（石油与天然气工程专业论文）杜84块蒸汽与非凝析气推进（sagp）技术研究.pdf

摘要 辽河油田杜8 4 块馆陶油层为一巨厚的块状边顶底水超稠油油藏，在进入蒸汽吞吐 开发的中后期后，陆续开展了蒸汽辅助重力泄油( s a g d ) 先导试验，取得了较好的开 发效果。但是随着试验的规模在不断扩大和深入，在s a g d 中后期采取何种措施，来控 制蒸汽腔纵向上扩展，抑制顶水下泄，进一步提高开发效果已迫在眉睫。s a g p 是由 s a g d 演变而来的工艺，在注入蒸汽中加入少量的非凝析气体，以便调整蒸汽腔的扩展 方向，降低蒸汽上升速度，从而抑制顶水下泄，有效的延长s a g d 生产时间。在对杜 8 4 块超稠油地质研究和s a g d 开发效果评价基础上，优选适合杜8 4 块s a g p 添加的非 凝析气体的种类，研究设计并优化s a g p 的有关注采工艺参数，研究给出了s a g p 技术 在试验区应用的开发指标预测结果，杜8 4 块s a g d 生产1 年后转s a g p 生产，累积生 产时间为1 1 年，累积注蒸汽5 1 7 8 9 1 0 4 t ，累积注n 2 气1 2 9 6 7 x 1 0 4 m 3 ，累积产油1 0 7 1 4 1 0 4 t ，累积油汽比0 2 1 ，阶段采出程度为4 3 0 2 。研究表明s a g p 是提高杜8 4 块s a g d 开发效果行之有效的手段。 关键词：超稠油，蒸汽辅助重力泄油，非凝析气体，优化，指标预测 a b s t r a c t r e s e a r c ho ns t e a ma n dn o n c o n d e n s a t eg a sp u s h ( s a g p ) a b o u td u8 4 z h ub i n ( p e t r o l e u ma n dn a t u r a lg a se n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yv i c e p r o f e s s o rf a nl i n ga n ds e n i o r - e n g i n e e rl i ul i a b s t r a c t d u8 4g u a nt a of o r m a t i o no fl i a oh eo i l f i e l di sag i a n ts u p e r - h e a v yo i lr e s e r v o i ro nt h e t o p ，e d g ea n d a tt h ee n do ft h er e s e r v o i r a f t e re n t e r i n gt h el a t t e rp a r to ft h es t e a ms t i m u l a t i o n d e v e l o p m e n t ，s t e a m - a s s i s t e dg r a v i t y o i ls p i l l s ( s a g d ) p i l o tt e s tw a sl a u n c h e d b e t t e r d e v e l o p m e n tr e s u l t sw e r eo b t a i n e d b u ta st h et r i a lc o n t i n u e de x p a n s i o ni nt h es i z ea n dd e p t h ， i nt h el a t t e rp a r to ft h es a g d w h a tm e a s u r e ss h o u l db et a k e nt oc o n t r o lt h es t e a mc h a m b e r o nt h ev e r t i c a le x p a n s i o na n di n h i b i tt h et o pw a t e rd i s c h a r g e d ，a n df u r t h e re n h a n c et h e d e v e l o p m e n to fe f f e c th a sb e e ni m m e d i a t e s a g pi se v o l v e df r o ms a g dp r o c e s s as m a l l a m o u n to fn o n c o n d e n s a t eg a si sa d d e dt ot h es t e a mt oa d j u s tt h ee x p a n s i o nd i r e c t i o no ft h e s t e a mc h a m b