SAGD儲層參數敏感性分析及應用

劉 名，孔 軒，孫 滕，姜 丹，喬書紅

(中油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

?

SAGD儲層參數敏感性分析及應用

劉 名，孔 軒，孫 滕，姜 丹，喬書紅

(中油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

風城油田SAGD技術已進入規模化開發應用，隨著生產精細化要求不斷深入，油藏模型的精度要求也越來越高。油藏認識的精準性、歷史擬合程度的高低直接影響了模型的精度。利用適合SAGD的粗化技術保證了地質模型信息相對完整性，但由于滲透率各向異性仍存在信息缺失等問題，且模型中巖石熱物性參數及實驗的黏溫數據的可靠性沒有得到驗證，制約了模型精度的進一步提升。利用CMG軟件，先后對油藏基礎靜態參數、巖石及熱物性參數、原油黏度3個方面，以歷史擬合程度為研究目標進行敏感性分析。研究認為，影響SAGD數值模擬的關鍵儲層參數為凈毛比、滲透率、巖石熱容量、巖石熱傳導率、黏溫曲線等。在此基礎上，建立了一套提高油藏數值模型精度的方法，歷史擬合程度達到95%以上。

SAGD數值模擬；儲層參數；敏感性分析；歷史擬合；重37井區

引 言

風城油田屬于淺層超稠油油藏，從2008年起陸續應用SAGD技術開發了重32、重37、重1、重18等區塊，建立了百萬噸的產能規模[1]。油藏數值模擬為SAGD生產政策的制訂提供有力支撐。而模型的精度越高，對油田開發的指導越準確。由于不同井組模型粗化網格的不同，油藏基礎靜態參數與實際數據必然存在著一定的差異；同一區塊的不同井組在數值模擬過程中采用的是同一套巖石熱物性參數，對不同井組模型設定的巖石熱物性參數做對應的優化調整必不可少；在實測中，不同時期同一井組的原油黏度均會發生相應的變化，優化調整黏溫曲線，對提高模型精度同樣不可或缺。目前，對提高SAGD模型精度還沒有一套合理方法，在此類參數優化過程中，技術人員需要花大量時間進行油藏模型的調整。

以重37井區SAGD試驗區的油藏參數建立機理模型，該區50℃原油黏度為20 000 mPa·s，平均滲透率為1 500×10-3μm2，孔隙度為0.30，含油飽和度為0.70，原始地層壓力為2.5 MPa，油層有效厚度為30 m。在此基礎上，通過CMG軟件對各項儲層參數進行方差分析及歸一化參數篩選，并建立以各項儲層參數為自變量、目標函數值為因變量的線性模型、二次模型以及二者結合的方程，再以對目標函數值落在95%的回歸區間內為標準，對各項儲層參數進行敏感系數判定，最終明確各項儲層參數的敏感性。建立起一套利用可動用儲量、三場分布(溫度、壓力、剩余油飽和度場)、生產參數進行3個層次歷史擬合的方法，大幅提高油藏數值模型的準確性，保證了SAGD開發政策制訂的合理性。

1 儲層參數敏感性分析

1.1 油藏基礎靜態參數

滲透率、凈毛比、含油飽和度等油藏基礎靜態參數是影響油田開發效果的最重要因素[2-3]。通過單變量模擬進行敏感性分析，認為針對累計產油的敏感性主次為：滲透率、凈毛比、含油飽和度、孔隙度、垂水比、原始地層壓力(表1)，滲透率、凈毛比和含油飽和度最敏感。

滲透率大小對SAGD產量高低有著決定性影響。由于實驗測定條件與地層復雜條件的差別，導致對滲透率的大小測定與實際數值有很大的差別。模擬結果顯示，滲透率小于500×10-3μm2時，由于滲透率過低而降低了流體通過地層的能力，對產量影響很大，在風城油田辮狀河沉積中這些低滲的部位往往是夾層，因此，數值模擬過程中需要對夾層進行精細表征；當滲透率從500×10-3μm2增加到1 500×10-3μm2時，累計產油從10.90×104t提高到19.16×104t，含水率降低5.7%，油汽比增加0.087(表2)。因此，在該區域的滲透率調整，對整體開發效果影響很大，這對三場擬合起到了重要的作用；滲透率大于1 500×10-3μm2時，隨著滲透率的增加，各累計產量(油、水、液)參數幾乎保持不變，但是前期開發效果降低，高峰產油期效果增加，因此，可以在累計產油不變的情況下，對日產油進行精度較高的擬合。由此可見，滲透率的準確程度，直接關系數模結果和實際數據的匹配性。

