淺層超稠油雙水平井SAGD立體井網開發模式研究

楊 智，趙 睿，高志謙，吳永彬，周偉建

(1.中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000；2.中國石油勘探開發研究院，北京 100083；3.中國石油大學，北京 102249)

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淺層超稠油雙水平井SAGD立體井網開發模式研究

楊 智1，趙 睿1，高志謙1，吳永彬2，周偉建3

(1.中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000；2.中國石油勘探開發研究院，北京 100083；3.中國石油大學，北京 102249)

針對連續油層厚度大、夾層較發育的SAGD開發油藏，提出一種雙層SAGD井網、立體交錯部署的開發模式，通過數值模擬研究進行驗證，并對生產操作參數進行優化。研究結果表明：采用雙層SAGD立體井網可有效提高儲量利用率和采油速度，減輕夾層對生產帶來的不利影響；雙層SAGD蒸汽腔呈現出“孤立發育—上升擴展—相互接觸—聚并融合”的發育模式，同時具有汽驅輔助和重力泄油雙重開采機理；生產后期，蒸汽腔聚并融合后，上部井組繼續注汽，更有利于提高開發效果。雙層SAGD立體井網已在風城油田Z區塊投入現場應用，取得初步效果。該研究對于類似油藏SAGD高效開發具有借鑒和指導意義。

超稠油；雙水平井；SAGD；立體井網；提高采油速度；風城油田

0 引 言

超稠油油藏雙水平井SAGD開發一般將水平井組部署在距離連續油層底界1～2 m處[1-2]，且位于儲層條件最好的部位，以便獲得最佳的泄流速度，從而提高SAGD生產效果。然而，對于油層較厚、夾層普遍發育的單一開發層系，這種常規井網模式會帶來一些問題：由于受到夾層影響[3-4]，蒸汽腔發育速度慢，導致產量上升緩慢，夾層上方滯留的稠油無法有效泄流，儲量損失較大；厚油層采油速度相對較低。這些因素對SAGD開發帶來不利的影響。

前人已開展了一些針對立體井網的研究工作[5-7]，采用水平井、直井、定向井組合，構建立體開發模式；針對厚層稠油油藏[8-11]，設計立體注采井網，采用直井和水平井組合方式，取得較好的效果。以新疆油田Z區塊為研究對象，針對連續油層厚度大、夾層普遍發育的情況，提出一種雙層SAGD立體井網開發模式，并優化操作參數，對比不同方式下的生產效果，以期指導同類油藏SAGD的開發。

1 研究區概況

Z區塊位于新疆風城油田北部，為一個四周被斷裂切割的完整斷塊。該區齊古組油層較為發育，平均油藏埋深為300 m，50 ℃原油黏度平均為2×104mPa·s，為典型的淺層超稠油油藏。SAGD開發目的層齊古組G1層構造平緩，整體為一北西向東南緩傾的單斜，傾角為5～8 °，區內無斷裂發育。齊古組G1層為陸相辮狀河流相沉積，主體部位心灘發育，呈多期疊置，連續油層厚度大，平均為40 m；儲層物性好，平均孔隙度為30%，平均滲透率為1 200×10-3μm2，含油飽和度為70%。垂向上發育不連續的夾層，多為泥巖、砂質泥巖等巖性夾層，厚度為0.5～4.5 m，平均為2.0 m，局部發育泥質砂巖、泥質砂礫巖、鈣質砂巖等物性夾層，厚度為0.5～3.0 m，平均為1.3 m，采用常規SAGD部署開發問題較多。

該區齊古組G1層于2012年起采用雙水平井SAGD方式開發。生產實踐表明，單一的雙水平井SAGD井網在夾層普遍發育時蒸汽腔上升受阻，采油速度低，初期不到3%；夾層下部或上部油層實際儲量動用率減少，有效動用僅為50%～70%，降低了油藏整體開發效果。

2 SAGD立體井網設計

根據Z區塊地質特征，結合前期SAGD開發存在的問題，建立1/2井組的數值模擬模型，面積為480 m×40 m，平面網格劃分為96×40個，油層厚度為40 m，縱向上分為40個層。

