引言

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$\sim$1 000 m，沿程水平井段可采稠油(Exploitable Bitumen in Place，EBIP)有效厚度(通常指生产井到储层顶部的距离)一般在不断变化，研究EBIP厚度变化对SAGD生产特征的影响甚少。

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$\sim$5 000 mD，平均4 500 mD。油藏埋深200$\sim$300 m，地层压力约1.5 MPa，地层温度为7$\sim$10 ℃，原油黏度为(1$\sim$5)$\times 10^6$ mPa$\cdot$s。受河道迁移摆动频繁，河道砂体切割叠置关系复杂，使得SAGD水平井沿程EBIP储层厚度差异大。在Long Lake地区SAGD开采过程中发现水平井沿程EBIP厚度变化对SAGD生产影响显著。结合该区块曲流河沉积储层特征，总结出了3大类EBIP变化模式：阶梯状分布、两薄一厚和两厚一薄(图 1)。

(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$\times$61$\times$29，共计94 656个网格。其中，单个网格单元大小为15 m$\times$2 m$\times$1 m，垂向网格见图 2。

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$^{{\rm 3}}$/d，生产井最大注蒸汽量10 m$^{{\rm 3}}$/d，最小井底流压1 000 kPa。生产方式为上方注汽井双管注汽，下方生产井双管产液。循环预热4个月，焖井阶段半个月，分析并预测SAGD开发生产的蒸汽腔发育特征和生产动态。

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。

2 讨论与分析

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$\sim$图 8分别为阶梯状EBIP厚度模式下各区EBIP厚度差分别为2，4，6，8，10和12 m下的日产油、汽油比和采出程度变化曲线。可以看出，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(图 6)；EBIP厚度差越小，稳产期汽油比越低，进入递减阶段后汽油比较高(图 7)；EBIP厚度差越小，采出程度越高，阶梯状相同EBIP厚度差峰值产油速度和采出程度最低(图 8)。

(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$\sim$图 11)。

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$\sim$10 m时峰值产油量和采出程度下降幅度逐渐增加，当厚度差大于10 m时，采出程度呈线性特征极具降低；两厚一薄和两薄一厚变化模式下，峰值产油量和采出程度变化特征相近，当EBIP厚度差小于7 m时，两种变化模式的峰值产油量和采出程度下降幅度很低，当EBIP厚度差大于7 m时，峰值产油量和采出程度下降幅度增加。为此，根据3种EBIP模式下的峰值产油量和采出程度变化趋势特征，确定了EBIP厚度对SAGD生产影响界限：阶梯状EBIP模式下，厚度差$\leqslant$4 m为优，4 m < 厚度差 < 10 m为良，厚度差$\geqslant$10 m为差；两厚一薄和两薄一厚EBIP模式，厚度差 < 7 m为优，厚度差$\geqslant$7 m对SAGD生产影响变大。

3 结论

（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。