SAGD儲層參數(shù)敏感性分析及應(yīng)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)

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SAGD儲層參數(shù)敏感性分析及應(yīng)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(fēng)城油田SAGD技術(shù)已進(jìn)入規(guī)模化開發(fā)應(yīng)用，隨著生產(chǎn)精細(xì)化要求不斷深入，油藏模型的精度要求也越來越高。油藏認(rèn)識的精準(zhǔn)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(shù)保證了地質(zhì)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(shù)及實驗的黏溫數(shù)據(jù)的可靠性沒有得到驗證，制約了模型精度的進(jìn)一步提升。利用CMG軟件，先后對油藏基礎(chǔ)靜態(tài)參數(shù)、巖石及熱物性參數(shù)、原油黏度3個方面，以歷史擬合程度為研究目標(biāo)進(jìn)行敏感性分析。研究認(rèn)為，影響SAGD數(shù)值模擬的關(guān)鍵儲層參數(shù)為凈毛比、滲透率、巖石熱容量、巖石熱傳導(dǎo)率、黏溫曲線等。在此基礎(chǔ)上，建立了一套提高油藏數(shù)值模型精度的方法，歷史擬合程度達(dá)到95%以上。

SAGD數(shù)值模擬；儲層參數(shù)；敏感性分析；歷史擬合；重37井區(qū)

引 言

風(fēng)城油田屬于淺層超稠油油藏，從2008年起陸續(xù)應(yīng)用SAGD技術(shù)開發(fā)了重32、重37、重1、重18等區(qū)塊，建立了百萬噸的產(chǎn)能規(guī)模[1]。油藏數(shù)值模擬為SAGD生產(chǎn)政策的制訂提供有力支撐。而模型的精度越高，對油田開發(fā)的指導(dǎo)越準(zhǔn)確。由于不同井組模型粗化網(wǎng)格的不同，油藏基礎(chǔ)靜態(tài)參數(shù)與實際數(shù)據(jù)必然存在著一定的差異；同一區(qū)塊的不同井組在數(shù)值模擬過程中采用的是同一套巖石熱物性參數(shù)，對不同井組模型設(shè)定的巖石熱物性參數(shù)做對應(yīng)的優(yōu)化調(diào)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(fā)生相應(yīng)的變化，優(yōu)化調(diào)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(shù)優(yōu)化過程中，技術(shù)人員需要花大量時間進(jìn)行油藏模型的調(diào)整。

以重37井區(qū)SAGD試驗區(qū)的油藏參數(shù)建立機(jī)理模型，該區(qū)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(chǔ)上，通過CMG軟件對各項儲層參數(shù)進(jìn)行方差分析及歸一化參數(shù)篩選，并建立以各項儲層參數(shù)為自變量、目標(biāo)函數(shù)值為因變量的線性模型、二次模型以及二者結(jié)合的方程，再以對目標(biāo)函數(shù)值落在95%的回歸區(qū)間內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)，對各項儲層參數(shù)進(jìn)行敏感系數(shù)判定，最終明確各項儲層參數(shù)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(chǎn)參數(shù)進(jìn)行3個層次歷史擬合的方法，大幅提高油藏數(shù)值模型的準(zhǔn)確性，保證了SAGD開發(fā)政策制訂的合理性。

1 儲層參數(shù)敏感性分析

1.1 油藏基礎(chǔ)靜態(tài)參數(shù)

滲透率、凈毛比、含油飽和度等油藏基礎(chǔ)靜態(tài)參數(shù)是影響油田開發(fā)效果的最重要因素[2-3]。通過單變量模擬進(jìn)行敏感性分析，認(rèn)為針對累計產(chǎn)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(chǎn)量高低有著決定性影響。由于實驗測定條件與地層復(fù)雜條件的差別，導(dǎo)致對滲透率的大小測定與實際數(shù)值有很大的差別。模擬結(jié)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(chǎn)量影響很大，在風(fēng)城油田辮狀河沉積中這些低滲的部位往往是夾層，因此，數(shù)值模擬過程中需要對夾層進(jìn)行精細(xì)表征；當(dāng)滲透率從500×10-3μm2增加到1 500×10-3μm2時，累計產(chǎn)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(qū)域的滲透率調(diào)整，對整體開發(fā)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(chǎn)量(油、水、液)參數(shù)幾乎保持不變，但是前期開發(fā)效果降低，高峰產(chǎn)油期效果增加，因此，可以在累計產(chǎn)油不變的情況下，對日產(chǎn)油進(jìn)行精度較高的擬合。由此可見，滲透率的準(zhǔn)確程度，直接關(guān)系數(shù)模結(jié)果和實際數(shù)據(jù)的匹配性。

