監(jiān)測技術(shù)在SAGD動態(tài)調(diào)控中的綜合應(yīng)用

張孝燕（中國石油遼河油田分公司特種油開發(fā)公司）

1 地質(zhì)概況

D 塊構(gòu)造位于遼河坳陷西部凹陷西斜坡的中段[1]，整體上是一長條狀單斜構(gòu)造。超稠油油藏埋深為550～1 150 m，儲層物性較好，原油具有密度大、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量高、含蠟量低的特點，地面脫氣原油黏度超過5×104mPa·s，常溫下不易流動；但超稠油熱敏性強，在溫度高于80 ℃時即可流動[2]。其中，X 組油層和G 組油層屬于厚層塊狀油藏，油層相對集中。目前，D塊研究區(qū)域超稠油探明含油面積為6.76 km2，探明石油地質(zhì)儲量為6 735×104t。

2 開發(fā)歷程

D塊超稠油油藏從1997年投入開發(fā)，采用70 m井網(wǎng)、直井蒸汽吞吐方式進行開采，隨著吞吐周期的不斷增加，周期效果變差，油汽比降低，噸油成本上升，直井蒸汽吞吐采收率低[3]。2003 年在D 塊直井井間加密部署水平井，并開展了直井與水平井組合的蒸汽輔助重力泄油（SAGD）先導試驗，取得了成功。SAGD 是指往注汽井中注入高干度蒸汽，蒸汽向上超覆在油層中形成蒸汽腔，向上及側(cè)面擴展與油層發(fā)生熱交換和傳遞，使原油黏度降低，蒸汽冷凝水等流體向下流動，重力泄油，油從水平生產(chǎn)井中采出[4]。2007 年開始工業(yè)化推廣SAGD 采油技術(shù)，截至目前，SAGD 一期工程建設(shè)已完成。

3 超稠油動態(tài)監(jiān)測技術(shù)介紹

3.1 光纖測井溫技術(shù)

光纖測井溫技術(shù)是SAGD 開發(fā)以來最常用的監(jiān)測手段之一，采用光纖空心抽油桿管外預埋測溫、管內(nèi)分層測壓對同一口觀察井進行溫度壓力一體化監(jiān)測[5]。主要是通過對井下溫度、壓力的數(shù)據(jù)監(jiān)測，來判斷蒸汽腔縱向上的擴展高度，了解汽腔平面上的擴展方向。這需要在研究區(qū)域部署或征用原有油井作觀察井使用，并且觀察井的完井設(shè)計需采用外徑為139.7 mm 的套管、套管外部掛外徑為40 mm 的空心桿進行完井[6]，需要全井段固井。根據(jù)方案設(shè)計，在研究區(qū)域形成了一套必要的觀察井監(jiān)測系統(tǒng)，為多口SAGD 水平井組順利轉(zhuǎn)驅(qū)、為SAGD 先導試驗的成功、為SAGD 工業(yè)化推廣貢獻了極大的數(shù)據(jù)力量。光纖測溫技術(shù)是目前使用時間最長、監(jiān)測數(shù)據(jù)最為準確的技術(shù)之一。

3.2 高溫長效電子壓力計測試

高溫長效電子壓力計測試是指在油井注入蒸汽轉(zhuǎn)抽生產(chǎn)開始后、高溫高壓環(huán)境下進行的井底溫度、壓力測試。測試儀器隨抽油泵下入井筒內(nèi)，在油井正常生產(chǎn)時對井下溫度、壓力進行長時間監(jiān)測[7]，了解一段時間內(nèi)井下參數(shù)變化情況。其缺點是，隨著研究區(qū)域溫場逐漸形成，井下溫度過高，容易造成儀器損壞。

