（油气田开发工程专业论文）浅薄互层普通稠油油藏经济开发技术研究.pdf

s t u d yo ne c o n o m i c a lp r o d u c t i o nt e c h n i q u ei ns h a l l o w t h i ni n t e r b e d d e dc o m m o nh e a v yo i lr e s e r v o i r s a b s t r a c t w e i5a n dw e i8c o n l i n o nh e a v yo i lr e s e r v o i r sw h i c hw e r es h a l l o wb u r i e d ， m u l t i l a y e r e dt h i ni n t e r b e d so fs a n d s t o n ea n dm u d s t o n eb e l o n g t o m a r g i n a l h e a v yo i lr e s e r v o i r s t h ei ns i t uo i lm o b i l i t yi sl o w ，a n dn a t u r a lp r o d u c t i o nf r o m w e l l si nu n r e c o n s t r u c t e dr e s e r v o i r si sl o w s of a rt h e r eh a v e b e e nn o tt h e r e a s o n a b l em e t h o do f p r o d u c t i o n a n dt e c h n i c a l p r i n c i r l e s o f d e v e l o p m e n t t h r o u g hl a b o r a t o r yt e s t sa n df i e l dp r a c t i c e s ，t h ep r a c t i c a b i l i t yo f s t e a ms o a k ，c o m m o no r g a n i cc o m p o u n da c i d i z a t i o n ，h e a t e dc h e m i c a lo r g a n i c c o m p o u n da c i d i z a t i o n ，h y d r a u l i cf r a c t u r i n ga n dw a t e ri n j e c t i o np r e t r e a t m e n tw a s s t u d i e d w i t ha p p l i c a t i o no f w a t e rf l o o d i n gp r o d u c t i o no f o n et e s t i n gw e l lp a t t e r n ， t h ep r a c t i c a b i l 时o fp e r i o d i cw a t e ri n j e c t i o na n dt e c h n i q u eo fp e r f o r a t i n g o p t i m i z a t i o nf o ra d j u s t i n gw a t e ri n j e c t i o np r o f i l et oi m p r o v eo i lr e s e r v o i rw a t e r f l o o d i n gw a sa l s os t u d i e d t h er e s e a r c hi nt h e s eh e a v yo i lr e s e r v o i r ss h o w st h a t n a t u r a ld e p l e t i o np r o d u c t i v et e c h n i q u ei sn o te c o n o m i c a la n de f f e c t i v e ，a n dt h e p r o d u c t i v ee f f e c t i v e n e s sb yu s i n gs t e a ms o a k ，c o m m o no r g a n i cc o m p o u n d a c i d i z a t i o n ，a n dh e a t e dc h e m i c a lo r g a n i cc o m p o u n da c i d i z a t i o nw a sp o o rb e c a u s e o fc o n f i n e m e n ti nr e s e r v o i r p e t r o p h y s i c a l p r o p e r t i e s a n dc u r r e n t t e c h n i q u