薄層稠油油藏多組分SAGD物理模擬試驗研究

彭旭

(中石油遼河油田分公司勘探開發研究院，遼寧 盤錦124010)

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薄層稠油油藏多組分SAGD物理模擬試驗研究

彭旭

(中石油遼河油田分公司勘探開發研究院，遼寧 盤錦124010)

針對S塊薄層超稠油油藏原油黏度大、蒸汽吞吐產能低的難題，室內開展了高壓二維比例物理模擬試驗，研究了SAGD及多組分SAGD蒸汽腔發育規律、生產動態特征及開發效果。試驗結果表明，該油藏雙水平井SAGD蒸汽腔上升速度快、橫向擴展及下降速度慢。生產特點是：產量上升速度快，穩產期短，生產時間短。添加煙道氣和降黏劑后，擴大了蒸汽波及體積，延長生產時間1.4a，提高采收率4.3%，最終達60%。

薄層油藏；SAGD；水平井；多組分SAGD；物理模擬

S油藏為一淺層超稠油油藏，儲層孔隙度30.5%，滲透率2.20D，為高孔、高滲儲層；有效厚度薄，平均12m，油層地面原油密度平均1.005g/cm3；50℃地面原油黏度為46700mPa·s。由于原油黏度大、夾層發育，蒸汽吞吐等方式開發效果較差，初期有產能但生產時間短、油汽比低，無法實現經濟有效動用，亟待尋找更有效的開發方式。

蒸汽輔助重力泄油(SAGD)以及多組分SAGD是開發超稠油的一項有效技術，其機理研究及礦場試驗日臻成熟[1～4]。將目標區與國外SAGD油藏篩選標準[5～7]進行比較，如表1所示。標準要求油藏連續厚度大于20m，而S油藏平均厚度僅為12m，低于標準值。為了降低開發風險，在室內建立了符合油藏特點的雙水平井SAGD物理模型，開展了SAGD及多組分SAGD試驗。

表1 S油藏應用SAGD開發評價

1 試驗部分

1.1 試驗設備

試驗采用了一套大型高溫高壓二維比例物理模擬裝置(圖1)，模型幾何尺寸：500mm×500mm×40mm。包括注入系統、模型本體、覆壓系統、采出系統、數據采集與后處理軟件5部分。

1)注入系統 主要包括美國Quizix6000型高壓精密計量泵、蒸汽發生器、氣體流量計、氣液混合器。注入系統向井網模型提供一定溫度、流速、干度的蒸汽，以及蒸汽與非凝結氣的混合物。

2)模型系統 用于模擬儲層原型，由蓋層、油層、底層構成。油層中不同位置可以布設溫度、壓力測試點用于監測模型溫度場、壓力場變化。模擬井管采用?8mm不銹鋼管，射孔方式采用激光割縫。模型系統耐溫350℃，壓力10MPa。

3)覆壓系統 是給井網模型施加上覆壓力的。由覆壓缸、自動跟蹤泵、安全閥等構成。

4)采出系統 由回壓控制器、氣液分離裝置、濕式氣體流量計、煙氣收集凈化裝置、電子天平等構成。可以實現模擬油藏定壓力開采，同時可對產出流體進行分離和精確計量。

5)數據采集及后處理軟件 是對井網模型、覆壓系統的溫度、壓力信號進行采集處理，可以直接顯示各種場圖。

圖1 SAGD物理模擬試驗流程圖

圖2 原油黏度溫度曲線

1.2 試驗用料

1)試驗用油 S區塊現場生產原油，室內進行脫水處理，含水率<1%。采用哈克旋轉黏度計測試了原油黏度-溫度曲線，如圖2所示。

2)試驗用砂 目數為80～120的石英砂，按照一定比例混合而成；室內測試滲透率、熱物性參數。

3)試驗用氣 按照85%N2+15%CO2(體積分數)配制煙道氣，混合均勻后，取樣進行色譜分析，確定氣體組分。

4)試驗用降黏劑 遼河油田科技實業公司生產GSW-1型降黏劑(質量分數2%的溶液)。

1.3 試驗過程

1.3.1 模型設計

室內模擬雙水平井組合的SAGD縱剖面。依據SAGD相似準則，將油藏參數比例模化為模型參數，見表2。

表2 SAGD油藏參數與模型參數

1.3.2 試驗步驟

1)試驗準備 根據油藏地質特點，設計模型注采井距、油層厚度、孔隙度、滲透率、初始含油飽和度等參數。在上述基礎上進行巖心及流體準備、物性測試。

2)模型準備 ①將模擬井、熱電偶、壓力傳感器等布設到試驗方案設計的位置；②模型內壁作耐高溫防竄流處理；③采用濕裝法，將油層砂均勻裝填進模型，邊裝填邊振動，使模型砂緊密裝填；④密封性測試，在注汽壓力下采用氣體進行試壓；⑤連接試驗流程，再次試壓，保證整套流程在試驗壓力下不泄露。

3)模型初始化 ①抽真空，飽和蒸餾水，計算模型孔隙度；飽和油，測定含油飽和度；② 建立初始溫度場。

4)SAGD驅替試驗 雙水平井循環預熱，井間溫度達到85℃以上，轉入SAGD生產，上水平井連續注汽，下水平井連續采油，含水率大于98%，停止試驗。

5)多組分SAGD試驗 SAGD過程中蒸汽腔到達油藏頂部后，注入降黏劑段塞0.3PV，依次注入煙道氣和水蒸汽。煙道氣與水蒸汽比為10∶1，注入方式為段塞注入，段塞大小為4PV，煙道氣總注入量為0.4PV。