表1 油藏基礎靜態參數對累計產油敏感性分析

表2 滲透率對SAGD生產參數影響對比

凈總比體現油層縱向的集中程度，凈總比越大，可動用石油地質儲量越大，累計產油量越高。蒸汽腔至頂所需的時間越長，由蓋層導致的熱損失越少，含水率也相應降低。模擬結果表明(表3)，凈總比從0.3增加到0.9，累計產油增加12.47×104t，含水降低5.5%。凈總比的優化調整，對可動用石油地質儲量、累計產量(油、水、液)參數、日產量和產量高峰時期的擬合都具有重要的意義。

表3 凈總比對SAGD生產參數影響對比

基礎靜態參數的變化對整個模型的影響較大，在出現歷史擬合率偏低的情況下，首先考慮這些參數的優化調整。由于油藏描述水平的不斷提高，以及密閉取心和試油分析等驗證，含油飽和度與孔隙度具有較高的準確性，在辮狀河構型建模指導下，通過相控屬性分布，含油飽和度與孔隙度的分布規律也比較準確[4-5]，因此，對含油飽和度與孔隙度的可優化空間較小，對此類參數的調整，只需在少部分粗化網格進行單獨優化，以在保持模型準確性的同時，提高模型精度。

1.2 巖石熱物性參數

巖石熱物性參數的確定有多種計算方法，并且各個方法得出的結果存在著很大差異，這些差異會增加數值模擬結果不確定性[6-8]。對巖石熱容量、巖石熱傳導率等6方面進行敏感性分析，針對累計產油的巖石熱物性參數敏感性主次為：巖石熱容量、巖石熱傳導率、巖石壓縮系數、水相熱傳導率、油相熱傳導率、氣相熱傳導率(表4)，巖石熱容量和巖石熱傳導率最敏感。

表4 巖石及熱物性參數對累計產油敏感性分析結果

巖石熱容量體現了巖石吸收熱量的大小，在數值模擬中讀取為地層中蒸汽腔擴展的熱損失量；巖石熱傳導率體現了巖石單位時間內直接傳導的熱量，在數值模擬中讀取為地層中蒸汽腔擴展的速率。數模模型對巖石熱容量與巖石熱傳導率的設定值針對于整個模型，此設定值結合實際地層情況為一個平均值，只能確定其范圍，無法用一個特定值對復雜的巖石地層進行確切描述，再加上計算方法的差異性，故不同區塊的巖石熱容量和巖石熱傳導率應在合理范圍內進行修改，以提高數值模擬的準確性。對SAGD生產而言，巖石熱容量降低1.00×106J/(kg·℃)，前期平均日產油增加12.73 t/d，后期平均日產油降低14.03 t/d，累計產油增加10 585 t，含水降低3.73%；巖石熱傳導率增加1.00×105J/(m·℃)，蒸汽腔橫向發育階段的平均日產油降低10.17 t/d，在蒸汽腔向下擴展階段的平均日產油增加28.61 t/d，但是累計產油僅增加298t(表5、圖1)。在累計產油未達到擬合時，應考慮到巖石熱容量的影響；在累計產油達到擬合，日產油具有差距時，應考慮到巖石熱傳導率的影響。

表5 巖石熱物性參數影響SAGD生產參數對比

圖1 巖石熱容量和巖石熱傳導率下日產油曲線

1.3 原油黏度參數

原油黏度是影響超稠油開發的主要因素，原油黏度越高，開采難度越大，因此，對于原油黏度大于20 000 mPa·s的油藏，風城油田采用SAGD技術開發。模擬結果顯示，原油黏度每增加10 000 mPa·s，累計產油平均降低1.2×104t，含水平均升高1.25%(表6)，產油高峰期平均日產油降低15.6 t/d(圖2)。

表6 不同原油黏度對SAGD生產參數影響對比

在數值模型中，體現原油黏度變化情況的是黏溫曲線，其反映了在各個溫度點原油的流動情況，但實際測得的黏溫曲線，具有一定的誤差，并且在不同階段測得的黏溫曲線也有一定的差異。相對準確的黏溫曲線，對超稠油油藏數值模擬起到重要作用。適當拉低黏溫曲線可增加日產油量、降低含水率。原油黏度對生產的敏感性較強，因此，在歷史擬合中，對此參數調整時，務必基于地層原油的實際情況進行調整，不能大幅度進行更改，否則會影響到模型預測的準確性。