e ra n dl o w e rt h eu ps p e e do fs t e a m ，t h e r e b yi n h i b i t i n gt h et o pw a t e rd i s c h a r g e d a n de x t e n d i n gt h ep r o d u c t i o nt i m eo fs a g de f f e c t i v e l y b a s e do nt h eg e o l o g i c a lr e s e a r c ho n t h es u p e rh e a v yo i lo fd u8 4a n dd e v e l o p m e n te v a l u a t i o no fs a g d ，o p t i m i z et h et y p e so f n o n - c o n d e n s a t eg a sa d d e dt os a g pf o rd u8 4 t h em i n i n gp r o c e s sp a r a m e t e r so fs a g pa r e d e s i g n e da n do p t i m i z e d i nt h i sp a p e r , t h ef o r e c a s tr e s u l t so fd e v e l o p m e n ti n d i c a t o r s a r e p r e s e n t e da b o u tt h ea p p l i c a t i o no fs a g pt e c h n o l o g yi nt h ep i l o ta r e a i nd u8 4 ，s a g d p r o d u c t i o ni st u r n e dt os a g pp r o d u c t i o na f t e ro n ey e a r c u m u l a t i v ep r o d u c t i o nt i m ei s 11 y e a r s t h ec u m u l a t i v es t e a mi n j e c t i o ni s a b o u t517 8 9 10 、t h ec u m u l a t i v en o t en 2g a s i s l 2 9 6 7x 1 0 4 m 3 ，t h ec u m u l a t i v eo i l p r o d u c i n gi st o1 0 7 1 4 l c t ，t h ec u m u l a t i v eo i la n dg a s r a t i oi s0 21 ，a n dt h es t a g eo fr e c o v e r yi s4 3 0 2p e r c e n tl e v e l r e s e a r c hs h o w st h a ts a g p i sa n e f f e c t i v em e a nt oi m p r o v et h ed e v e l o p m e n to fd u8 4 k e yw o r d s ：s u p e rh e a v yo i l ，s t e a ma s s i s t e dg r a v i t yd r a i n a g e ，n o n c o n d e n s a t eg a s ， o p t i m i z a t i o n ，i n d i c a t o rf o r e c a s t 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所 取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以 标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人 或他人为获得中国石油大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的 说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：必3 日期：力堀年月万日 学位论文使用授权书 本入完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其 印刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部 门( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论 文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名：监 指导教师签名：二耋篓磐 日期：况汀年ff 月厉日 日期：嬲年ff 月甥日 中国石油人学( j # 东) q - 程坝l j 学位论义 第一章前言弟一早丹i j 百 1 1 研究的目的和意义 辽河油田杜8 4 块馆陶油层为一巨厚的块状边顶底水超稠油油藏。