2 試驗結果及分析

2.1 溫度場發育特點

薄層油藏雙水平井SAGD整體特點是汽腔上升階段時間短，汽腔橫向擴展及下降時間長[3]。汽腔發育過程中，由于受到夾層的遮擋，其發育存在一定的單層突進現象，由于蒸汽的超覆特性，汽腔發育上部油藏好于下部油藏，如圖3所示。根據汽腔發育特點，將SAGD過程分為汽腔形成、汽腔擴展、汽腔下降3個階段。

1)汽腔形成階段 隨著注汽井蒸汽注入，蒸汽在超覆作用下向油藏上方發展，在注入井上方形成蒸汽腔。由于隔夾層的遮擋，汽腔發育存在一定的單層突進現象，有別于標準的“倒三角形”。

2)汽腔擴展階段 當蒸汽腔達到油藏頂部，汽腔開始橫向擴展。汽腔通過熱傳導作用將周圍油藏加熱，原油黏度迅速降低。蒸汽區周圍油層中的原油由于重力作用而沿汽腔與原油交界面向下流動進入水平生產井，與界面處蒸汽冷凝水一起被采出。

3)汽腔下降階段 當汽腔橫向擴展至油層頂部兩側邊界時，隨著蒸汽的繼續注入，汽腔開始緩慢向下發展。最后下水平生產井上方基本都被汽腔充滿，大量蒸汽從生產井采出，產油量急劇下降，含水率急劇上升，SAGD過程結束。

多組分SAGD試驗，溫度場變得不規則。該方式下降黏劑輔助降黏后，有利于注汽井周圍的原油泄流，原油泄流后汽腔進一步擴展，發育更均勻，波及范圍更大，形狀不同于傳統的SAGD汽腔形態。

圖3 不同方式汽腔發育過程

圖5 不同方式下油汽比曲線

圖6 不同方式下采收率曲線

2.2 生產動態特征

2.2.1 產油量、含水率

不同方式下產油量、含水率曲線如圖4所示。整體規律是含水率先降低再上升，產油量是先迅速上升到峰值再迅速下降。SAGD峰值產量37.5t/d，多組分SAGD峰值產量47t/d；約3.5a后，產油量降低至10t/d以下，含水率升高至85%。多組分SAGD比SAGD具有日產油高、峰值產量高、含水率低的特點，且生產時間延長1.4a。

2.2.2 油汽比、采收率

圖5為不同方式下油汽比曲線，SAGD可開采至5.3a，累計油汽比0.199；多組分SAGD可開采至6.7a，最終累計油汽比0.169，比SAGD低0.03。從曲線中可以看出，在生產時間5.3a內，多組分SAGD累計油汽比始終高于SAGD。

圖6為不同方式下采收率曲線，多組分SAGD比SAGD采收率提高4.3%，最終采收率達60%。相同時間下多組分SAGD采收率均高于SAGD采收率，因此該油藏SAGD開采過程中添加氣體和降黏劑可以有效提高油藏采收率。

3 結論

1)S薄層油藏雙水平井SAGD溫度場發育特點是汽腔上升階段時間短、橫向擴展時間長，開采機理以斜面泄油為主。生產特點是產量上升快，穩產期短，最終采收率達55.7%，累計油汽比0.199。

2)多組分SAGD由于降黏劑加入，降低原油黏度，后續的氣體和蒸汽將段塞推得更遠，原油流動性增強，該方式蒸汽腔發育更均勻、波及范圍更大。同比SAGD具有峰值產量高、穩產期長、生產時間延長的特點，最終延長了生產時間1.4a，提高采收率4.3%。

[1]任芳祥，孫洪軍，戶昶昊.遼河油田稠油開發技術與實踐[J].特種油氣藏，2012,19(1)：1～8.

[2]張方禮，劉其成，劉寶良，等.稠油開發實驗技術與應用[M].北京：石油工業出版社，2007.

[3]武毅，張麗萍，李曉漫，等.超稠油SAGD 開發蒸汽腔形成及擴展規律研究[J].特種油氣藏，2007,14(1)：40～43.

[4]趙慶輝，劉其成，于濤，等.蒸汽輔助重力泄油蒸汽腔發育特征研究[J].西南石油大學學報(自然科學版)，2008，30(4)：123～126.

[5]Kasraie M, Singhal A K.Screening and design criteria for Tangleflagstype reservoirs[J].SPE37571, 1997

[6]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, 2005, 32(1): 119～122.

[7]姜洪福，隋軍，龐彥明，等. 特低豐度油藏水平井開發技術研究與應用[ J]. 石油勘探與開發, 2006, 33(3): 364～368.

[編輯] 帥群

2016-06-05

國家科技重大專項(2016ZX05055)。

彭旭(1980-)男，工程師，研究方向為稠油熱采物理模擬實驗及提高采收率，46338350@qq.com。

TE345

A

1673-1409(2016)32-0064-04

[引著格式]彭旭.薄層稠油油藏多組分SAGD物理模擬試驗研究[J].長江大學學報(自科版),2016,13(32):64～67.