dāng)而形成優(yōu)先滲流通道的風(fēng)險。

（2）數(shù)值模擬結(jié)果及現(xiàn)場生產(chǎn)實踐表明，擬SAGD操作方式下的弱采狀態(tài)能有效提高預(yù)熱階段的泄油速度，進而加快連通速度，新的SAGD預(yù)熱模式大幅縮短了預(yù)熱周期，提高了預(yù)熱效率。

（3）“低壓—高壓—擬SAGD”循環(huán)預(yù)熱模式下，擬SAGD操作可溫和過渡為正常SAGD生產(chǎn)階段，同時該方式在預(yù)熱階段就可形成一定規(guī)模的蒸汽腔，利于轉(zhuǎn)SAGD生產(chǎn)初期的控制和長期效果。

［1］BUTLER R M, STEPHENS D J. The gravity drainage of steam heated to parallel horizontal wells ［J］. Journal of Canadian Petroleum Technology, 1981, 20（2）：90-96.

［2］章敬，易燦，張龍，等. SAGD雙水平井入靶控制技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2013，35（6）：24-28.

［3］ 陳森，竇升軍，游紅娟，等.風(fēng)城 SAGD水平井均勻配汽工藝研究與應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2012，34（2）：114-116．

［4］YUAN J, MCFARLANE R. Evaluation of steam circulation strategies for SAGD startup ［J］. Journal of Canadian Petroleum Technology, 2011, 50（1）：20-32.

［5］ANDERSON M T, KENNEDY D B, Suncor Energy. SAGD startup： leaving the heat in the reservoir［R］. SPE 157918, 2012.

［6］VINCENT K D, MACKINNON C J, PALMGREN C T S. Developing SAGD operating strategy using a coupled wellbore thermal reservoir simulator［R］. SPE 86970, 2004.

（修改稿收到日期2015-02-25）

〔編輯李春燕〕

Research and application of accelerated intercommunication method in SAGD cyclic pre-heating period

ZHAO Rui1, YANG Zhi1, WU Yongbin2, ZHANG Ruiqiang3, LUO Chihui1, XI Yizhen4
（1. Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Xinjiang Oilfield Company, CNPC, Karamay 834000, China; 2. Research Institute of Petroleum Exploration and Development, CNPC, Beijing 100083, China; 3. Xibu Drilling and Logging Company, CNPC, Karamay 834000, China; 4. Fengcheng Oilfield Operation District, Xinjiang Oilfield Company, CNPC, Karamay 834000, China）

The pre-heating efficiency and communicating speed in SAGD cyclic preheating period have important effects on production during production period. Through numerical simulation research, a method of accelerating intercommunication speed in SAGD cyclic preheating period was presented, and a preheating mode of ‘low pressure-high pressure-simulated SAGD’ was built, which has effectively improved the hydraulic communication speed between injectors and producers while ensuring low risk in establishing preferred seepage passages in a short time. This method was effectively used in SAGD development of Fengcheng Ultra-heavy Oil Reservoir and is of certain promotion value.

SAGD; cyclic preheating; simulated SAGD; communicating speed

TE345

A

1000 – 7393（ 2015 ） 02 – 0067 – 03

10.13639/j.odpt.2015.02.018

國家科技重大專項“薄層稠油和超稠油開發(fā)”（編號：2011ZX05012-004）。

趙睿，1980年生?，F(xiàn)主要從事稠油開發(fā)工作，高級工程師。電話：0990-6867941。E-mail：ruizhao@petrochina.com.cn。

引用格式：趙睿，楊智，吳永彬，等. SAGD循環(huán)預(yù)熱階段加速連通方法的研究及應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2015，37（2）：67-69.