SAGD井網部署采用上、下2層平面等距交錯方式，以期最大程度地利用油層。下層井網部署在油層底部，距離底部1～2 m，井距為80 m；為最大限度地提高蒸汽腔波及效率和擴展均勻性，也便于上部井網在后期被蒸汽腔淹沒后繼續注汽，發揮蒸汽驅輔助和重力泄油相結合的驅泄復合作用，上層井網與下層井網平行交錯部署；夾層不發育部位部署在油層中部，夾層發育部位部署在距離夾層底界1～2 m處，井距為80 m；上層井網與下層井網構成平面40 m井距的立體井網(圖1)。

圖1 雙層SAGD立體井網示意圖

3 SAGD立體井網蒸汽腔發育模式

采用雙層立體井網，SAGD在預熱啟動階段不會產生相互干擾，由于距離較遠，原油在地層條件下基本無流動能力，井組間無壓力傳導。轉入生產階段后，彼此的蒸汽腔會逐漸開始傳熱，蒸汽腔發育過程不同于常規情況。從模擬結果看，雙層立體井網條件下，SAGD蒸汽腔呈現出“孤立發育—上升擴展—相互接觸—聚并融合”的發育模式。

圖2 雙層SAGD開采階段模擬溫度場(無夾層)

無夾層情況下，上、下井組的蒸汽腔首先各自獨立發育(圖2a)，隨后開始垂向上升和橫向擴展，上部井組蒸汽腔最先到達油層頂部并開始擴展，下部蒸汽腔隨后到達頂部，之后開始擴展(圖2b)，待上下蒸汽腔擴展到一定階段后，蒸汽腔邊界開始接觸(圖2c)，直至完全聚并融合。隨蒸汽腔不斷下降，最終上部井組被完全淹沒(圖2d)。

存在夾層情況下，上部井部署在夾層上方，蒸汽腔發育過程有所不同。在上部蒸汽腔到達油層頂部并開始擴展時，下部井組的蒸汽腔由于受到夾層阻擋，僅在夾層下部發育(圖3a)，但隨著生產時間的延長，蒸汽腔逐漸繞過夾層發育(圖3b)，并與上部汽腔融為一體(圖3c)，隨蒸汽腔不斷下降，上部井組最終被完全淹沒(圖3d)。從模擬結果看，立體井網有效降低了夾層對SAGD開發的影響，提高了夾層上部油層的利用率。如為常規單層井網，夾層對汽腔的阻礙將明顯降低SAGD整體開發效果[12-14]。

4 生產參數的優化

對常規單層SAGD井網及雙層SAGD立體井網進行數值模擬對比研究，其中雙層SAGD立體井網開發后期，分直接關閉上部井組和上部井組繼續注汽(50 m3/d)2種情況。從模擬生產結果看，雙層井網井組日產油量由63 t/d上升至95 t/d(圖4a)，年采油速度由5.7%上升至8.5%(圖4b)；生產后期上部井組繼續注汽條件下，日產油量及年采油速度均高于關閉上部井組情況，常規單層井網SAGD部署條件下，井組采收率為60.0%，后期上部井組關井和繼續注汽時，最終采收率分別提高至64.5%和68.4%(圖4c)，有效提高了蒸汽腔發育速度和儲量利用率。開發后期，油汽比均略高于常規單層井網，上部井組繼續小汽量注汽的情況下，油汽比相比直接關閉上部井網略低(圖4d)。

圖3 雙層SAGD開采階段模擬溫度場(有夾層)

考慮開發的綜合效益，建議在SAGD生產中后期上部井組可繼續小汽量注蒸汽，調整SAGD蒸汽腔，形成水平井汽驅輔助與重力泄油的雙重開發效果，促使蒸汽腔波及范圍擴大，從而提高生產效果。

圖4 雙層SAGD立體井網與常規部署生產效果對比

5 效果分析

2013年，風城油田Z區塊實施SAGD井組26對，采用雙層SAGD立體井網，其中12對位于油層上部，14對位于油層下部。轉SAGD生產后，上層單井組平均生產241 d，累計產油4 387 t，日產油為18.2 t/d，油汽比為0.22，與下層SAGD井組相比，生產效果較好(表1)。

