2. 西南石油大学图书馆, 四川 成都 610500;
3. 中海石油(中国)有限公司北京研究中心, 北京 朝阳 100028
2. Library of Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500, China;
3. China National Offshore Oil Corp Research Institute, Chaoyang, Beijing 100028, China
稠油是非常规油气资源的重要组成部分,全球已探明稠油资源储量约为可开采稀油储量的2倍,开采潜力巨大[1-2]。通常稠油具有黏度高、密度大、开采流动阻力大、驱替效率低等特点,常规方法难以实现高效开采。蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)以高温蒸汽为热源,结合热对流和热传导,实现高温蒸汽进入地层加热地层原油,大幅降低地层原油黏度,并依靠重力驱动作用将原油采出到地面,能极大地提高稠油油藏的开发效果,目前广泛应用于超、特稠油的开发[3]。
在SAGD开发过程中,蒸汽腔发育均匀程度、扩展大小是其开发效果好坏的关键。然而,储层的质量(储层非均质性、隔夹层发育规模及形态、储层有效厚度等)和工程条件(井身结构、注采管柱等)比预期的差,使得蒸汽腔扩展不均匀、蒸汽局部过早气窜,进而使得蒸汽加热油层的热效应显著降低,水平井沿程方向各部分动用程度不同,使得SAGD开发效果显著降低。为了克服储层质量和工程条件不利因素,提高SAGD开发效果,国内外学者在井眼轨迹控制[4]、隔夹层及非均质性的影响[5-11]、SAGD循环预热操作参数优化[12-15]、均匀注采[16-19]、产能评价[20-22]、注溶剂提高采收率[23-25]等方面进行了大量研究,研究成果对SAGD提高蒸汽腔大小、改善蒸汽腔发育程度等具有重要理论意义及应用价值。但SAGD目前通常采用双水平井进行生产,水平井长度可达400
SAGD技术多用于厚层稠油油藏,但储层很难达到相同的厚度。如果储层过薄,可能无法实现上注下采的井位排布,也无法使得SAGD技术达到最优效果;沿水平井段储层厚度薄厚不同可能会引起快速气窜,也无法实现SAGD高效开发的目的。为了明确EBIP厚度沿水平井段变化对SAGD生产的影响,建立了数值模拟机理模型。为此,在加拿大Long Lake典型稠油油藏地质特征基础上,将Long Lake区块储层EBIP变化概念模式总结为阶梯状、两薄一厚、两厚一薄3种典型模式。
以实际地质模型为基础,考虑不同EBIP变化模式,通过建立数值模拟机理模型模拟沿程EBIP变化时SAGD的开发效果,分析了EBIP厚度差大小对峰值采油速度、稳产期采油速度、稳产期汽油比、递减阶段后汽油比的影响,同时,对阶梯状、两薄一厚、两厚一薄3种不同EBIP厚度模式下的开发界限分析进行了分析。该研究对SAGD降低新投产区低效井比例,提升整体开发效果具有较好的指导意义。
1 数值模型(1) 典型EBIP变化模式分析
加拿大Long Lake区块为受潮汐影响的曲流河沉积的超稠油油藏,采用SAGD技术进行开采。该区储层物性好,平均孔隙度大于30%,渗透率为2 000
(2) 数值模拟模型建立
根据加拿大Long Lake油藏典型的EBIP变化特征,采用油藏模拟软件CMG中的Builder模块建立不同EBIP变化模式下的三维地质模型,利用CMG中Flexwell模块,建立油藏与双水平井井筒耦合的数值模拟机理模型。模型网格划分为64
模型水平段长900 m,水平两端距边界距离均为50 m,注采为平行的水平井,垂向上间距5 m。水平井生产条件:注汽井最大注汽量600 m
结合加拿大Long Lake油藏储层特征,其数值机理油藏模型和井注采操作参数见表 1。
数值模拟原油黏温和油水相相对渗透率曲线分别见图 3、图 4。由图 3可见,低温时,原油黏度随温度变化较大,随着温度的上升,原油黏度迅速下降,当温度增加到300 ℃时,黏度下降不明显。
基于上述建立的数值模拟机理模型,分别模拟分析了阶梯状分布、两薄一厚、两厚一薄3种EBIP厚度变化模式对稠油油藏SAGD生产特征及开发效果的影响。
(1) EBIP厚度变化对蒸汽腔发育的影响
基于上述建立的数值模拟模型,分别模拟计算了沿水平井段3种三段式的EBIP厚度变化模式对SAGD开发效果的影响。图 5为不同EBIP厚蒸汽腔发育特征温度云图。蒸汽腔根据EBIP厚度从小到大依次发育到顶,然后进行正常的蒸汽腔扩展。
(2) EBIP厚度差对SAGD生产特征的影响
图 6
(3) 不同EBIP模式对SAGD生产特征的影响
在水平井沿程总厚度相同的情况下,模拟对比了3种EBIP变化模式日产油、累计汽油比和采出程度变化曲线(图 9
从不同EBIP模式日产油变化曲线可以看出,两厚一薄和两薄一厚EBIP模式下的平台期日产油和采出程度总体高于阶梯状EBIP模式(图 9,图 10),但两厚一薄和两薄一厚EBIP模式的累计汽油比要高于阶梯状模型累计汽油比(图 11)。因此,根据模拟不同EBIP变化模式SAGD生产模拟结果,建议水平井布井应尽量选择两厚一薄和两薄一厚的EBIP储层区域布井。
(4) EBIP厚度差对SAGD生产影响的界限
通过建立机理模型,模拟计算对比了阶梯状、两厚一薄、两薄一厚模式EBIP厚度差变化时的生产情况,见图 12。
由图 12中可见,随着水平井段沿程EBIP厚度差增加,3种EBIP厚度变化模式下的峰值产油量和采出程度均降低,且不同EBIP厚度变化模式的峰值产油量和采出程度变化趋势特征存在一定差异;从总体上峰值产油量和采出程度变化看,两厚一薄和两薄一厚EBIP厚度变化模式的开发效果要优于阶梯状厚度变化模式;阶梯状EBIP模式下,当厚度差小于4 m时SAGD峰值产油量和采出程度差异很小,厚度差为4
(1)根据加拿大Long Lake稠油油藏储层特征,建立了储层3大类EBIP分布模式:阶梯状EBIP厚度分布,两薄一厚EBIP厚度分布和两厚一薄EBIP厚度分布。