3.3 水平井溫壓剖面測試

通過水平井溫度壓力監(jiān)測儀采取拖動油管的方法，利用特殊導熱結(jié)構(gòu)，定點或連續(xù)監(jiān)測水平井全井段溫度壓力剖面。測試中，需要連續(xù)準確記錄作業(yè)過程以及溫度壓力變化情況，并通過壓力變化辨別現(xiàn)場作業(yè)情況及測試位置，要求數(shù)據(jù)采集機芯在較小空間實現(xiàn)更大的存儲容量，滿足全程大密度測試數(shù)據(jù)存儲需要[8]。水平井溫壓剖面測試有效地解決了稠油水平井監(jiān)測難題，并實現(xiàn)了規(guī)模應(yīng)用。

3.4 多點溫壓遠程監(jiān)測

多點溫壓遠程監(jiān)測技術(shù)主要用于研究區(qū)域SAGD 水平井監(jiān)測，是將毛細管測壓和熱電偶測溫整合在一起，結(jié)合連續(xù)油管測試的工藝技術(shù)[9]。該技術(shù)實現(xiàn)了SAGD生產(chǎn)井多點溫度和壓力監(jiān)測，可準確了解蒸汽腔是否形成，判斷汽腔擴展情況，科學指導SAGD 注汽井井點調(diào)整，實施有效輪換注汽，合理制定SAGD水平井生產(chǎn)參數(shù)，防止閃蒸現(xiàn)象發(fā)生，保證其穩(wěn)定生產(chǎn)。

3.5 時移微重力監(jiān)測

時移微重力監(jiān)測是SAGD 開發(fā)中一種新型的監(jiān)測技術(shù)，它是對地球重力場空間和時間變化的測量，是一種定期地重復測量。在油氣生產(chǎn)過程中，局部重力場由于地下物質(zhì)的重新分布而產(chǎn)生變化，通過測量對儲層內(nèi)物質(zhì)運移過程進行定量描述[10]，將該項技術(shù)與生產(chǎn)實際相結(jié)合，分析蒸汽腔擴展變化。

4 SAGD動態(tài)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

4.1 利用水平井溫壓剖面測試，判斷水平井與周圍直井是否形成熱連通

由監(jiān)測資料可知，先導試驗區(qū)內(nèi)4 口水平井D-X43、X44、X45 及X46 試驗前地層溫度在44～52 ℃，不滿足轉(zhuǎn)SAGD條件；因此，必須進行吞吐預熱，才能達到轉(zhuǎn)SAGD條件。經(jīng)過幾輪的吞吐預熱，X45、X46 井組的平均井溫已達到142.6 ℃、114.3 ℃，與周圍直井具有良好的連通性，井間形成熱連通達到轉(zhuǎn)SAGD要求，于2006年先后轉(zhuǎn)入SAGD開發(fā)。

4.2 利用光纖測井溫技術(shù)分析蒸汽腔擴展范圍

自研究區(qū)域?qū)嵤㏒AGD 以來，對觀察井實施定期光纖測溫是行之有效的監(jiān)測手段之一。通過對多口觀察井長期以來的溫度、壓力監(jiān)測，由此判斷蒸汽腔上升的速度、高度及其擴展范圍，并根據(jù)蒸汽腔實時情況調(diào)整注汽井點及配注量[11]。在早期的SAGD 動態(tài)調(diào)整中，指導了大量的輪換注汽次數(shù)，調(diào)整了多次的單井配注次數(shù)，年調(diào)整注汽次數(shù)約50 次，調(diào)整注汽井點、注汽量約240井次以上。

由G 組觀察井光纖測溫懸空突破及調(diào)整曲線（圖1）結(jié)果判斷出，該區(qū)域蒸汽腔已形成，監(jiān)測井點最高溫度達到250 ℃左右，已經(jīng)超過飽和溫度。由圖1 可知，溫度擴展高度在635～640 m，高度比較小，判斷已經(jīng)形成蒸汽的懸空突破，懷疑蒸汽由試驗區(qū)向外部大量外溢[12]。根據(jù)監(jiān)測及時降低配注量，變化效果比較明顯。該監(jiān)測井點最高溫度下降到230 ℃左右，擴展高度在628～645 m，標志著蒸汽腔體積增大。SAGD 生產(chǎn)井組經(jīng)過輪換注汽及配注量調(diào)整后，日產(chǎn)油量提高了50 t，油汽比上升0.1。