e s n e v e r t h e l e s s ，w i t hf r a c t u r i n gw e l l sb e i n gs c r e e n e da n dh y d r a u l i c f r a c t u r i n gp i l o tb e i n gc o n d u c t e db yu s i n gr e l e v a n tt e c h n i q u e s ，t h ep r o d u c t i v i t yo f h e a v yo i lr e s e r v o i rc a nb ei n c r e a s e db yu s i n gh y d r a u l i cf i a c t u r i n gm e t h o d ，a n d w a t e ri n j e c t i o np r e t r e a t m e n ti sar e a s o n a b l et e c h n i q u eo f r e t a i n i n gr e s e r v o i re n e r g y k e yw o r d st h i ni n t e r b e d c o m m o nh e a v yo i lr e s e r v o i r ss t e a ms o a k o r g a n i cc o m p o u n da c i d i z a t i o n h y d r a u l i cf r a c t u r i n g w a t e ri n j e c t i o n p r e t r e a t m e n tp e r i o d i cw a t e ri n j e c t i o n p e r f o r a t i n go p t i m i z a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石油大学或其它教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示7 _ 1 1 t 意。 签名 硼辱i i , e l 8 f j 关于论文使用授权的说明 本人完全了解石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论 文的全部或部分内容，叮以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 导师签名： 红垫笠 耋曩荔 川年f 1 月占目 弛弓年，月怡r 石油火学( 华东) 硕十研究生论文 第1 章前言 第1 章前言 1 1 开题意义 江苏油田韦5 、韦8 断块油藏为浅薄互层普通稠油油藏，按现行国 内外稠油油藏分类标准，该类稠油油藏属边际稠油油藏，至今没有现成 的开采方式和开发技术政策界限可循，很多油田将此储量列为难采储量， 而没有动用。这类边际油田的开采，国内外尚无成功开发的实例【4 】【8 1 ， 若能成功开发，其本身就是一个突破。 从储层特征来看，该类稠油油藏的地层渗透率相对较低。原油在储 层中的渗流很困难，导致其油井单井产能低，大部分单井自然产量不足 1 伽，开采难度相当大。 从韦5 、韦8 浅薄互层普通稠油油藏的独特性出发，结合目前国内 外稠油油藏的开发状况，通过室内及现场试验，研究适合韦5 、韦8 断 块的经济开采方式，将优化油田工艺技术、经济承受能力和该油藏的独 特性综合考虑，研究应用既能获得相对较好的开发效果，又能获得相对 较好的经济效益的综合开采方式，并取得一些初步结论。同时，期望通 过对该类稠油油减经济开采技术的研究及实践，能对其它类似油田的开 采提供借鉴。 1 2 国内外研究现状及存在问题 1 2 1 国外稠油油藏主要开采方法 目前稠油油藏的丌发方式可分为两大类：热采和非热采p 3 1 。热采类 包括蒸汽吞吐及蒸汽驱、热水驱、火烧油层、电磁加热法等：非热采类 包括：注水、c 0 2 吞吐或c 0 2 驱、气驱、碱水驱、化学驱( 表面活性剂、 微生物、微乳液、聚合物、浓硫酸等) 。其中蒸汽吞吐是目前使用最多、 石油大学( 华东) 硕士研究生论文第l 章前言 效益最好的方法。据九十年代统计资料，注蒸汽平均提高采收率可达 3 5 ，火烧油层和汽驱分别增加采收率2 8 和2 3 ，热水驱可增加采收 率为8 ，其它诸方法增加采收率在3 5 1 0 【5 】。 1 2 2 国内稠油油藏主要开采技术 经过近2 0 年的开发实践，我国已形成了自己的一套稠油开发技术， 蒸汽吞吐、浅层蒸汽驱、常规注水技术己基本成熟配套 4 。目前我国 稠油油藏采用的开发方式主要是蒸汽吞吐( 储量占8 1 2 5 ，产量占 8 1 0 2 ) 。蒸汽驱总体还处于研究试验阶段( 储量占3 6 7 ，产量约占 8 1 0 o ) ，常规水驱已处于高含水低产阶段f 储量占1 5 0 3 ，产量约占 1 0 o ) 。