江37區塊淺薄層稠油油藏蒸汽吞吐參數優化

劉義坤，劉 揚，2，王鳳嬌，劉雨薇，沈安琪

(1.東北石油大學，黑龍江 大慶 163318；(2.中國石油大慶油田有限責任公司，黑龍江 大慶 163853)

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江37區塊淺薄層稠油油藏蒸汽吞吐參數優化

劉義坤1，劉 揚1，2，王鳳嬌1，劉雨薇1，沈安琪1

(1.東北石油大學，黑龍江 大慶 163318；(2.中國石油大慶油田有限責任公司，黑龍江 大慶 163853)

大慶油田江37區塊稠油開發區原油埋藏淺、油層厚度薄，按照常規稠油油藏注汽參數開采難以有效動用儲層。在精細地質建模和歷史擬合的基礎上，利用數值模擬技術，按照不同有效厚度級別對注汽速度、注汽強度、井底干度、悶井時間等注汽參數進行優化并確定其合理范圍。研究表明：有效厚度不小于5 m的稠油儲層，第1周期的注入強度為100 t/m，注入速度大于100 m3/d，井底干度不小于50%，悶井時間5 d為宜；有效厚度小于5 m的稠油儲層，第1周期的注入強度為120 t/m，注入速度大于75 m3/d，井底干度不小于50%，悶井時間5 d為宜。該技術在礦場試驗中取得了較好的開發成果，完成了22口井共計61井次的蒸汽吞吐注汽，累計產油量為2.23×104t。研究成果對淺、薄層蒸汽吞吐合理開發具有應用價值。

淺、薄層稠油油藏；蒸汽吞吐；參數優化；數值模擬；江37區塊

0 引 言

稠油是大慶油田可持續發展的重要接替儲量，西部斜坡區稠油油藏具有油藏埋藏淺、原油黏度大、油層厚度薄、儲層疏松的特點，國內外沒有開發薄層稠油的成功經驗可供借鑒[1-5]。大慶油田西部斜坡江37試驗區位于松遼盆地西部超覆帶，主要產油層為高臺子油層和薩爾圖油層。50 ℃時地面原油黏度為368 mPa·s，地層溫度條件下原油黏度為1 340 mPa·s。油層分布范圍較小，且平面厚度變化較大。GI1層有效厚度鉆遇率為100%，單井鉆遇有效厚度分布區間為0.4～6.4 m，平均為2.5 m；SII和SIII層有效厚度范圍為0.6～3.7 m，平均為1.6 m，高達82.2%的有效厚度在3 m以下，目標區塊以薄油層為主。該文擬開展薄層稠油油藏蒸汽吞吐注汽參數優化研究，并以此成果為依據指導礦場生產，可為深化稠油油藏地質認識，摸清蒸汽吞吐開發規律，科學有效地動用薄層稠油資源提供技術支撐。

1 油藏數值模型

根據油田生產數據、單井動態數據及平面網格劃分結果，使用STARS熱采數值模擬軟件的地質建模模塊，建立了江37區塊的非均質精細油藏數值模型。在平面上按網格長度為5 m劃分為93×145的均勻網格系統。垂向上劃分為10個層；考慮到主力油層(GI1-1層)在蒸汽吞吐過程中的蒸汽超覆影響以及在該層有3口水平井的情況，將其分成3個模擬層，建立了134 850個網格塊的網格系統。利用數值模擬技術，分別對注汽速度、注汽強度、井底干度、悶井時間等注汽參數進行優化。

2 蒸汽吞吐合理注汽參數研究

2.1 注汽速度

稠油油藏熱采開發中不同厚度的油層，其注采參數有著明顯的差別[6-7]。進行注采參數數值模擬研究中，根據江37區塊高臺子油層以薄層為主的實際情況，分別對厚度不小于5 m油層、5 m以下油層進行了數模計算(圖1)。

圖1 不同有效厚度級別下注汽速度對蒸汽吞吐開發效果的影響

由圖1可知，注汽速度對蒸汽吞吐開發效果的影響并不顯著，在該階段注蒸汽時間較短，注入蒸汽在注汽管網、井筒內損失均相對較小，同時向目標儲層上、下層的熱量流出要遠小于蒸汽驅，因此，開發效果受注汽速度的影響不明顯。但適當提高注汽速度能有效縮短目標井的注入時間，這對于生產井提高產油速率非常有利，從而提升經濟效益。所以，以地層破裂壓力為限，應該適當提高注入蒸汽速度；但是，高注汽速度將使儲層壓力急速增加，從而導致蒸汽注入難度加大。綜上，優選結果為厚度不小于5 m油層注汽速度應大于100 m3/d，5 m以下油層的注汽速度大于75 m3/d。

