曙光油田杜84塊館陶超稠油油藏SAGP開發研究

劉振宇，張明波，周大勝，孫玉環，王胡振

(1.東北石油大學，黑龍江 大慶 163000;2.中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

引 言

曙一區杜84塊館陶組油藏為巨厚塊狀邊、頂、底水的超稠油油藏，是遼河油田超稠油生產的主力區塊之一。但由于館陶組油藏屬于中深層超稠油油藏，其埋藏深，壓力高，在SAGD開發過程中，驅替同體積的原油所需消耗的蒸汽用量是淺層的1.5倍，蒸汽向上覆巖層的傳熱速度快，熱能消耗大，油汽比低[1－3]。同時 SAGD 生產是連續注汽，蒸汽超覆現象非常明顯，如果不采取有效的技術措施，一旦蒸汽超覆至頂水區域，就會引起頂水下泄，對SAGD試驗甚至整個油藏開發生產帶來非常不利的后果。因此，在目前階段采用SAGP開采方式，能夠進一步提高頂水油藏的開采效果及經濟效益，對于SAGD試驗的成功以及高效開發館陶組油藏具有現實價值和長遠意義。

1 SAGD先導試驗區基本情況

曙一區杜84塊館陶組油藏構造上位于遼河盆地西部凹陷西斜坡中段，油藏類型為巨厚塊狀邊、頂、底水的超稠油油藏[4－6]。其中SAGD先導試驗區含油面積為0.15 km2，石油地質儲量為249×104t，共有直井39口，水平井4口。2005年2月23日陸續轉入SAGD生產。先導試驗區內有4個井組，采用直井與水平井組合布井方式。SAGD階段采出程度為20.6%，累計采出程度為33.1%，開發方式轉換取得了較好的效果。

2 現階段開發矛盾分析

(1)油汽比低。館陶組油藏埋藏深，在SAGD開發過程中為保證生產井具有足夠的沉沒度，需要保持較高的蒸汽腔壓力，而SAGD開發主要利用蒸汽的潛熱加熱油藏，較高的操作壓力造成蒸汽干度降低，熱利用率、油汽比低[7－8]。

(2)蒸汽腔上升過快，存在頂水下泄風險。館陶組油藏為邊、頂、底水的超稠油油藏，內部為不發育泥巖隔夾層。從縱剖面上看，目前蒸汽腔高度累計上升為31 m，距離頂水還有55 m空間。因此目前亟須減緩蒸汽腔上升速度。

3 SAGP開發技術

3.1 開發技術對策研究

針對上述存在的問題，通過采取SAGP方式開發，從注入井注入非凝結氣體(N2)在蒸汽腔頂部聚集，降低蒸汽腔上部溫度，降低蒸汽向上的傳熱速度，降低蒸汽腔的上覆速度，促進蒸汽腔側向擴展，增加蒸汽的橫向波及體積，提高采收率[9－10]。并且N2充填于蒸汽腔中，占據了蒸汽原有的體積，可以使蒸汽用量降低，油汽比得到提高，進一步提高頂水油藏SAGD開采效果及經濟效益。

3.2 SAGP參數優化設計

數值模擬以及物模研究表明，注N2能夠降低蒸汽腔上部的溫度，促使蒸汽橫向擴展，抑制頂水過早進入油藏，但泄油速度也隨著降低。

(1)采用段塞注入N2方式。數值模擬研究結果(表1)表明，當N2隨蒸汽連續注入時，累計采油量較高，油汽比相對較低;當蒸汽連續注入，N2間隔注入，間隔注入時間定義為段塞尺寸，即段塞式注入時，隨著段塞尺寸的增加，累計采油量雖有所降低，但降低幅度較小，油汽比成拋物線型變化，為了使泄油速度保持在合理水平，油汽比又可達到最高，采用段塞注N2方式，段塞尺寸為4個月時比較理想。

表1 注入N2段塞的效果預測

(2)蒸汽腔上部注入N2。數值模擬研究結果表明，在蒸汽腔上部注入N2時，回采N2量低于下部注入N2時的回采量，由此可知，回采N2量只與N2注入位置有關，與注入速度關系不大，70%以上的N2在注入N2期間采出，因此，采用蒸汽腔上部注入N2方式開采。

(3)N2注入量優化。采取數值模擬和物理模擬優化N2/蒸汽比，綜合2種優化方法，最終確定注入地下的N2體積為地下蒸汽體積的1%。

數值模擬研究結果發現，當蒸汽的注入速度取120 t/d，井底蒸汽干度為70%時，最優注入地下N2體積/蒸汽水當量比為0.4～0.6，折算體積比為1.4%。

目前現場操作壓力為3 MPa，飽和蒸汽溫度為230℃，蒸汽的比容為66 m3/t，2個井組日注汽量為700 t/d，井底蒸汽干度為70%，地面溫度為0℃。根據室內實驗與數值模擬結果可知，如果N2與蒸汽同注，油藏條件下，N2的注入體積與蒸汽體積比為1%。通過數值模擬優選井組共需N2注入量(地下體積)為18.4×104m3，地面體積為300×104m3，相當于5個N2段塞的量。