这三种开发方式的开发现状为： ( 1 ) 常规注水开发 主要用于原油粘度5 0 1 0 0 m p a s ，在油层温度下具有一定流动能力的 油藏。这类油藏之所以采用常规注水开发，主要受当时技术条件和油藏 特征的影响。实践表明，稠油油藏采用常规注水开发含水上升快，采收 率低，且大部分可采储量是在高含水期采出，经济效益一般。目前这类 油藏己处于高含水低产期，调整难度大，急需转换开发方式。 ( 2 ) 蒸汽吞吐开发 作为我国稠油开发的主要开采方式，技术已基本成熟配套。年产 1 2 4 7 7 万吨的稠油产量主要依靠该项技术。但由于该项技术自身特点一 采油机理主要是消耗天然能量开采，目前吞吐生产的油藏绝大多数已吞 吐6 - 8 轮次，地层压力已降到原始油藏压力的4 0 以下，油藏驱动能量 较小。蒸汽吞吐的采收率约1 5 - - 2 0 ，国内主要稠油油藏目前吞吐采 收率已达1 4 。5 。由于多轮次吞吐后油藏压力以及井底附近含油饱和度 的降低，吞吐效果越来越差。目前吞吐生产的油气比已降到0 4 ，接近吞 石油大学( 华东) 硕士研究生论文 第1 章前i 吐生产的经济极限油气比0 2 5 。许多油藏实际已处于低效或无效开采。 吞吐生产的大部分油藏已经过了2 3 次加密，井距从1 4 0 - 2 0 0 m m 加密到 1 0 0 m m 左右，有的加密到7 0 m 。从吞吐生产者的角度来说，已没有加 密的余地。挖潜措旌难度越来越大，增产效果逐年变羞。 ( 3 ) 火烧油层等新技术 开采稠油的第二大技术火烧油层，国内至今只进行了如自然温度、 燃料生成量等部分室内试验研究。“九五”期间对火驱油藏条件、燃烧动 力学、燃烧方式以及火烧油层的合理设计方法进行了一些研究，并取得 了一些可喜的认识。但还没有进行过系统的火烧矿场试验。 1 23 国内稠油油藏开采存在的主要问题 已探明稠油储量只占稠油总资源的7 7 ，稠油勘探程度低，勘探 潜力较大。 o n 油的储采比只有5 左右，远远低于稀油的储采比，急需改善稠 油探明储量现状。 吞吐产量占总产量的7 8 ，大范围的吞吐开采已进入中后期， 地层能量衰竭严重，产油量减少，油汽比下降，开发成本上升。 蒸汽吞吐区块平面上调整挖潜余地不大，井网进一步加密的可能 性很小；纵向上调整挖潜改善吞吐效果工艺和技术还有待改进和提高。 中深层稠油油藏蒸汽吞吐后期缺乏经济有效的接替技术。 中深层稠油蒸汽驱还处于摸索阶段。 浅层蒸汽规模虽不断扩大，但部分区块生产油汽比还有待提高， 以便降低开采成本。 调整挖潜措施量增加与操作成本降低的矛盾日益突出。 1 2 4 韦5 断块稠油油藏独特性 据调研结果，目前国内外稠油油藏开发比较成功的油田基本为单层 石油大学( 华东) 硕士研究生论文第1 章前言 厚度大、渗透率高的稠油油藏或高渗透浅薄层普通稠油油藏。对像韦5 、 韦8 这类中低渗( k = 9 5 1 9 2 1 0 0 l am 2 ) 、多层( 1 5 个油砂体、2 1 个隔夹层、 夹层频率o 2 1 1 m m 、夹层密度0 2 3 一l m m ) 、非均质( 层间渗透率级差 4 5 3 ) 、砂泥薄互( 单油砂体平均厚度0 9 4 1 m ，单夹层平均厚度 o 6 9 2 ，2 m ，隔层平均厚度6 9 m ，纯总厚度比 0 9 2 可先注水 i 一21 5 0 1 0 0 0 0 o 9 2 热采 特稠油i l1 0 0 0 0 5 0 0 0 0 o 9 5 热采 超稠油i i i 5 0 0 0 0 0 9 8热采 由表1 一l 、l 一2 可看出，这类稠油油藏属于边际稠油油藏，不符合 国内外注蒸汽筛远标准j 。因此，采用热采技术开发无论从开发效果还 是从经济效益上风险均很大。这种多层非均质性强的砂泥间互薄油层利 用水平井注采或直井与水平井结合的布井方式对整体储量的控制程度不 好。至今没有现成的开采方式和丌发技术政策界限可依据。也没有不同 经济政策、不同成本下技术技术经济政策可依据，很多油田将此储量列 为难采储量，而没有动用。在后备资源不足的情况下，如何研究和评价 并经济有效地动用这些已发现的边际稠油油是一个急需解决的重要课 题。 4 石油人学( 华东) 硕十研究牛论文 第1 章前言 表1 2 韦5 断块与困l - q 外注蒸汽筛选标准对比表 序参数倒外筛选幽内筛选韦5 块 号 标准 标准 e 1 2 3 e l l l e f t + i l 油层深度( 1 1 1 ) 60 = 1 03 7 1 2 4 1 0 4 4 ( m ) 地层总厚度( m ) 6 92 9 14 2 9 5 含油饱和度( ) 4 0 5 05 56 56 2 7 6 孔隙度( ) 2 0 2 02 1 12 32 2 6 7 孔隙度 - k 饱和度 o 0 8 - 0 1o 1 1 1 6o 1 50 1 3 8 8 渗透率( 1 0 3 p _ m ! ) l o o = 2 5 09 5 11 9 2 1 7 0 3 9 渗透率变异系数 0 8 6 30 7 20 7 6 2 9 1 0 单位面积储量 2 0 0 1 0 03 81 7 1 1 6 8 4 ( 10 4 t k i n 2 ) 6 1 1 纯总厚度比 