(2)SAGD蒸汽腔首先突破EBIP厚度薄的位置,并沿着EBIP厚度从低到高蒸汽腔逐次突破到顶;EBIP厚度主要影响SAGD峰值产量和平台期产量;EBIP厚度差越小,峰值采油速度越高,稳产期采油速度越高,稳产期汽油比越低,进入递减阶段后汽油比也越高,同时采出程度也越高;储层阶梯形状相同时,EBIP厚度差越大峰值产油速度和采出程度最低。
(3)阶梯状地层变化生产效果出现明显差异的EBIP厚度差为4 m,极限EBIP厚度差为10 m;其他两种模式生产效果出现明显差异的EBIP厚度差为7 m,但没有极限厚度差。
[1] |
刘人和, 王红岩, 王广俊, 等. 中国油砂矿资源开发利用潜力及前景[J]. 天然气工业, 2009, 29(9): 126-128. LIU Renhe, WANG Hongyan, WANG Guangjun, et al. Potentials and prospects of tar sands resources in China[J]. Natural Gas Industry, 2009, 29(9): 126-128. doi: 10.3787/j.issn.1000-0976.2009.09.036 |
[2] |
李苒, 陈掌星, 吴克柳, 等. 特超稠油SAGD高效开发技术研究综述[J]. 中国科学:技术科学, 2020, 50(6): 1-13. LI Ran, CHEN Zhangxing, WU Keliu, et al. Review on the effective recovery of SAGD production for extra and super heavy oil reservoirs[J]. Scientia Sinica Technologica, 2020, 50(6): 1-13. doi: 10.1360/SST-2019-0379 |
[3] |
BULTER M, STEPHENS D J. The gravity drainage of steam heated to parallel horizontal wells[J]. Journal of Canadian Petroleum Technology, 1981, 20(2): 90-96. doi: 10.2118/81-02-07 |
[4] |
章敬, 易灿, 张龙, 等. SAGD双水平井入靶控制技术[J]. 石油钻采工艺, 2013, 35(6): 24-28. ZHANG Jing, YI Can, ZHANG Long, et al. Targetentering control technology for SAGD parallel horizontal well drilling[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2013, 35(6): 24-28. doi: 10.13639/j.odpt.2013.06.024 |
[5] |
桑林翔, 杨万立, 杨浩哲, 等. 重18井区J3q3层夹层分布对SAGD开发效果的影响[J]. 特种油气藏, 2015(3): 81-84. SANG Linxiang, YANG Wanli, YANG Haozhe, et al. Influence of interbedding distribution on SAGD development effect in Layer J3q3, Zhong-18 Well Field[J]. Special Oil and Gas Reservoirs, 2015(3): 81-84. doi: 10.3969/j.issn.1006-6535.2015.03.020 |
[6] |
唐帅, 吴永彬, 刘鹏程, 等. 泥页岩夹层对SAGD开发效果的影响[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2017, 39(1): 140-147. TANG Shuai, WU Yongbin, LIU Pengcheng, et al. The effects of shale interlayers on SAGD performance[J]. Journal of Southwest Petroleum University (Science & Technology Edition), 2017, 39(1): 140-147. doi: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.02.10.03 |
[7] |
孔令晓, 齐梅, 张帅超, 等. 泥质薄夹层不同参数对油砂SAGD开发效果的影响[J]. 现代地质, 2018, 32(3): 537-546. KONG Lingxiao, QI Mei, ZHANG Shuaichao, et al. Effects of different parameters in thin muddy interlayer on SAGD production in oil sands[J]. Geoscience, 2018, 32(3): 537-546. doi: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.03.11 |
[8] |
CHEN Q, GERRITSEN M G, KOVSCEK A R. Effects of reservoir heterogeneities on the steam-assisted gravity drainage process[J]. SPE Reservoir Evaluation & Engineering, 2008, 11(5): 921-932. doi: 10.2118/109873-PA |
[9] |