表1 油藏基礎(chǔ)靜態(tài)參數(shù)對累計產(chǎn)油敏感性分析

表2 滲透率對SAGD生產(chǎn)參數(shù)影響對比

凈總比體現(xiàn)油層縱向的集中程度，凈總比越大，可動用石油地質(zhì)儲量越大，累計產(chǎn)油量越高。蒸汽腔至頂所需的時間越長，由蓋層導(dǎo)致的熱損失越少，含水率也相應(yīng)降低。模擬結(jié)果表明(表3)，凈總比從0.3增加到0.9，累計產(chǎn)油增加12.47×104t，含水降低5.5%。凈總比的優(yōu)化調(diào)整，對可動用石油地質(zhì)儲量、累計產(chǎn)量(油、水、液)參數(shù)、日產(chǎn)量和產(chǎn)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(chǎn)參數(shù)影響對比

基礎(chǔ)靜態(tài)參數(shù)的變化對整個模型的影響較大，在出現(xiàn)歷史擬合率偏低的情況下，首先考慮這些參數(shù)的優(yōu)化調(diào)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(zhǔn)確性，在辮狀河構(gòu)型建模指導(dǎo)下，通過相控屬性分布，含油飽和度與孔隙度的分布規(guī)律也比較準(zhǔn)確[4-5]，因此，對含油飽和度與孔隙度的可優(yōu)化空間較小，對此類參數(shù)的調(diào)整，只需在少部分粗化網(wǎng)格進(jìn)行單獨優(yōu)化，以在保持模型準(zhǔn)確性的同時，提高模型精度。

1.2 巖石熱物性參數(shù)

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

表4 巖石及熱物性參數(shù)對累計產(chǎn)油敏感性分析結(jié)果

巖石熱容量體現(xiàn)了巖石吸收熱量的大小，在數(shù)值模擬中讀取為地層中蒸汽腔擴(kuò)展的熱損失量；巖石熱傳導(dǎo)率體現(xiàn)了巖石單位時間內(nèi)直接傳導(dǎo)的熱量，在數(shù)值模擬中讀取為地層中蒸汽腔擴(kuò)展的速率。數(shù)模模型對巖石熱容量與巖石熱傳導(dǎo)率的設(shè)定值針對于整個模型，此設(shè)定值結(jié)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(fù)雜的巖石地層進(jìn)行確切描述，再加上計算方法的差異性，故不同區(qū)塊的巖石熱容量和巖石熱傳導(dǎo)率應(yīng)在合理范圍內(nèi)進(jìn)行修改，以提高數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。對SAGD生產(chǎn)而言，巖石熱容量降低1.00×106J/(kg·℃)，前期平均日產(chǎn)油增加12.73 t/d，后期平均日產(chǎn)油降低14.03 t/d，累計產(chǎn)油增加10 585 t，含水降低3.73%；巖石熱傳導(dǎo)率增加1.00×105J/(m·℃)，蒸汽腔橫向發(fā)育階段的平均日產(chǎn)油降低10.17 t/d，在蒸汽腔向下擴(kuò)展階段的平均日產(chǎn)油增加28.61 t/d，但是累計產(chǎn)油僅增加298t(表5、圖1)。在累計產(chǎn)油未達(dá)到擬合時，應(yīng)考慮到巖石熱容量的影響；在累計產(chǎn)油達(dá)到擬合，日產(chǎn)油具有差距時，應(yīng)考慮到巖石熱傳導(dǎo)率的影響。

表5 巖石熱物性參數(shù)影響SAGD生產(chǎn)參數(shù)對比

圖1 巖石熱容量和巖石熱傳導(dǎo)率下日產(chǎn)油曲線

1.3 原油黏度參數(shù)