o 5 = 050 5 30 4 20 2 4 1 2 油层条件下原汕 2 9 2 2 1 9 粘度( m p a s ) 32 9 2 1 3 油层条件r 脱7l 1 0 0 0 0 1 0 0 0 01 3 5 7 2 6 0 2 0 l 油粘度( m p as ) 1 7 489 2 64 4 5 1 4 隔央层条什良好良好一般 1 5 注采井连通情况好好一般 1 3 技术路线 韦5 、韦8 普通倒油汕减具有埋喊深度浅、多层状砂泥薄瓦层、中 孔、中低渗型储层刚；鬲火层薄的地质特点，储层物性差，地层原油流度 石油大学( 华尔) 硕i + l j j = 究7 i 沦史 第1 章前言 低，造成地层中渗流川难，未经过储层改造的单井自然产量低。从地层 油气渗流的角度柬磊，改善该类汕! 0 l 渗流条件主要从改造储层和改善流 体性质两个方面来考虑。奉文主要从改善油藏的渗流条件出发，通过研 究该类油藏的储层特”和流体性质，结合目前国内外稠油油藏开采的调 研情况，研究相关开采技术在韦5 块的可行性，达到经济开采该类边际 稠油油藏的目的。 1 4 研究内容及方法 f 1 ) 热采法改善原汕流动特性可行性研究。应j j 目前国内广泛采用的 蒸汽吞吐开采方法降低稠油粘度结合国内外调研情况。主要研究固井 技术、注汽工艺及相应配套采油投术，优化矿场实施后进行效果评价。 ( 2 ) 有机复合酸化改善近井地带渗透率的可行性研究。针对韦5 稠油 胶质含量高、无机峻液与其反应易形成酸渣的特点，优选有机复合酸化 技术进行研究。通过。参内实验筛选相应添g r i n 及酸液配方，现场选井实 施及效果评价，结合实旌情况进一步完善配套技术。 ( 3 ) 水力压裂改造储层的可行性研究。通过基础研究，优化该类储层 的水力压裂改造选”绦仆一储层物性、含油性及井筒技术状况等，重点和 难点是研究如何配套该特殊储层的水力压裂工艺现场选井实施及效果 评价。 ( 4 ) 多层状砂泥薄忆层注改性水预处理的可行性研究。内容主要包 括室内研究室内热水驱油试验、预处理方式、驱油剂、防膨剂、注入水 三防药剂的筛选及现场沣水配套技术纠f 究。结合现场注水实施效果，研 究分析油藏对注改4 p l ：水的适应性及存在问题。并丌展注水稠油油藏的水 力压裂引效探索悄试验。 ( 5 ) 改善注水j i ：及效聚可l i 。f j _ - t i ) f 究。针列垓油减注改性水现场试验 6 石油人学( 华东) 硕士研究生论文 第1 章自 情况及存在问题，为了指导该普通稠油油藏下步的全面注水开发，改宅 其注水开发效果，进行相应的技术对策研究。同时依据基础研究及现拐 应用情况，进行不断总结、完善，经济开发该类普通稠油油藏并促进舅 开发效果的改善。 7 石油大学( 华东) 硕士研究生论文 第2 章油藏特征 第2 章油藏特征 韦5 、韦8 断块位于江苏省仪征县朱桥乡境内，区域上位于高邮凹 陷北斜坡西部大仪集构造，于1 9 9 7 年4 月钻探了韦5 井，揭示了e l 、 e i f l 两套含油层系，累计油层厚度达2 5 m ；于1 9 9 8 年6 月钻探了韦8 井， 在e l 龟、e l f l 钻遇油层8 层1 4 2 m 。韦5 、韦8 断块含油面积为2 9 k m 2 ， 地质储量为4 7 3 1 0 4 t ，标定采收率1 2 ，可采储量5 6 8 1 0 4 tl 。 图2 1赤岸油田韦5 、韦8 地质构造图 2 1 含油层系 本区含油层段为e l 段下部和e l f l 段中上部。阜二段地层为滨浅湖 亚相沉积，阜一段地层为三角洲前缘亚相沉积，主要岩性为浅灰色、浅 棕色不等粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩呈不等厚互层。e l 段划分为e l 2 、 e l 3 两个含油砂层组，总厚度约2 5 3 0 m 左右，分别划分出1 、4 个油砂 体，e l f l 含油段厚度4 0 m 左右，划分为1 0 个油砂体。 2 2 储层特征 ( 1 ) 隔夹层特征 韦5 、韦8 断块e l 龟、e l f l 砂岩目的层可划分为三个砂层组l5 个油 8 石油大学( 华东) 硕十研究生论文 第2 章油藏特征 砂体：e 1 g 2 、e l f 2 3 、e l f l 分别为1 个、4 个和l o 个。各小层间隔层较稳 定，ej f 2 2 e 1 f 2 3 砂层阃隔层厚度最大( 1 3 1 m ) ，全区广布，e l f 2 3 - e i f l 砂层组 间隔层次之( 6 3 m ) ，均以泥岩为主。e i f l l 砂层组内各油砂体间隔夹层相 对较薄，平均单个隔层1 - 2 1 9m 且相对不稳定，岩性由含泥岩、泥质粉 砂岩及钙质粉砂岩共同组成，其中粉砂岩孔隙度一般小于1 5 ，渗透率 均小于5 1 0 。u l t l 2 ，部分具油迹、油斑级别显示，没有纯泥岩。 ( 2 ) 岩矿特征 e 1 f 2 2 灰岩：岩性以亮晶( 泥晶) 鲕粒灰岩为主，含陆屑粒屑灰岩及含 陆屑鲕粒灰岩次之。方解石含量8 0 一1 0 0 ，陆屑含量0 - 2 0 ，鲕粒主要 由真鲕、表鲕组成。