蒸汽輔助重力泄油技術(shù)研究與應(yīng)用

摘要：針對XX油田正在開發(fā)和有待開發(fā)的稠油區(qū)塊，在對國內(nèi)外稠油油藏的分類、開發(fā)歷程及開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行全面的調(diào)研的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了SAGD基本理論研究和蒸汽輔助重力泄油基本理論和應(yīng)用研究，指導(dǎo)XX油田稠油油藏的開發(fā)。

關(guān)鍵詞：SAGD ?技術(shù)研究 ?開發(fā)特點

1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)對蒸汽輔助重力泄油（SAGD）開發(fā)方式進(jìn)行詳細(xì)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(rèn)為在杜84塊興隆臺油層興V工組、館陶油層可采用SAGD開發(fā)，最終采收率為45%-60%。目前，SAGD技術(shù)在遼河油田的超稠油油藏現(xiàn)場試驗取得了成功，正在進(jìn)入工業(yè)化的應(yīng)用階段，在全國其它油田稠油區(qū)塊正逐步得到推廣應(yīng)用。

2 稠油開發(fā)基本情況

稠油是石油烴類的重要組成部分，具有比常規(guī)原油資源高達(dá)數(shù)倍的巨大潛力。我國稠油資源豐富，分布較廣。據(jù)不完全統(tǒng)計，探明和控制儲量已達(dá)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(fā)區(qū)，根據(jù)國內(nèi)稠油分類標(biāo)準(zhǔn)，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(qū)替效率低，而且體積掃油效率也低[3]，難以用常規(guī)方法進(jìn)行開采。稠油的突出特點是含瀝青質(zhì)、膠質(zhì)較高。我國膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量較高的稠油產(chǎn)量約占原油總產(chǎn)量的7%。超稠油開發(fā)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(fā)技術(shù)手段就是熱力采油，包括蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、蒸汽輔助重力泄油、火燒油層等。

XX油田特稠油的開發(fā)方式為早期蒸汽吞吐，后期蒸汽驅(qū);淺層超稠油的開發(fā)方式為蒸汽吞吐，目前還沒有考慮汽驅(qū)生產(chǎn)。超稠油油品性質(zhì)決定了超稠油的生產(chǎn)特點，主要表現(xiàn)在：蒸汽吞吐周期生產(chǎn)時間短，周期產(chǎn)油量低，油汽比低，蒸汽吞吐生產(chǎn)階段周期產(chǎn)量變化呈不對稱“拋物線”型。由于油品性質(zhì)的不同，周期產(chǎn)油量高峰出現(xiàn)的時間也不同：原油粘度低，周期產(chǎn)油量、油汽比的高峰期為3～5周期;原油粘度高，周期產(chǎn)油量、油汽比的高峰期為4～6周期。同時還存在蒸汽超覆嚴(yán)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(jù)數(shù)值模擬和生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測，超稠油蒸汽吞吐階段的采出程度為22%～29%。因此，轉(zhuǎn)換開發(fā)方式、實現(xiàn)產(chǎn)量接替、扭轉(zhuǎn)遞減趨勢是超稠油開發(fā)的當(dāng)務(wù)之急。

近年來，以重力泄油機理發(fā)展起來的開采重油、特別是開采超稠油的技術(shù)在現(xiàn)場中得到了廣泛應(yīng)用和試驗。蒸汽輔助重力泄油技術(shù)[2]與其它以蒸汽驅(qū)動機理為主的開采方式相比，其優(yōu)點在于克服了蒸汽驅(qū)替前沿的不穩(wěn)定和指進(jìn)現(xiàn)象，以及驅(qū)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)研究與應(yīng)用

針對XX油田正在開發(fā)和有待開發(fā)的稠油區(qū)塊，根據(jù)油藏物性特點、地質(zhì)特征以及開發(fā)狀況研究成果[3]，結(jié)合蒸汽輔助重力泄油（SAGD）技術(shù)，主要進(jìn)行了如下內(nèi)容研究：