圖2 50℃下不同原油黏度對日產油的影響

2 實際應用

通過以上敏感性分析，結合“先儲量、后累產、再日產”的歷史擬合方法，確定了油藏數值模擬優化調整步驟：在模型計算數據與歷史數據相差較大時，首先應該著眼于可動用儲量的擬合調整，其次結合三場分布對滲透率、含油飽和度和孔隙度進行優化調整；在模型計算數據與歷史數據相差較小時，需考慮到巖石熱容量、巖石熱傳導率、黏溫曲線的優化調整。調整方法：①凈總比的調整，務必在可動用石油儲量的擬合基礎上進行調整；②滲透率、含油飽和度與孔隙度的調整，需結合溫度、壓力和剩余油飽和度的三場分布情況，對部分粗化網格進行局部優化調整；③巖石熱容量、巖石熱傳導率、黏溫曲線的調整，因為小變動會導致大變化，需綜合各種資料，選取最準確的資料進行微調，基于產油趨勢變化進行調整。

選取FHW3074井組進行現場應用。油藏模型特征：平均孔隙度為0.31，滲透率為832.9×10-3μm2，含油飽和度為0.62，油層厚度為16.2 m，控制原油儲量為11.4×104t。未經過任何調整得到的累計產油擬合程度僅為44%，并且產油趨勢相差較多。首先，檢查可動用儲量，該值偏小，經過對部分粗化后的網格進行微調，得到調整曲線1(圖3)，此時累計產油擬合程度上升至75%，產油趨勢變化依然相差較大。然后，結合數模溫度場剖面與實際生產井下測試溫度，對應性較差，分析認為是由于部分區域滲透率信息缺失造成，調整后，得到調整曲線2，此時累計產油擬合程度大幅提高，達到89%，產油趨勢得到明顯改變。最后，適當增加巖石熱容量，增加巖石熱傳導率，拉低黏溫曲線后，得到調整曲線3，累計產油與產油趨勢的擬合程度大幅提高，整體擬合程度達到95%以上(圖3)[9]。

圖3 FHW3074井組歷史擬合過程

3 結 論

(1) 影響SAGD開發效果最敏感的儲層參數為凈總比、滲透率、巖石熱容量、巖石熱傳導率和原油黏度。

(2) 建立了一套通過調整敏感參數提高SAGD數模模型歷史擬合程度的方法，按照先儲層屬性后油藏物性的原則，以可動用儲量的擬合為基礎，根據三場(溫度、壓力、含油飽和度場)分布，對部分粗化網格屬性進行局部優化調整，最后對產油趨勢進行優化擬合，擬合率達到95%以上。

[1] 霍進，桑林翔，樊玉新，等.風城超稠油雙水平井蒸汽輔助重力泄油開發試驗[J].新疆石油地質，2012，33(5)：570-573.

[2] 何萬軍，王延杰，王濤，等.儲集層非均質性對蒸汽輔助重力泄油開發效果的影響[J].新疆石油地質，2014，35(5)：574-577.

[3] 楊滿平，張淑婷， 劉繼霞， 等.中高滲砂巖油藏水驅后儲層參數變化規律[J].大慶石油地質與開發，2012，31(6)：59-63.

[4] 孫新革，程中疆，李海燕，等.風城油田重32井區SAGD試驗區儲層構型研究[J].石油天然氣學報，2014，36(3)：15-23.

[5] 霍進，桑林翔，劉名，等.適于蒸汽輔助重力泄油開發的網格粗化技術[J].新疆石油地質，2014，35(4)：429-432.

[6] 李艷玲.稠油油藏蒸汽驅地質影響因素研究[J].特種油氣藏，2009，16(5)：58-60.

[7] 李小川，等.多孔介質熱導率的數值計算[J].工程熱物理學報，2008，29(2)：291-293.

[8] 馬玉杰，卓勤功，楊憲彰，等.庫車坳陷克拉蘇構造帶油氣動態成藏過程及其勘探啟示[J].石油實驗地質，2013，35(3)：249-254.

[9] 顧文歡.邊水稠油油藏水平井產能影響因素敏感性分析[J].石油鉆探技術，2011，39(1)：89-93.

編輯 林樹龍

20141231；改回日期：20150410

中國石油天然氣股份公司重大科技專項“新疆大慶”課題之五“淺層稠油、超稠油開發技術研究與應用”(2012E-34-05)

劉名(1986-)，工程師，2008年畢業于中國石油大學(華東)資源勘查工程專業，現從事油氣田開發工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.03.009

TE319

A

1006-6535(2015)03-0038-04