渗透性灰岩岩性为亮晶鲕粒灰岩、亮晶含陆屑鲕粒， 胶结物含量( 2 5 ，负鲕及鲕间溶孔发育。 e l f 2 3 砂岩：岩石类型主要为长石岩屑石英粗粉细砂岩，分选性好， 磨圆为次圆次棱角，石英含量5 7 5 7 0 ，长石1 4 2 0 5 ，岩屑 1 6 一2 6 5 。胶结物以方解石和铁白云石为主，方解石含量1 5 1 0 ， 白云石含量2 - 7 ；泥质杂基含量0 - 8 ，胶结类型以孔隙接触式为主， 胶结较致密。 ( 3 ) 储层类型 本区e l 丘2 、e 丘3 、e l f i1 三个砂层组储层类型及夹层特征各不相同。 e l f z 2 ：滨浅湖鲕滩沉积。仅分布于韦5 断块，发育一层储层且厚 度薄，内部夹层不发育，平均单层厚度1 7 m ，钻遇率5 8 1 。 e l f 2 3 ：为滨浅湖滩坝沉积，由3 5 个薄砂层与泥岩频繁互层组成。 岩性较细，为长石岩屑石英粗粉砂岩，粘土含量3 2 。单个渗透性砂岩 薄层厚度0 6 3 3 m ，总厚0 9 5 8 m 。韦5 断块平均总厚3 8 m ，韦8 断块 平均总厚4 2 m 。 e 1 f 1 1 ：为三角洲前缘亚相沉积，物源方向为北西西向。发育三角 9 石油大学( 华东) 硕士研究生论文第2 章油藏特征 洲前缘水下分流河道、河口坝及席状砂砂体。岩性由岩屑长石石英粗粉 砂岩及细砂岩组成，水下分流河道主体及河口坝主体细砂岩为主。第1 1 0 油砂体单个渗透性砂层厚度0 , 6 1 0 6 m ，总厚1 5 3 3 5 m 。其中韦5 断块平 均总厚2 5 1 m ，韦8 断块平均总厚2 6 1 m 。 ( 4 ) 储层物性 本区储层物性受沉积条件影响较大，据韦5 、韦5 3 、韦5 4 井岩心物 性分析( 韦8 块缺少该目的层岩心) ，韦5 块具有较强的层内、层间及平面 非均质性。 表2 - 1 ：韦5 断块岩心物性分析表 层位样品孔隙度( )渗透率( t o 一3 pm 2 )碳酸盐含量( ) 砂层油砂 数 m 晟最最平 组体( 块) 最小最大最大平均 均小小大均 e 1 f 2 5 6 32 1 19 5 11 9 1 l1 7 2 0 6 2 9 3 2 69 38 6 9 33 2 3 45 9 1 5 68 3 22 61 83 2 12 6 87 ，41 4 7 1 44 7 8 。64 5 2 4 - 3 6 ，6 e l f t l 3 + 4 1 1 7 1 3 62 6 5 2 2 51 54 9 0 81 3 5 5 4 12 4 81 5 53 7 1 6 9 2 7 1 2 2 ，2 1 7 6 4 7 21 4 5 0 6 o2 1 61 25 61 31 2 62 6 1 2 1 31 63 l o 29 7 36 o 1 9 11 28 81 91 2 22 7 2 2 3 82 91 3 2 8 33 3 8 9 8 81 41 4 ，7 e ，f 2 2 ：为鲕滩沉积，鲕灰岩物性较差，据韦5 个井物性分析，孔隙 度8 2 2 1 7 ，平均1 7 5 ，渗透率一般 lx1 0 。um 2 ，个别样品可达8 ，2 x1 0 t u t l 2 ，为中低孔一超低渗型储层，在本区以储气为主。 e 1 f 2 3 ：属滨浅湖滩坝砂体沉积，岩性细，且碳酸盐含量较高( 为 1 7 9 2 1 7 ) ，物性总体为中孔中低渗型，韦5 、韦5 3 两i c l 井岩心分析平 均孔隙度2 1 1 ，平均渗透率9 5 1 1 0 。3pm 2 ，单层渗透率变异系数 0 3 4 1 1 1 5 ，具极强的层内非均质性，垂向渗透率是水平渗透率的0 7 3 倍左右。 1 0 石油人学( 华东) 硕- t ：i o l 究牛沦文第2 章油藏特征 据夹层分布研究，e i i 雁 脚】分为4 5 个可对比的单层，第1 层物性 最好，单井平均孔隙度2 l 一2 8 ，、 ，均渗透率2 0 1 ，4 0 6 3 1 0 3um 2 ；第4 层 次之( 中= 2 4 2 - - 2 4 3 ，k = 9 1 一】3 83 1 0 1 1u m 2 ) ，第2 、3 , n 物性较差，为中 孔低渗型( 中= 1 7 4 1 9 6 ，k = 5 8 2 8 6 1 0 。“1 1 1 2 ) ，单井渗透率突进系数 2 2 4 1 ，渗透率级差可达4 7 8 5 35 。表明e l f 2 3 储层的垂向非均质强。 e l f i ：属三角洲前缘亚相沉秽 砂体，岩性较粗，碳酸盐含量1 3 4 总 体物性较好，为中高孔中渗型储层，个别油砂体呵达高渗。岩心分析平均 孔隙度为2 3 0 ，、r 均渗透：筝为1 9 2 3 1 0 u m 2 。层内非均质性以中强为 主，渗透率变异系数达0 5 6 1 4 l ，垂向渗透率是水平渗透率的0 7 1 7 倍左 右。 垂向上，e ；f f 。、e ；f 1 1 。2 、e ，l j 。8 汕砂体物性晟好，平均孔隙度为 2 3 8 2 6 8 ，平均渗透c 3 2 3 4 4 7 86 1 0 1 。