1）以SAGD的基本原理和蒸汽超覆理論為基礎(chǔ)，建立數(shù)學(xué)模型對蒸汽腔擴展規(guī)律進(jìn)行研究，結(jié)合風(fēng)城地區(qū)油藏特征，對油藏進(jìn)行SAGD適用性研究并篩選。

2）根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)，擬合粘溫曲線，進(jìn)行SAGD生產(chǎn)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(chǎn)能預(yù)測模型，分別利用預(yù)測模型進(jìn)行SAGD產(chǎn)能預(yù)測，根據(jù)模型對影響油井產(chǎn)能的影響因素進(jìn)行分析;

4）根據(jù)XX油田現(xiàn)場生產(chǎn)情況，進(jìn)行SAGD條件下舉升系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)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(jié)和學(xué)習(xí)國內(nèi)外學(xué)者對稠油油藏開發(fā)的經(jīng)驗，通過對蒸汽輔助重力泄油的采油機理，蒸汽腔擴展規(guī)律理論及SAGD適應(yīng)性研究及篩選分析，為XX油田特、超稠油油藏的SAGD產(chǎn)能預(yù)測及生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)，其技術(shù)路線分為6步，第一步進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，查閱國內(nèi)外有關(guān)SAGD技術(shù)、水平井熱采技術(shù)的文獻(xiàn);第二步對SAGD基本原理及蒸汽腔擴展規(guī)律進(jìn)行研究，結(jié)合油藏特征，對油藏進(jìn)行SAGD適用性研究并篩選;第三步根據(jù)地層條件、油井生產(chǎn)特征，進(jìn)行粘溫關(guān)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(chǎn)能模型，對生產(chǎn)井產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測，同時分析SAGD對油井產(chǎn)能的影響;第五步根據(jù)XX油田現(xiàn)場生產(chǎn)情況，進(jìn)行SAGD條件下舉升系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計;第六步總結(jié)生產(chǎn)特征，評價開發(fā)效果，指導(dǎo)油田稠油現(xiàn)場SAGD生產(chǎn)。

4 認(rèn)識與結(jié)論

（1）針對XX油田正在開發(fā)和有待開發(fā)的稠油區(qū)塊，在對國內(nèi)外稠油油藏的分類、開發(fā)歷程及開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行全面的調(diào)研的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了SAGD基本理論研究，XX油田SAGD適應(yīng)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(chǎn)井的產(chǎn)能預(yù)測以及影響因素分析，并對熱采稠油開發(fā)有桿泵舉升系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。

（2）在SAGD適應(yīng)性研究和篩選方面，依據(jù)蒸汽輔助重力泄油技術(shù)使用的油藏條件，確立了試驗區(qū)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(chǎn)井井眼軌跡，確定了選用Beggs-Brill方法來進(jìn)行SAGD生產(chǎn)井井筒壓力計算。在SAGD油井產(chǎn)能預(yù)測方面，在Butler斜坡泄油理論基礎(chǔ)上，分別確定了雙水平井和直井—水平井重力泄油的數(shù)學(xué)模型。在SAGD有桿泵舉升方面，規(guī)劃了SAGD有桿泵舉升系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的流程，建立了以系統(tǒng)效率最高為舉升系統(tǒng)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，并確立了約束條件及目標(biāo)函數(shù)的求解方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 賈學(xué)軍.高粘度稠油開采方法的現(xiàn)狀與研究進(jìn)展[J].石油天然氣學(xué)報， 2008， （02）：529-533.

[2] 韓軍. 熱力采油新技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].東北石油大學(xué)，2010.

[3] 張浩.蒸汽輔助重力泄油有桿泵舉升系統(tǒng)優(yōu)化[D].中國石油大學(xué)，2010.

作者簡介：朱嬋，男，1987年生，工程師，2012年畢業(yè)于長江大學(xué)，現(xiàn)于中石油遼河油田勘探開發(fā)研究院從事油氣田開發(fā)工程工作。