SAGD微壓差泄油階段啟動壓力優化研究

桑林翔，楊 果，成永強，張洪源，郭俊成

(中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

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SAGD微壓差泄油階段啟動壓力優化研究

桑林翔，楊 果，成永強，張洪源，郭俊成

(中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

針對風城油田SAGD循環預熱階段連通程度低的問題，將循環預熱分為井筒預熱、均衡提壓、穩壓循環和微壓差泄油4個階段，運用參數回歸法和油藏數值模擬法對微壓差泄油階段啟動壓力進行了研究。研究表明：微壓差泄油階段啟動壓力梯度與原油流度呈冪函數關系，流動速度與原油流度呈二次函數關系；微壓差泄油階段啟動壓力以0.15～0.20 MPa為宜，經過12 d，注采井間可形成均勻泄油通道，連通程度可達到70%以上。研究結果在重32井區進行了驗證，循環預熱結束后，井區平均連通程度達到84.6%，循環預熱效果大幅提高。

SAGD；微壓差泄油；啟動壓力梯度；連通程度；風城油田重32井區

0 引 言

SAGD技術是超稠油開發的一項前沿技術，分為循環預熱階段和生產階段，其中循環預熱階段是SAGD超稠油開發技術的基礎和重要階段[1-7]。在實際生產中，由于儲層非均質性和壓差控制不合理等問題，循環預熱階段水平段連通程度低，生產調控難度大。為提高循環預熱效果，將循環預熱階段精細劃分為井筒預熱、均衡提壓、穩壓循環和微壓差泄油4個階段[8-14]。當井組經歷井筒預熱、均衡提壓和穩壓循環階段后，井間溫度場建立，初步建立熱連通，由于生產井采用機抽生產，在水平段A點注采井間生產壓差大，容易形成局部泄油通道，不利于水平段均勻動用，影響生產效果。轉入微壓差泄油階段后，通過施加一定啟動壓力促進井間原油均勻下泄，可有效避免單點汽竄發生。以風城油田重32井區為例，對微壓差泄油機理、啟動壓力大小及施加時間進行了優化，研究內容對類似油藏SAGD循環預熱現場實踐具有指導意義。

1 微壓差泄油機理

井組在穩壓循環階段后期，井間初步建立熱連通，通過逐步降低注汽井產液量轉入微壓差泄油階段。轉入微壓差泄油階段后注汽井短管關閉、長管注汽，生產井短管排液、長管注汽。注汽井壓力逐漸上升，注采井間形成壓差。當井間壓差達到原油最小啟動壓力時，原油開始向生產井內流動。此時，注采井間壓差沿水平段分布均勻，井間原油均勻下泄至生產井內，最終形成均勻泄油通道[15-16]，避免了直接轉入SAGD生產階段由于腳跟處生產壓差大造成蒸汽單點突破的現象(圖1)。

圖1 轉SAGD生產階段與微壓差泄油階段井底壓力分布對比

與持續穩壓循環建立泄油通道對比，微壓差泄油階段由注汽井向生產井施加一定啟動壓力，井間原油泄油能力提高，原油加快流至生產井并采出，縮短了預熱時間。

2 啟動壓力優化

稠油油藏具有非達西滲流特征，存在啟動壓力梯度現象[17-19]，轉入微壓差泄油階段需要由注汽井向生產井施加一定啟動壓力提高原油泄油速度。首先利用高溫相對滲透率實驗裝置測量重32井區不同原油流度下最小啟動壓力和臨界啟動壓力，然后采用參數回歸法擬合該區塊齊古組油藏啟動壓力梯度[20-21]。擬合結果表明，該區塊原油最小啟動壓力梯度和臨界啟動壓力梯度與原油流度呈冪函數關系[22-24]：

(1)

(2)

式中：Δp為注采井間壓差，MPa；Δx為注采井距離，m；Kg為油藏滲透率，10-3μm2；μo為原油黏度，mPa·s。

穩壓循環階段結束后，重32井區注采井間溫度上升至120℃，原油黏度降至200 mPa·s。由式(1)可知，此時最小啟動壓力梯度為0.03 MPa/m。注采井間距離為5 m，因此，轉入微壓差泄油階段后施加最小啟動壓力為0.15 MPa，原油即開始具有流動性。

由于儲層存在非均質性，施加啟動壓力越大，水平段泄油能力分異性越強，越易造成高滲段優先連通，導致轉SAGD生產后該處出現蒸汽單點突破或局部竄通現象。應用數值模擬軟件模擬不同啟動壓力情況下注采井間連通程度，結果表明：啟動壓力為0.20 MPa時，井間溫度場溫度分布均勻，預熱結束后連通程度達到70%以上；啟動壓力大于0.20 MPa，連通程度降低，啟動壓力達到0.40 MPa時連通程度僅為55%(圖2)。

綜上所述，風城油田重32井區微壓差泄油階段應施加0.15～0.20 MPa啟動壓力，保證井間原油均勻泄至生產井中，連通程度可達到70%以上。

圖2 不同啟動壓力微壓差泄油階段結束后連通程度對比

3 微壓差泄油時間優化

微壓差泄油階段施加啟動壓力越大，原油流動速度越快，預熱結束后連通程度越低；施加啟動壓力越小，原油流動速度越慢，預熱結束后連通程度越高。當轉入微壓差泄油階段，井間施加0.15～0.20 MPa的啟動壓力，注采井間距離為5 m，驅動壓力梯度為0.03～0.04 MPa/m，由于該值介于最小啟動壓力梯度(0.03 MPa/m)和臨界啟動壓力梯度(0.97 MPa/m)之間，因此原油流動方程呈二次多項式形式。通過對不同驅動壓力梯度下原油流動速度進行參數回歸，求取此壓力梯度區間內原油流動速度方程為：

(3)

式中：v為原油流動速度，m/d。

當微壓差泄油階段施加啟動壓力0.20 MPa時，原油流動速度為0.42 m/d，則井間原油全部下泄至生產井共需12 d。即微壓差泄油階段施加0.15～0.20 MPa啟動壓力，歷時至少12 d，井間原油全部泄至生產井中，逐步形成均勻泄油通道。

4 應用效果

重32井區22井組微壓差泄油階段施加平均啟動壓力0.19 MPa，歷時15 d，注采井間建立均勻泄油通道，平均連通程度為84.6%，此時轉入SAGD生產階段，杜絕了A點汽竄的現象，日產油達到14.8 t/d，取得了較好的生產效果。

以FHW116井組為例，該井組井間滲透率為1 025×10-3μm2，轉入微壓差泄油階段時井間原油黏度為200 mPa·s，由式(1)、(2)可知最小啟動壓力梯度與最大啟動壓力梯度分別為0.033、0.932 MPa/m，由式(3)可知原油流動速度為0.24 m/d，轉入微壓差泄油階段第21 d，采用試轉SAGD生產法判斷連通程度為78%，轉SAGD生產初期日產油達15 t/d。

5 結論及認識

(1) 稠油油藏具有啟動壓力梯度現象，當驅動壓力梯度超過最小啟動壓力梯度時，稠油開始流動。

(2) 微壓差泄油階段控制注采井間啟動壓力為0.15～0.20 MPa，循環預熱結束后連通程度可達到70%以上。

(3) 微壓差泄油階段歷時至少12 d，井間原油可全部泄至生產井中，建立均勻泄油通道。

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編輯 孟凡勤

20150131；改回日期：20150528

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

桑林翔(1973-)，男，高級工程師，1996年畢業于大慶石油學院油藏工程專業，現從事油氣田開發研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.04.025

TE357.4

A

1006-6535(2015)04-0098-03