um 2 ，其它小层物性次之，平均 孔隙度2 0 8 2 2 5 ；、f 均渗透率9 7 3 1 4 5 0 1 0 。um 2 。 平面上，各小层物性好坏与沉积微相部位及裂缝作用有关。与沉积 微相有关的典型油砂体为e i f l 2 ，水下分流河道主体部位( 韦5 井砷= 2 3 7 ，k = 2 0 4 9 j 0 。u1 1 1 2 ，晰河道侧缘部位( 韦5 3 井) 巾= 2 1 0 ，k = 4 8 1 0 3ui n 2 ；与裂缝作h j 有关的典型油砂体为e i f l l 一，裂缝极发育的部位( 韦 5 3 井) 平均孔隙度2 i 7 ，平均渗透率1 4 8lx1 0 一pm 2 ，发育相对较少的部 位( 韦5 井) 平均孔隙立2 06 ，平均渗透率8 1 2 1 0 。u m 2 ，由岩心对比， 有裂缝的样品其渗透率伞少为尤裂缝样品的2 4 倍以上。相对而言，韦5 井 渗透率均质程度好rb5 - 3 i t 。，其，、卜j 2 - 突进系数分别为1 6 6 年n 3 3 ，单层渗 透率级差分别为4 0 和3 56 。 r 5 ) - 7 l 隙结构特征 本区砂岩储层卜要以原， j 和次生混合粒i r j 4 l i ；, 泉为主，原生和次生粒 间孔隙面孔率为76 2 2 2 ，粒内溶孔而孔率0 3 0 7 。铸模孔面孔率 石油火学( 华东) 颂d 阿t 中论史第2 章油藏特征 0 3 一】7 ，孔隙连通性较好。配位数3 4 为主，中等孔径，平均孔径2 8 8 6 4 1 hm 。孔隙总面孔率83 2 4 7um 。与孔隙度呈较好的正向关系，表明孔 隙结构制约物性的好坏。 根据压汞处理分析结果，韦5 块e i 疋。和e i f i 储层孔隙结构特征相近， 具中孔中渗- 中喉特征，平均主要流动喉道半径5 8 6 7um ，主要渗透率 贡献区间3 1 2 5un 1 ，流动喉道下限1 7 - 2 3 u m ，可流动喉道占总孔喉的 4 0 2 4 4 6 ，可流动孔隙度8 5 1 03 ，排马区压力o 0 6 l 。o 0 7 7 m p a ，退汞 效率2 5 7 3 8 3 。表明# 庄地区有近5 0 以上的孔喉空削不参与流体流 动。其中e i f i 储层孔隙结构均匀性较好，渗透率贡献峰位与孔喉分布峰 位一致，均为6 3 1 0um 。e l 疋3 储联渗透率贡献峰位略滞后与孔喉分布 峰位，渗透率贡献峰似为63 一i oum ，孔喉分布峰位为4 - 6 3um 。 ( 6 ) 储层敏感性特征 据x 衍射及仝岩分析，本区粘二 矿物类型在同一层位不同井区、不 同层位不同砂体类型均存在一定差异。e f 2 3 粘土组合在韦5 井区为伊利石 一高蛉石型，其相对含量分别可达4 2 4 4 ，少量伊蒙混层和绿泥石 ( 7 ) 。e l f l l 粘土矿物i f 均绝对含量为4 7 ，贫绿泥石。垂向上，第1 、3 油砂体( 河口坝砂体) 以伊利石为主( 4 5 ，5 4 ) ，伊蒙混层和高岭石次之 ( 1 8 - 2 7 ) ：而e i f l “2 。“油砂体( 水1 、分流河道主体) 以高岭石为主 ( 4 1 3 4 2 7 ) ，伊蒙泓层和 j 1 利十i 次之( 2 0 3 2 8 3 ) ，贫绿泥石：e 】f 1 1 - 2 , 5 油砂体( 水下分流河通侧缘及席状砂) | | j 伊蒙混层、伊利石及高岭石相 对含量相当。 五敏试验表明，砂柑储层存在巾等碱敏、中等酸敏、中等水敏，临 界盐度1 2 1 9 8 m g l 。e i 1 砂岩储层均无水速敏和油速敏，普遍存在强水 敏、弱一中等碱敏、弱酸敏，临界盐度8 13 2 13 5 5 3 m g l 。其中e l f l “1 小层 具中等水敏( d k = 4 5 ) 、中等酸敏( d k = 5 2 1 ) 。 石油大学( 华东) 硕士研究生论文 第2 章油藏特征 ( 7 ) 裂缝特征 据岩心观察，本区垂直微裂缝和剪切裂缝较发育。垂直微裂缝主要分 布于e i f 2 2 、e l f 2 3 、e l f l l 砂层组以砂泥岩互层为主的夹层、隔层中及油层顶 底渗透性变差的粉砂岩中，岩性不均，多具油斑显示。而岩性均匀的较厚 砂层裂缝一般不发育。剪切裂缝主要发育于e - f 1 1 。3 油砂体中，岩心破碎较 严重，在韦5 3 井上的薄层( 1 3 m ) 油层中破碎最强烈，在韦5 井的较厚层( 3 9 m ) 中岩心破碎相对较弱。垂直微裂缝可沟通上下油层，作为油气扩散的通道， 使本区层状油藏具有块形统一的油水系统。 2 3 流体性质 地面原油性质：地面原油密度为0 9 0 5 0 0 9 4 0 4 9 c m 3 ，粘度为 1 3 5 7 9 2 6 2 9 m p a s ，具有中含蜡量，中凝固点和含硫、含氮低的特点， 胶质沥青质含量高( 4 4 4 2 4 9 8 8 ) 。垂向上，阜二段的原油性质好于阜一 段，平面上，高部位原油性质略好于低部位，韦8 块原油性质好于韦5 块。 