LE Ravalec M, MORLOT C, MARMIER R, et al. Heterogeneity impact on SAGD process performance in mobile heavy oil reservoirs[J]. Oil & Gas Science and Technology, 2009, 64(4): 469-476. doi: 10.2516/ogst/2009014 |
[10] |
李卉, 李春兰, 赵启双, 等. 影响水平井蒸汽驱效果地质因素分析[J]. 特种油气藏, 2010, 17(1): 75-77. LI Hui, LI Chunlan, ZHAO Qishuang, et al. Analysis of geological factors affecting horizontal well steam flooding[J]. Special Oil and Gas Reservoirs, 2010, 17(1): 75-77. doi: 10.3969/j.issn.1006-6535.2010.01.020 |
[11] |
刘斌, 张玉梅, 张汶, 等. 层内纵向非均质性对稠油油藏剩余油分布的影响研究[J]. 科学技术与工程, 2015, 15(26): 161-164. LIU Bin, ZHANG Yumei, ZHANG Wen, et al. The vertical heterogeneity affecting of residual oil distribution in heavy oil reservoir[J]. Science Technology and Engineering, 2015, 15(26): 161-164. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2015.26.028 |
[12] |
石兰香, 李秀峦, 马德胜, 等. 快速均匀启动技术改善蒸汽辅助重力泄油预热效果[J]. 油气地质与采收率, 2017, 24(4): 94-98. SHI Lanxiang, LI Xiuluan, MA Desheng, et al. Effect of fast and uniform start-up enhancement technology on preheating performance of SAGD[J]. Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 2017, 24(4): 94-98. doi: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2017.04.006 |
[13] |
程紫燕, 周勇. 水平井蒸汽驱技术政策界限优化研究[J]. 石油与天然气学报, 2013, 35(8): 139-142. CHEN Ziyan, ZHOU Yong. Optimization on technologic policy limitation of steam flooding in horizontal wells[J]. Journal of Oil and Gas Technology, 2013, 35(8): 139-142. doi: 10.3969/j.issn.1000-9752.2013.08.032 |
[14] |
黄伟强, 马新民, 郑爱萍, 等.转蒸汽驱最佳吞吐轮次的确定[J].新疆石油地质, 2013, 34(6): 665-668. doi: 1001-3873(2013)06-0665-04 HUANG Weiqiang, MA Xinmin, ZHENG Aiping, et al. Determination of optimal cyclic steam cycles for converting into steam drive[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2013, 34(6): 665-668. doi: 1001-3873(2013)06-0665-04 |
[15] |
王长久, 刘慧卿, 郑强. 稠油油藏蒸汽吞吐后转驱方式优选及注采参数优化[J]. 特种油气藏, 2013, 20(3): 72-75. WANG Changjiu, LIU Huiqing, ZHENG Qiang. Optimization of conversion scheme and parameters of injection & production after steam stimulation in heavy oil reservoirs[J]. Special Oil and Gas Reservoirs, 2013, 20(3): 72-75. doi: 10.3969/j.issn.1006-6535.2013.03.016 |
[16] |
李巍, 刘永建, 田歆源. 兴Ⅰ组蒸汽辅助重力泄油双水平井蒸汽腔非均匀发育调控技术研究[J]. 钻采工艺, 2016, 39(3): 53-56, 130. LI Wei, LIU Yongjian, TIAN Xinyuan. Research on steam chamber non-uniform development regulation technology of SAGD dual horizontal wells in Xing Group Ⅰ[J]. Drilling & Production Technology, 2016, 39(3): 53-56, 130. doi: 10.3969/J.ISSN.1006-768X.2016.03.17 |
[17] |