含油面积 1 9 2k m 2 ，原始地质储量为2 6 2 6 ) 3 0 ，含油饱和度约8 0 ，渗透率约3 9 m 2 - - 一5 1 x m 2 。s a g d 的第二阶段井的生产后期在蒸汽中加入了甲烷气，生产一阶段后完全改为注烟道 气( 不注任何蒸汽) ，这些井在注纯烟道气后已生产了近两年，目前仍然在生产中。 u t f 的e 阶段井在s a g d 的初期就加入了甲烷气，油汽比得到了改善。 在现场试验s a g p 开采方式还有c n r l ，h u s k y 和e n c a n a 等油公司分别在b u r n t l a k e 和t a n g l e f l a g s ，p i k e sp e a k 和e a s es e n l a e 等重力泄油项目中。 1 高t t t 内小内 1 ) t - 贡研九i t , j 合 ( 1 ) 蒸汽与非凝析气推进( s a g p ) 技术原理和适用范围。 ( 2 ) 研究杜8 4 块s a g d 先导试验区地质特征、调研好蒸汽辅助重力泄油技 术试验区的开采现状，客观分析开采试验效果。 ( 3 ) 优选适合杜8 4 块s a g p 添加的非凝析气体的种类。 ( 4 ) 研究设计并优化s a g p 的有关注采工艺参数。 1 4 研究的技术思路 论文研究的技术思路( 图1 1 ) 。 确立课题 l 明确研究目的 研究现状选择试验区优化设计 完成论文 图1 - 1 论文研究的技术路线图 f i g1 - 1 r o u t es h e e to ft h er e s e a r c h 1 5 取得的主要成果 ( 1 ) 蒸汽与非凝析气推进( s a g p ) 技术原理和适用范围。 2 中固“油人学【。f 东ji 程坝i 学位泛义 ( 2 ) 完成了杜8 4 块s a g d 先导试验区丌采试验效果评价和分析。 ( 3 ) 优选出了适合杜8 4 块s a g p 添加的非凝析气体的类型。 ( 4 ) 设计并优化s a g p 的有关注采工艺参数参数设计。 第二章蒸汽与非凝析气推进( s a g p ) 技术理论研究 早在2 0 世纪7 0 年代，就j f 始了注蒸汽过程中加入其它气体的研究。到2 0 世 纪8 0 年代，大量的宴验研究表明注蒸汽的过程叶】加入其它气体对聚油速度和开 发效果是有益的。自b u t l e r 教授提出s a g d 的概念以来，出现了越来越多的研究 s a g d 过程中加入其它气体的文章，国外电进行了一些室内实验和数量有限的油 田先导试验：但是直到1 9 9 7 年，b u t l e r 教授才真正的具体的提出了s a g p 的概念 i 】i 。 从s a g p 的提出到今天的十年间，在国内外石油工作者f j 勺努力下，人们对 s a g p 过程和机理已经有了的比较充分的认识，但是这种认识只是建立在实验室物 模和有限数模的基础上，实际应用还较少，还需大量油e 翻现场的充分检验和发展。 2 1s a g p 的生产机理 下面结合实验研究详细说明s a g p 的生产机理。图2 - 1 为s a g p 的生产机理 图。 底盖层 图2 - 1s a g p 采油机理示意陶 f i 9 2 - 1 o i lr e c o v e r ym e c h a n i s mc a r t o g r a mo f s a g p 自s a g p 研究方式提出后，首先在加拿大r 尔加早大学的实验室进行了系统 的理沦研究和相似物理模拟试验，s a g p 的机理可以通过下面的理想模型展开( 削 中团以油人学( f # 东) t 程帧l j 学位论义 2 2 ) 。在分析中假设s a g d 的汽腔中所有部分都加热到蒸汽的饱和温度；而在 s a g p 中，只有注采井1 8 j 完全加热到饱和蒸汽温度，而从注汽井以上温度逐渐降低。 由于s a g p 中汽腔里的温度随高度逐渐降低，因此原油粘度逐渐升高，需要较高 的压力梯度才能将原油泄流到下面的生产井，汽腔界面会比s a g d 的更陡一些， 在理想条件下可以假设成垂直状，而s a g d 中的汽腔界面会平缓一些【2 】【5 1 。 卜。= = - 矿。1 每! 二啦孙、妒张奄棼j j 蟛毒害。_ 二- l油层顶 l 。 