高压物性：据韦5 断块原油高样分析资料显示( 表2 2 ) ，该块饱和 压力1 7 8 2 0 9 m p a ，地饱压差8 m p a 左右，原始溶解气油t l 5 0 4 6 7 9 m 3 m 3 ，地层原油密度o 9 0 1 9 0 9 0 6 2 9 e r a 3 ，粘度2 1 8 9 - 2 9 2 3 m p a s ，属普通 i 一2 级稠油。 表2 2韦5 断块原油高压物性表 原始 压缩 地层地层 压力( m p a ) 溶解 油气体积 系数 原油原油 地层饱和 系数 井号层位 粘度 密度 压力压力 ，m p a 比系数m 3 m 3 m 3 m 3 1 0 0 m p a s g c m i m p a 韦5e i r l 5 0 41 0 3 70 7 7 l2 9 2 30 9 0 61 0 21 7 8 2 8 2 韦5 1e i f 2 + 16 7 91 0 4 5 0 9 1 92 1 8 9 0 9 0 2 1 0 22 0 9 3 2 5 韦5 5 e i f t 2 8 10 9 0 61 0 22 0 9 1 3 石油大学( 华东) 硕士研究乍沦文 第2 章油藏特祉 脱气溶解气：韦5 断块油藏天然气属中等生物降解原油伴生气， 其相对密度较低( 0 6 1 0 4 ) ，甲烷含量较高( 8 9 8 6 一9 3 1 1 ) 。 原油流变性及油水界面张力：韦5 块常压下原油流变性实验结果 表明该原油为含蜡原油，在3 0 时为非牛顿流体，表现出较强的流变 特性和切稀特性，随着温度的逐渐升高，这种特性逐渐减弱，到达4 54 c 时转化为牛顿流体。在地层温度条件下，测得油水界面张力为 1 9 4 4 - 2 1 8 6 m n m 。 地层水性质：韦5 、韦8 断块地层水水型均为n a h c 0 3 型，总矿化 度1 6 2 6 4 2 0 4 7 0 4 m g l ，c i 含量8 6 9 3 5 - 1 0 4 7 3 m g l 。 2 4 油藏类型 韦5 、韦8 断块均为受构造控制、岩性影响的具统一油水界面的薄层 多层状普通( i 2 级) 稠油断鼻油藏。韦5 断块油层埋深1 0 0 0 1 0 8 0 m 。地层 温度5 3 ，地层压力1 0 0 7 1 0 1 8 m p a ，压力系数接近1 0 。韦8 断块油藏埋 深1 1 2 0 。1 2 0 0 m ，地层温度5 9 。c ，地层压力1 1 3 4 m p a ，压力系数0 9 7 7 7 。 韦5 、韦8 断块属正常压力系统。 4 石油大学( 华东) 硕士研究生论文第3 章韦5 块蒸汽吞吐开采可行性研究 第3 章韦5 块蒸汽吞吐开采可行性研究 目前蒸汽吞吐开发是稠油油藏的常规开采方法【”。在一些大油田取 得了较好的经济效益【6 1 。但从技术上看蒸汽吞吐对稠油油藏的油层物性 和原油物性有一定的要求 “。其中油层物性中重要条件是渗透率和净总 比，它们对采收率的影响很大。渗透率要求大于2 5 0 x1 0 。3t tm 2 ，净总比 要大于0 5 。由韦5 块的资料看，净总比为o 5 1 ，e l f l 平均孔隙度2 3 ，5 8 ， 平均渗透率1 9 1 7 1 0 。un 1 2 ，但其粘度较一般的稠油低很多，因此均属 于蒸汽吞吐的边界条件。 由油藏结构上看，国内边底水油藏进行蒸汽吞吐，普遍开发效果较 差，容易水窜。由油藏规模上看，专家认为地质储量要达n s o o 万吨以 上才会有效益。从油减数值模拟上看，对于韦5 油藏如果蒸汽吞吐工艺 上能满足地质上的要求，井底干度大于5 0 ，将会有一定的经济效益。( 由 于韦5 油藏埋藏较深，在井深1 0 0 0 m 干度要达到5 0 ，工艺上的难度很大。) 为了试验韦5 断块多层状薄互层稠油对蒸汽吞吐的适应性，开展该边际 稠油油藏开发的可行性研究，钻探了韦5 先导试验井组，井距2 0 0 2 5 0 m ， 进行了蒸汽吞吐工艺及开采过程中采油方式优化、延长热采周期的配套 工艺技术等的研究。 3 1 蒸汽吞吐工艺研究 3 1 1 预应力固井技术 热采油井的完井方法和常规油并基本相同，其特殊要求主要是由于 注蒸汽承受高温而引起许多问题。在蒸汽吞吐开采阶段，套管受热膨胀， 但由于水泥在此固结，限制了套管自由伸长，因此套管内部产生了较大 应力，易引起套管损坏。预应力固井就是给套管施加一定强度的拉应力， 使套管在此状态下被水泥凝固后，产生收缩力，当温度升高时，就可抵 白油大学( 华东) 硕士研究生论文第3 章韦5 块蒸汽吞吐开采可行性研究 消一部分套管的压应力，从而提高套管的耐温极限。减缓或避免注蒸汽 造成的套管损坏。 ( 1 ) 油层套管选型 由于稠油热采注入的蒸汽温度可高达3 5 0 c ，对套管将产生热冲击 和热膨胀，但由于水泥的团结，限制了套管的伸长，产生了较大的压应 力，易使套管损坏断裂；另外，注蒸汽时温度升高使套管柱膨胀，正常 的载荷从拉伸向压缩变化，而停止注汽时温度下降，又变为拉伸，如此 反复易导致套管的接箍螺纹扣滑脱损坏。 