兰明菊, 张汇, 蒋能记, 等. SAGD注采平衡调控系统研究及应用[J]. 油气田地面工程, 2018, 37(4): 61-64. LAN Mingju, ZHANG Hui, JIANG Nengji, et al. Research and application of the SAGD injection and production balancing control system[J]. Oil and Gas Field Surface Engineering, 2018, 37(4): 61-64. doi: 10.3969/j.issn.1006-6896.2018.04.015 |
[18] |
陈森, 窦升军, 游红娟, 等. 风城SAGD水平井均匀配汽工艺研究与应用[J]. 石油钻采工艺, 2012, 34(2): 114-116. CHEN Sen, DOU Shengjun, YOU Hongjuan, et al. Research and application of uniform steam injection in SAGD horizontal wells of Feng City Oilfield[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2012, 34(2): 114-116. doi: 10.3969/j.issn.1000-7393.2012.02.032 |
[19] |
李金发, 栾智勇, 赵晓红, 等. 水平井均衡注汽技术[J]. 钻采工艺, 2013, 36(6): 48-50. LI Jinfa, LUAN Zhiyong, ZHAO Xiaohong, et al. Uniform steam injection technology of horizontal well[J]. Drilling & Production Technology, 2013, 36(6): 48-50. doi: 10.3969/J.ISSN.1006-768X.2013.06.14 |
[20] |
黄世军, 熊浩, 马奎前, 等. 考虑沿程非均匀吸汽下SAGD产能预测模型[J]. 中国石油大学学报(自然科学版), 2017, 41(4): 107-115. HUANG Shijun, XIONG Hao, MA Kuiqian, et al. A mathematical model for productivity prediction of SAGD process considering non-uniform steam distribution[J]. Journal of China University of Petroleum (Edition of Natural Science), 2017, 41(4): 107-115. doi: 10.3969/j.issn.1673-5005.2017.04.014 |
[21] |
黄世军, 熊浩, 叶恒, 等. 考虑注采压差下SAGD产能预测模型[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2017, 39(6): 101-108. HUANG Shijun, XIONG Hao, YE Heng, et al. SAGD productivity model considering the injector-producer pressure difference[J]. Journal of Southwest Petroleum University (Science & Technology Edition), 2017, 39(6): 101-108. doi: 10.11885/j.issn.1674-5086.2016.02.01.02 |
[22] |
彭立帆.新疆F油田超稠油SAGD产能预测研究[D].成都: 西南石油大学, 2017. PENG Lifan. Prediction of SAGD production of ultraheavy oil in Xinjiang F-Oilfield[D]. Chengdu: Southwest Petroleum University, 2017. |
[23] |
LI Weiqiang. Improved steam assisted gravity drainage (SAGD) performance with solvent as steam additive[D]. Texas: Texas A & M University, 2010.
|
[24] |
SOURAKI Y, ASHRAFI M, TORSAETER O. A comparative field-scale simulation study on feasibility of SAGD and ES-SAGD processes in naturally fractured bitumen reservoirs[J]. Energy and Environment Research, 2013, 3(1): 49-62. doi: 10.5539/eer.v3n1p49 |
[25] |
徐振华, 刘鹏程, 张胜飞, 等. 稠油油藏溶剂辅助蒸汽重力泄油启动物理实验和数值模拟研究[J]. 油气地质与采收率, 2017, 24(3): 110-115. XU Zhenhua, LIU Pengcheng, ZHANG Shengfei, et al. Physical experiment and numerical simulation study for start-up of ES-SAGD in heavy oil reservoir[J]. Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 2017, 24(3): 110-115. doi: 10.13673/j.cnki.cn37-1359/te.2017.03.017 |