4 SAGP實施方案及試驗效果

4.1 方案實施

2011年7月10日至2011年8月2日，選擇了杜84館平11、館平12井組的杜84－56－158井為注N2第一段塞，注N2井段為614.7～620.7 m，對應垂深為608.8～614.8 m，接近蒸汽腔的頂部位置。

方案設計第一段塞注N2地面體積為63×104m3，注N2時間為31.5 d，日注N2地面體積為2000 m3/d。受施工條件限制，實際日注N2量為2625 m3/d，比設計日注N2量稍大;實際注N2時間為24 d，比設計注N2時間縮短;累計注N2地面體積為63.0×104m3，與設計相同。

4.2 試驗效果

杜84館平11、12井組作為SAGP先導試驗區域，與杜84館平10、館平13井組連片發育，具有統一的溫度、壓力系統。因此，評價考慮了杜84館平10、館平13井組的整體情況。

截至2011年11月5日，SAGP試驗已生產了120 d，與注N2前相比，階段注汽量減少了3.6×104t，階段產液量減少了0.69×104t，階段含水下降了1.4%，油汽比由0.20上升到0.26，階段油汽比提高了0.06，采注比由0.83提高至1.05。

4.2.1 N2主要分布在氣腔頂部，蒸汽腔上升停止

溫度觀察井監測資料顯示，試驗區注入N2后，蒸汽腔的整體溫度迅速下降，汽腔頂部溫度下降最為明顯。觀察井監測溫度曲線顯示蒸汽腔頂部出現“突變臺階”。說明N2主要集中在油層頂部，阻止了蒸汽腔繼續上升(圖1)。

圖1 觀察井溫度、深度監測曲線

4.2.2 充填氣腔蒸汽用量減少，油氣比提高

注N2后關停1口注汽井，平均日注蒸汽量減少74 t/d，但蒸汽腔沒有萎縮，同期對比，產液量下降幅度不大，產油量基本持平，取得了較好經濟效益。

4.2.3 含水率下降

SAGP具有與蒸汽驅基本相同的驅油效率，且克服了蒸汽冷凝的不利影響，有效地降低了油層含水。第1段塞N2注入后，同期對比，4口水平井含水率均有不同程度下降，館平10、館平11井下降明顯。

4.2.4 N2回采率較低

嚴格執行取樣化驗制度，井口回采N2的濃度與距離注汽井的遠近有關，距離越近濃度越高，自館平11、館平12井組向外依次減小。

第1段塞N2注入后所測的濃度比注入期間要低1%。2011年6月20日在SAGD－3計量站安裝了氣體流量儀，自2011年7月10日注N2開始至目前的累計氣體流量約為240×104m3，N2注入量為63×104m3(100℃，0.15 MPa)，根據輸送液量比例計算館陶油層8口水平井回采N2量為8.6×104m3(25℃，0.1 MPa)。N2回采量僅為13.7%，回采率較低。

低回采率證實了大部分N2進入了蒸汽腔，未被生產井采出，起到了填充蒸汽腔的目的，也驗證了N2作為注入氣體選擇的可行性。

5 結論

(1)通過現場試驗，初步說明SAGP開發技術可以較好的應用于曙一區杜84塊館陶油層超稠油的開發，解決在SAGD開發過程中注汽量高，熱能消耗大，油氣比低等問題。

(2)采用段塞注入N2的方式，段塞尺寸為4個月時，油藏的泄油速度比較合理并且油氣比最高;采用在蒸汽腔上部注N2方式最優;最終確定注入地下N2體積為地下蒸汽體積的1%。

(3)SAGP開發過程中，N2主要分布在汽腔頂部，可有效降低汽腔頂部熱損失，提高熱利用率;充填汽腔的蒸汽用量減少，油汽比得到提高;克服了蒸汽冷凝的不利影響，有效降低油層含水，從而降低了含水率。

[1]汪國文，孟巍.蒸汽與天然氣驅(SAGP)[J].特種油氣藏，2000，7(2):48 －49.

[2]殷方好，鄭強，等.稠油油藏吞吐后轉氮氣泡沫驅[J].大慶石油地質與開發，2013，32(2):114－117.

[3]宋躍華.杜84塊SAGD先導試驗成本發生規律研究[J]. 特種油氣藏，2009，16(S0):193 －195.

[4]劉福余.曙一區超稠油開采特征及開發對策[J].特種油氣藏，2002，9(6):1 －5.

[5]武毅，張麗萍，等.超稠油SAGD開發蒸汽腔形成及擴展規律研究[J].特種油氣藏，2007，14(6):40－43.

[6]張忠義.杜84塊館陶組油層礫巖層識別與分布研究[J].特種油氣藏，2005，12(2):22－24.

[7]尤洪軍，王宏遠，劉洪濤，等.溫度觀察井系統在超稠油SAGD開發中的應用[J].油氣地質與采收率，2008，15(3):99 －101.

[8]張忠義，楊新標，馮昕.遼河油區曙一區杜84塊館陶組超稠油油藏封阻機理及封阻能力[J].油氣地質與采收率，2006，13(6):23 －25.

[9]杜殿發，石達友，等.超稠油油藏水平井產量的預測方法[J].油氣地質與采收率，2009，16(5):76－78.

[10]楊淑梅.館陶油藏SAGD井組復合驅階段動態調控技術[J].特種油氣藏，2008，15(S0):150－152.