2.2 注汽強度

基于上述研究結果，厚度不小于5 m的儲層注汽速度設定為100 m3/d，第1周期注汽強度分別為60、80、100、120、140、160 t/m；對于小于5 m儲層，注汽速度設定為75 m3/d，第1周期注汽強度分別為50、75、125、150、175 t/m；進行蒸汽吞吐注汽強度數值模擬(圖2)。由圖2可知，當注汽強度大量研究表明，合理注入強度的經驗值為80～120 t/m[8]。根據數值模擬研究結果，結合江37區塊薄互油層特性，不同有效厚度條件下前4周期注汽強度優選結果見表1。

圖2 不同注汽強度時蒸汽吞吐的產油量及油汽比增加時，相應的注蒸汽量會上升，隨之每個周期的產油量以及累計產油量都會有不同幅度的增加，相對油汽比較大幅度的降低。但稠油油藏蒸汽吞吐開采的規律是隨著蒸汽吞吐周期的增加，加熱區域內的油飽和度降低，產油能力下降。此時，為保持一定的產能，逐周期增加注汽量，以保持地層壓力，逐漸擴大蒸汽加熱半徑，保證生產井的供液和產油能力。

表1 蒸汽吞吐注汽強度優選結果

2.3 蒸汽干度

對注汽速度和注汽強度進行優化后，按照各自合理值對模型相關參數進行賦值。對蒸汽干度進行優選(圖3)。由圖3可知，總的趨勢是蒸汽吞吐開發效果隨井底干度增加而變好。在注入蒸汽量相同的情況下，高蒸汽干度會加大被加熱儲層的體積，帶來更好的增產效果。由計算結果可知，注入蒸汽的干度應該大于75%。根據目前礦場實際經驗，大慶油田稠油熱采蒸汽發生器出口的蒸汽干度最高可達75%左右[9-10]，綜合確定目標區塊蒸汽吞吐鍋爐出口的最適宜蒸汽干度是75%，井底處的干度不小于50%。

圖3 不同蒸汽干度時蒸汽吞吐的產油量及油汽比

2.4 悶井時間

悶井時間過長會導致加熱儲層向相鄰層位的的嚴重熱量損失，需要對悶井時間進行優化。模擬了不同有效厚度儲層悶井時間分別為3、5、7、9 d時的蒸汽吞吐開采效果(圖4)。

圖4 不同悶井時間的開發效果

由圖4可知，產油量受悶井時間的影響并不顯著，長時間悶井作業會延長蒸汽吞吐周期，從而降低經濟效益，因此，江37井區初步確定悶井時間為5 d。

2.5 合理注汽參數組合設計

根據以上數值模擬研究結果，針對影響蒸汽吞吐開發效果的各種因素，如蒸汽的注入強度、注入速度、蒸汽干度及悶井時間綜合考慮，確定江37區塊不同有效厚度級別下最佳蒸汽吞吐注汽參數組合(表2)。

表2 江37區塊蒸汽吞吐注汽參數優化結果

3 礦場應用

基于上述不同有效厚度級別的稠油蒸汽吞吐注采參數優化成果，在目標區塊開展了礦場試驗。試驗區自2013年8月投產以來，取得了較好的開發效果(表3)，共完成22口井、61井次蒸汽吞吐，累計產油2.23×104t。今后，應進一步針對儲層厚度級別、儲量豐度、生產能力等因素與不同井型、井位的匹配性進行研究，從而形成系統的薄層稠油油藏開發方案。

表3 江37試驗區蒸汽吞吐效果

4 結 論

(1) 開展薄層稠油油藏開采合理參數研究，以有效厚度5 m為界限，通過數值模擬技術，確定江37區塊不同有效厚度儲層蒸汽吞吐合理參數值。

(2) 目標區塊蒸汽吞吐注采參數優化結果如下：有效厚度不小于5 m儲層，第1周期的注入強度為100 t/m，注入速度為大于100 m3/d，井底干度不小于50%，悶井時間5 d為宜；有效厚度小于5 m的薄稠油儲層，第1周期的注入強度為120 t/m，注入速度為大于80 m3/d，井底干度不小于50%，悶井時間宜為5 d。

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編輯 張耀星

20150801；改回日期：20150924

國家科技重大專項“大慶長垣特高含水油田水驅開發效果評價及優化方法研究”(2011ZX05052-12)

劉義坤(1963-)，男，教授、博士生導師，1984年畢業于大慶石油學院油氣田開發工程專業，1999年畢業于該校油氣田開發工程專業，獲博士學位，現從事滲流機理、油藏工程研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.019

TE349

A

1006-6535(2015)06-0090-03