圖1 光纖測溫懸空突破及調(diào)整曲線

4.3 利用時移微重力監(jiān)測分析蒸汽腔擴展范圍

2009—2013 年，在監(jiān)測觀察井區(qū)域微重力異常變化共5 次，見圖2。區(qū)域內(nèi)時移微重力80%顯現(xiàn)為負異常，根據(jù)模型計算先導試驗區(qū)微重力變化在-15 微伽左右[13]。結(jié)合觀察井監(jiān)測資料進行分析，汽腔上升高度與微重力監(jiān)測值結(jié)果相似。通過對時移微重力異常分析了解到，蒸汽腔擴展不斷擴大，但在研究區(qū)域仍存在剩余油富集區(qū)。該井區(qū)外側(cè)無SAGD注汽井，蒸汽腔不發(fā)育，為促進蒸汽腔均衡擴展，完善了注采井網(wǎng)，G 組SAGD 井區(qū)溫場等勢見圖3。加強注汽，提高泄油能力。研究區(qū)域內(nèi)增加調(diào)整注汽井點后，試驗區(qū)4口水平井日產(chǎn)油量提高了136 t，含水率下降6%。

4.4 利用多點溫壓遠程監(jiān)測調(diào)整生產(chǎn)動態(tài)

2006 年3 月，SAGD 多點溫度壓力長期動態(tài)監(jiān)測技術(shù)用于現(xiàn)場，指導多口重點水平井成功轉(zhuǎn)驅(qū)。2015 年重點井G7 投產(chǎn)，井下多個點的溫度均高于飽和溫度。2016年決定對該井實施轉(zhuǎn)驅(qū)，通過多點井下監(jiān)測的提示，不斷調(diào)整注汽井的配注量[14]。經(jīng)過10 多次試轉(zhuǎn)之后，溫度變化終于趨于穩(wěn)定，不再是最初的急劇下降的趨勢，泵下的溫度曲線變化最為明顯，直觀地顯示了溫度動態(tài)變化。948 m 和1 048 m 這兩個點的溫度由低溫時期的150 ℃、130 ℃上升到了近期的200 ℃、180 ℃，說明附近油層段受蒸汽影響大，產(chǎn)液量大，流動性好。為了加強其余油層段的動用，根據(jù)井溫監(jiān)測，對該井實施了加大配注量、多點注汽等措施，目前該井日產(chǎn)油與第一次試轉(zhuǎn)對比增加了100 t。

圖2 觀察井區(qū)域微重力異常變化

圖3 G組SAGD井區(qū)溫場等勢

5 結(jié)論

1）隨著SAGD 工業(yè)化推廣，動態(tài)監(jiān)測技術(shù)提高到一個全新的水平，多種監(jiān)測技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，已經(jīng)成為SAGD科學動態(tài)調(diào)控的趨勢。

2）油井進入SAGD 開發(fā)階段，建立一套油藏監(jiān)測系統(tǒng)必不可少。采用光纖測井溫技術(shù)對觀察井溫度壓力進行監(jiān)測表明，觀察井完鉆技術(shù)可推廣使用。

3）水平井溫壓剖面測試能較好地判斷直井與水平井間熱聯(lián)通情況，為生產(chǎn)井適時轉(zhuǎn)入SAGD提供依據(jù)。

4）隨著信息化的發(fā)展，多點溫度壓力監(jiān)測能夠?qū)崟r監(jiān)測生產(chǎn)井井下壓力溫度情況，為調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)、防止閃蒸、合理控液提供依據(jù)。

5）時移微重力監(jiān)測技術(shù)能有效判斷蒸汽腔擴展情況，為下步方向提供了重要依據(jù)。