根据稠油热采工艺要求及设计的热采井的具体情况，选用了进口 q b l 7 7 8 m m m 9 1 9 m m x n 8 0 普通长圆螺纹套管，同时，选用耐高温、高 压螺纹密封脂 ( 2 ) 水泥选型 对于稠油热采井，高温下水泥的抗压强度将大幅度下降，甚至丧失 支撑、封固套管的作用，因此，油层套管封固水泥需选用耐高温、高压 水泥，以提高油层套管外水泥环的抗高温、高压能力，防止其在3 5 0 高 温、1 6 m p a 条件下因强度衰减而破裂。韦5 2 热采井主要是采用普通g 级 油井水泥中添加适量的石英粉来提高水泥的抗高温、高压能力，配制比 按水泥重量：石英粉重量= 7 ：3 。另外，为保证水泥环足够的抗高温、 高压能力，固井水泥浆一律返至地面。 ( 3 ) 地锚选型及原理 选用胜利油田研制的y h l 型地锚，该地锚接在套管底部，回压凡 尔、引鞋连为一体，在下套管使用过程中不再安装回压凡尔及引鞋，由 于地锚是连通的，因此抓地前可通过回压凡尔循环钻井液，以保证卡套 管或其它井下复杂情况下可进行循环钻井液处理。当地锚下到预定位置 时，开泵循环钻井液，井下正常后从井口投球，当球自由下落到球座时 1 6 石油人学( 华东) 硕士研究生论文第3 章韦5 块蒸汽搭吐开采可行性研究 蹩压5 m p a 活塞筒销钉剪断，活塞筒f 行，在泵压产生的推力作用下，锚 爪伸入地层实现抓地，并与井壁锚死，然后即可提拉预应力，利用大钩 上提套管，根据指重表悬重变化，使套管预应力达到设计要求，再继续 蹩压到】5 m p a 球座销钉剪断，球与球座一起下落到活塞体台阶上，钻井 液可通过球座上部到球座下部并通过回压凡尔进行循环，从而满足固井 要求，然后进行常规的注水泥作业。一旦安装好井口、水泥浆凝结，麓 加在套管上的预应力就全部保存下来。 f 4 ) 提拉预应力及套管伸长计算 高温对套管产生的最大应力 g m a x = e c t m a x = 1 2 x 1 0 6k g c m 2 1 2 1 1 0 “m m c x3 4 0 。c = 4 9 3 7 k g c m 2 式中：6 m a ) ( 最大应力强度延c m 2e 一钢材弹性模数k g c m 2 c 钢的膨胀系数m m ：n n a x 一最大温升 应给的预应力 6 = 8 m a x a 6 s = 4 9 3 7 0 7 2 5 6 2 0 = 8 9 1k g c m 2 则预应力p = 6 f = 8 9 1 公斤c m 2 x 4 8 7 c m 2 = 4 3 3 9 1 7 k 9 2 4 3 4 t 套管在水泥中的重量 g = q h f i ym ym ) = 3 8 7 3 1 1 0 0 ( 1 1 8 7 8 ) = 3 2 7 7 1 5 k g = 3 2 7 7 t 打开地锚所需拉力 p ，= 2 1x1 0 6 p a x s = 2 1 1 0 6 p a 4 2 9 3 1 0 m 2 = 9 0 1 5 3 n = 8 t 套管在水泥浆中向上运动的剪切摩擦阻力 f = d h x 3 0 = nx 0 1 7 7 8 1 1 0 0 x 3 0 = 1 8 4 3 2 9 8 n 2 ( t ) 则总的井口上提拉力及套管总伸长为： f 总= 4 3 4 + 3 2 7 7 + 8 + 2 = 8 4 1 7 + 2 = 8 4 t 十2t = - 8 6 t 1 7 石油大学( 华东) 硕士研究生论文第3 章韦5 块蒸汽吞吐开采可行性研究 三：丝：堕掣旦型! _ ：4 _ 2 4 1 0 4 1 1 0 0 坍 e 2 1 x 】0 1 0 x 9 ，8 4 8 7 1 0 一4 = 0 4 6 6 8 m = 4 6 6 8 c m 3 1 2 射孔完并技术 油井要进行蒸汽吞i 吐开采时，当蒸汽注入到井底时由于自身重力的 作用，液相优先进入油层下部，汽相进入油层上部，由于汽相携带的热 量多，油层上部加热效果好，产油量多，影响了油井纵向上的动用效果。 因此射孔时应避射吞吐油层段上部1 0 m 左右油层，射孔密度1 6 孔m 。 射孔时采用的相位角和布孔格式：9 0 。相位角，螺旋布孔。 313 地层预处理工艺技术( 防膨工艺技术) 五敏试验表明：储层具有中、强水敏特性，在蒸汽吞吐过程中会由 于蒸汽的侵入而引起粘土水化膨胀、渗透率降低，最终导致注汽压力升 高，井底注汽干度降低。为此在蒸汽吞吐前需对地层进行防膨处理，从 而降低蒸汽吞吐对地层的伤害。 占 得 魁 楚 02 03 04 05 06 07 08 09 01 0 0 孔隙体税( p v ) 图3 一l 耐高温防膨n k 。2 渗透率变化图 一般的有机防膨剂在高温情况下会分解、失效，起不到防膨效果。 为此选用在其它大油田应用情况较好的耐高温防膨剂进行筛选。考察 3 0 0 情况下天然岩心在注汽过程中渗透率的变化。其中k 2 为复配的 1 8 石油大学( 华东) 硕士研究生论文第3 章韦5 块蒸汽吞吐开采可行性研究 无机防膨剂，耐高温、老化能力强：f p i i i 为离子吸附型有机防膨剂；r s p a 为复配的离子吸附型和交换型防膨剂，其筛选结果见图3 1 图3 - 4 。 8 7 ，、6 05 糌4 蚓3 蹙2 1 0 1 02 03 04 05 06 07 0 8 09 01 0 0 孔隙体积(