原油黏度是影響超稠油開發(fā)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(fēng)城油田采用SAGD技術(shù)開發(fā)。模擬結(jié)果顯示，原油黏度每增加10 000 mPa·s，累計產(chǎn)油平均降低1.2×104t，含水平均升高1.25%(表6)，產(chǎn)油高峰期平均日產(chǎn)油降低15.6 t/d(圖2)。

表6 不同原油黏度對SAGD生產(chǎn)參數(shù)影響對比

在數(shù)值模型中，體現(xiàn)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(zhǔn)確的黏溫曲線，對超稠油油藏數(shù)值模擬起到重要作用。適當(dāng)拉低黏溫曲線可增加日產(chǎn)油量、降低含水率。原油黏度對生產(chǎn)的敏感性較強(qiáng)，因此，在歷史擬合中，對此參數(shù)調(diào)整時，務(wù)必基于地層原油的實際情況進(jìn)行調(diào)整，不能大幅度進(jìn)行更改，否則會影響到模型預(yù)測的準(zhǔn)確性。

圖2 50℃下不同原油黏度對日產(chǎn)油的影響

2 實際應(yīng)用

通過以上敏感性分析，結(jié)合“先儲量、后累產(chǎn)、再日產(chǎn)”的歷史擬合方法，確定了油藏數(shù)值模擬優(yōu)化調(diào)整步驟：在模型計算數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)相差較大時，首先應(yīng)該著眼于可動用儲量的擬合調(diào)整，其次結(jié)合三場分布對滲透率、含油飽和度和孔隙度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整；在模型計算數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)相差較小時，需考慮到巖石熱容量、巖石熱傳導(dǎo)率、黏溫曲線的優(yōu)化調(diào)整。調(diào)整方法：①凈總比的調(diào)整，務(wù)必在可動用石油儲量的擬合基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整；②滲透率、含油飽和度與孔隙度的調(diào)整，需結(jié)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(wǎng)格進(jìn)行局部優(yōu)化調(diào)整；③巖石熱容量、巖石熱傳導(dǎo)率、黏溫曲線的調(diào)整，因為小變動會導(dǎo)致大變化，需綜合各種資料，選取最準(zhǔn)確的資料進(jìn)行微調(diào)，基于產(chǎn)油趨勢變化進(jìn)行調(diào)整。

選取FHW3074井組進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)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(jīng)過任何調(diào)整得到的累計產(chǎn)油擬合程度僅為44%，并且產(chǎn)油趨勢相差較多。首先，檢查可動用儲量，該值偏小，經(jīng)過對部分粗化后的網(wǎng)格進(jìn)行微調(diào)，得到調(diào)整曲線1(圖3)，此時累計產(chǎn)油擬合程度上升至75%，產(chǎn)油趨勢變化依然相差較大。然后，結(jié)合數(shù)模溫度場剖面與實際生產(chǎn)井下測試溫度，對應(yīng)性較差，分析認(rèn)為是由于部分區(qū)域滲透率信息缺失造成，調(diào)整后，得到調(diào)整曲線2，此時累計產(chǎn)油擬合程度大幅提高，達(dá)到89%，產(chǎn)油趨勢得到明顯改變。最后，適當(dāng)增加巖石熱容量，增加巖石熱傳導(dǎo)率，拉低黏溫曲線后，得到調(diào)整曲線3，累計產(chǎn)油與產(chǎn)油趨勢的擬合程度大幅提高，整體擬合程度達(dá)到95%以上(圖3)[9]。

圖3 FHW3074井組歷史擬合過程

3 結(jié) 論

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

(2) 建立了一套通過調(diào)整敏感參數(shù)提高SAGD數(shù)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(chǔ)，根據(jù)三場(溫度、壓力、含油飽和度場)分布，對部分粗化網(wǎng)格屬性進(jìn)行局部優(yōu)化調(diào)整，最后對產(chǎn)油趨勢進(jìn)行優(yōu)化擬合，擬合率達(dá)到95%以上。

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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(fā)技術(shù)研究與應(yīng)用”(2012E-34-05)

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

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.03.009

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1006-6535(2015)03-0038-04