表1 Z區塊雙層SAGD生產效果統計

由于目前處于生產初期階段，上、下層蒸汽腔尚未連通，保持相對獨立的生產狀態，對于該區來說，采油速度由原設計單層SAGD開發的3.2%提升至目前的5.7%，預計最終采收率由原設計的56.7%提升至68.4%，有效提高了經濟效益。

6 結論及建議

(1) 對于夾層發育的厚層超稠油油藏，相比常規的雙水平井SAGD布井方式，雙層立體式井網能有效減少夾層對開發效果的影響，在提高儲量利用率和采油速度方面具有明顯優勢。

(2) 雙層立體井網條件下，SAGD蒸汽腔呈現出“孤立發育—上升擴展—相互接觸—聚并融合”的發育模式。

(3) 采用雙層SAGD立體井網，當蒸汽腔最終淹沒上部生產井后，可采用被淹井小汽量注汽的操作方式，利用汽驅輔助和重力泄油雙重機理，進一步提高開發效果。

(4) 提出的雙層SAGD立體井網在儲層條件更為復雜(如存在微裂縫、高滲透帶、高含水飽和度帶等)、非均質性較強的油藏中應用時，應根據實際條件做好精細地質描述，最大限度地降低蒸汽腔局部溝通和形成優先滲流通道的風險。

[1] Chen Q，Gerritsen M G，Kovscek A R.Effects of reservoir heterogeneities on the steam-assisted gravity drainage process[C].SPE-109873-PA，2008.

[2] Butler R M.Steam gravity drainage：concept，development，performance and future[J].JCPT，1994，33(2)：44-55.

[3] Alvarez J M，Moreno R，Sawatzky R P，et al.Can SAGD be exported？potential challenges[C].SPE-171089-MS，2014.

[4] Andarcia L，Bermudez J，Reyes Y，et al.Factors affecting SAGD performance in dipped bed extra heavy oil reservoirs[C].SPE-171050-MS，2014.

[5] 關富佳，劉德華，顏明.復雜小斷塊油藏立體井網開發模式研究[J].斷塊油氣田，2010，20(5)：213-215.

[6] Gao Yongrong，Liu Shangqi.Implementing steam assisted gravity drainage through combination of vertical and horizontal wells in a super heavy crude reservoir with top water[C].SPE-77798，2002.

[7] 趙春森，肖丹鳳，宋文玲，等.水平井與直井交錯井網優化方法[J].石油勘探與開發，2006，33(3)：364-368.

[8] 孫璐，陳民鋒，劉月田，等.厚層稠油油藏蒸汽吞吐后期立體注采井網設計及優化[J].油氣地質與采收率，2013，20(5)：72-75.

[9] 孟巍，賈東，謝錦男，等.超稠油油藏中直井與水平井組合SAGD技術優化地質設計[J].大慶石油學院學報，2006，30(2)：44-47.

[10] 郭二鵬，劉尚奇，王曉春，等.直井與水平井組合的蒸汽輔助重力泄油產量預測[J].斷塊油氣田，2008，15(3)：71-74.

[11] 劉尚奇，王曉春，高永榮，等.超稠油油藏直井與水平井組合SAGD技術研究[J].石油勘探與開發，2007，34(2)：234-238.

[12] 石蘭香，席長豐，馬德勝，等.非均質超稠油油藏雙水平井SAGD布井方式研究[J].石油天然氣學報，2014，36(12)：149-153.

[13] 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.

[14] 李卉，李春蘭，趙啟雙，等. 影響水平井蒸汽驅效果地質因素分析[J].特種油氣藏，2010，17(1)：75-77.

編輯 姜 嶺

20150609；改回日期：20151010

國家科技重大專項“薄層稠油和超稠油開發”(2011ZX05012-004)

楊智(1974-)，男，高級工程師，1997年畢業于石油大學(華東)油藏工程專業，現從事稠油開發工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.023

TE345

A

1006-6535(2015)06-0104-04