2 0 1 5 e 髓 恒1 0 噬 震 5 o 图2 - 2s a g p 中泄油能力分析示意图 f i 9 2 2 o i ld r a i n a g ec a p a b i l i t ye a r t o g r a mo fs a g p 05 01 0 01 5 02 0 02 5 0 泄油速度，m 3 ，d 和温度分布， 图2 - 3s a g p 中垂直汽腔界面的泄油速度与温度分布示意图 f i 9 2 - 3 o i ld r a i n a g el i n e a rv e l o c i t ya n dt e m p e r a t u r et r a v e r s ec a r t o g r a m o fs a g pv e r t i c a ls t e a mc a v i t yi n t e r f a c e 自口mrl _ 【】r “h t l 难j i trs a ( - p ) # ￥l e 充 背i 瞳剁捆汨般采川s a g p 牛j 力t 的币力7h 油琏度种l 汽脯温鹰随r 置度变化的 钡删结粜则訇2 - 3 所示。任暖例子q 一，油层的厚度为2 5 米，注采井问垂直距离5 米，坝测出采用s a o p 乍，“力式l j j 以获得8 1 的s a g d 产量。 蚓2 - 4 、2 - 5 、2 - 6 足实验事相似物砰模型得出的s a g p 汽腔r 升和扩展的照片。 试验模型为长3 5 5 m m ，高2 1 6 r r m l 厚度为2 5 r a m 的二维可视模型，生产井和注汽 井位于模型下端的中间部位。实验条件为6 89 5 k p a 操作压力，饱和蒸汽温度1 1 4 。在注入的蒸汽中加入03 摩尔的甲烷气体，黑色部分为饱和的原油，浅色的 地方为汽腔。为便于分析和对比，将照片的一半拿掉，附上对应的温度分布。从 这些图中可以看出，只有注采井f 叫和注汽井上部很小的一个范围内为饱和蒸汽温 度，温度向模型顶部逐渐f 降。尽管靠近模型顶部的温度大大低于蒸汽的饱和温 度但原油仍然可阻泄流r 亲过主要是由于上升的气体与原油的反向对流作用 造成的”。 l j ) l j 加拿大l o y d m i n s t e r 娘油所做的s a g d 和s a g p 在相同生产时间的累计产 油量的比较见图2 7 ，可以看出，采出原油萤相近似的条件下，s a g p 所用的蒸汽 量只有s a g d 试验的约3 4 ，即可节省约2 5 的蒸汽用量，而且在试验中，s a g p 的泄油速率与s a g d 的泄油速率相近。 图24s a g p 试骑在0 , 5 小时的燕汽腔粟收率等下1 0 f i 9 24 t h es l e a mc a v i t yr e c o v e r y o f s a g pe s s a y i n0 5h o u r s i s l 0 酗2 - 5s a g p 试验在l7 5 小时的蒸汽腔采收率等丁2 6 f l 醇一5 t h es t e a mc a v i t yr e c o v e r yo f s a g p e s s a y i n1 7 5h o u r s i s2 6 图2 - 6s a g p 试验在4 0 小时的熊汽脏采收牢等十5 i f i 9 2 6 t h es t e a mc a v i t yr e c o v e r yo fs a g pe s s a y i n4 0h o u r s i s5 1 第二争蒸汽_ 1 i 叛析i 推进( s a g p ) 技术理论硼f 究 0 6 0 5 警o 4 恻0 3 雕 罨0 2 0 1 0 0 00 51 01 52 02 53 0 注入p v 体积，小数 图2 7s a g d 和s a g p 相似物理模拟预测结果对比 f i 9 2 7 t h ec o n t r a s to fp h y s i c a ls i m u l a t i o np r e d i c t i o nb e t w e e ns a g da n ds i m i l a rs a g p 2 2 添加的非凝析气体的作用机理 结合上一部分，分析了s a g p 中添加的非凝析气体的作用机理如下【1 l 】1 1 5 】： ( 1 ) 综合效应，“三降三提” 降低了蒸汽腔的总体温度、降低了盖层热损失、降低了蒸汽用量和汽油比， 提高了热效率、提高了能量利用率、提高了经济效益。注入的气体带着蒸馏出的 轻质组分一起聚集在蒸汽腔的顶部，形成气体聚集带。由于非凝析气体的存在， 蒸汽分压降低，从而降低了蒸汽腔总体的温度；并且降低了向顶盖层的热损失； 与只注蒸汽相比，可以减少用于弥补油藏亏空这一部分蒸汽的用量；从而最终降 低了s a g p 开采过程中的蒸汽用量和汽油比，提高了热效率、提高了能量利用率 和经济效益。 ( 2 ) 保持压力 注入的非凝析气体不会像蒸汽凝结，起到了很好的保持压力的作用；压力是 将原油驱向生产井的动力，从而也增加了驱替作用。 ( 3 ) 重力分异作用机理 非凝析气体与密度大的流体产生重力分异作用，原油下落、非凝析气体上升， 伴随着传质和热传导、对流，增加了驱替和泄油作用。 8 中固。油人学。f 尔) 一1 2 程坝l j 学位论j 【= ( 4 ) 气体指进，提高蒸汽腔的外延及冷油区的原油流动能力 在蒸汽腔前缘之外，由于注入的气体和蒸馏的轻组分的指进，提高了该区油 相相对渗透率区域的压力，形成一个泄油压力梯度，原油的流动能力增大；同时 注入的气体和蒸馏的轻组分在该区域溶解加热，形成有限的降粘( 原因是气体携 热能力一般不及蒸汽的1 0 ) 和膨胀作用，也在一定程度上增加了该有限区域的 原油流动能力。 ( 5 ) 混相驱机理 在稠油油藏中，经过一段时间的开发后，油藏压力一般降低到很低的水平， 这是不利于与注入气体形成混相的。与n 2 、烟道气和空气相比，c 0 2 最有可能达 到混相状态，因为它的混相压力最低。在某些研究中，由于s a g d 添加非凝析气 体后，试验结果要好于预期，一些专家推断s a g p 过程中气体与稠油长期多次接 触有混相驱替作用的存在。 采用像杜8 4 块s a g d 先导试验中的直井注入水平井生产的组合方式，与水平 井对方式相比，驱动机理有所变化。注入非凝析气体的保压、减少向盖层热损失 的作用是很重要的；另外，非凝析气体在上部聚集也有利于提高蒸汽的驱替体积， 防止顶水的侵入。 另外，随着注入气体的不同，作用机理也会有不同。如注入的c 0 2 溶解于水 生成碳酸，具有弱酸性，可以起到提高井周围油层渗透性的作用。同时，有些未 得到充分认同的机理如有的实验显示汽气组合注入的s a g p 较s a g d 过程剩 余油饱和度会降低，这里也没有完全列举。 2 3s a g p 与s a g d 的机理对比 在2 2 中我们就是参照s a g d 来说s a g p 的，下面我们进步补充s a g d 过 程中添加气体后的s a g p 有什z , 不l n t l 6 】1 2 0 】。 ( 1 ) 气体聚集带减少热损失 在s a g d 过程中，特别是当油层很薄时，高温的蒸汽腔与盖层直接接触，大 量的热量损失到盖层中：而在s a g p 中，非凝析气体在蒸汽腔上部聚集形成了气 体聚集带，温度相对低的聚集带起到了隔挡作用，从而减少了向盖层的热损失。 ( 2 ) 压力保持 在s a g d 过程中，蒸汽腔包括顶部的温度只有靠源源不断的高温蒸汽注入才 9 第一章蒸汽0 1 r 凝析气推进【s a g p ) 技术删论l i j 究 能达到饱和蒸汽温度，蒸汽腔整体的压力才能保持稳定；当蒸汽腔的温度降低蒸 汽就会凝结，压力降低。在s a g p 过程中，由于有非凝析气体的存在，对维持汽 腔的压力起到了很好的作用，并节约了高温蒸汽的用量。 ( 3 ) 能量( 温度和压力) 的分布和驱油机理 在s a g d 中，潜热是由蒸汽携带，通过热传导、对流和蒸汽凝结等方式放热； 并且，蒸汽凝结后压力即消失。在s a g p 中，除了蒸汽的放热之外，非凝析气体 也可以传放热，但是它的传放热能力要远远低于蒸汽，非凝析气体的向上聚集没 有把大量的热量携带到汽腔的上方；但却增大了汽腔上方的压力，为向下驱油提 供了动力。 ( 4 ) 气体的指进 s a g p 中添加的非凝析气体具有的指进作用有利于提高蒸汽前缘的流动能力。 2 4s a g p 适用油藏范围 s a g p 作为提高蒸汽热效率的一种方式，其适用油藏条件与s a g d 一样。但 由于热效率的提高，有可能将s a g d 适用油藏的范围扩大。在s a g d 开发中何时 注入非凝析气体，转换为s a g p 开采还有待进一步的研究。 l o 第三章杜8 4 块s a g d 先导试验区开采试验效果分析 3i 杜8 4 块s a g d 先导试验地质概况 1 地层层序及层组划分 杜8 4 块完钻井所揭露的地层自下向上为：中上兀古界，r 第三系沙河街组的 沙网段、沙= 段、沙一+ 二段、上第三系馆陶组、明化镇组和第四系平原组地层。 馆陶组地层厚度1 5 0 2 1 0 m ，岩性主要为砂砾岩、砾岩、中粗砂岩和细砂岩呈不 等厚瓦层由多个正旋回组成，旋回下部较粗，为岩性混杂的砾岩、砂砾岩和砾 状砂岩，砾石成分复杂，主要有花岗岩块、中酸性喷发岩块等；旌回r 部岩性较 细，为中耜砂岩和细砂岩。该段地层发育特点明显受古地形控制，形成了充填式 沉积。与下伏地层呈不整合接触。根据全区对比标志，将馆陶油层划分为五，t ，砂 岩纽，试验区内5 个砂岩组均发育( 表3 1 ) 。 表3 - 1 杜8 4 块馆陶油层层组划分结果 砂岩绢i 砂岩组2 砂岩组3 砂岩鲕4 砂岩纠5 记! i 岩组 啦辩旺m 平均睁度m 2 构造特征 馆陶油层为嘲东倾斜的单斜构造，构造比较单一，日前区内未发现断层。地 层倾角2 。3 。( 图3 一1 ) 。 * i ，3 t 1 2t - d ! 二! 一：采j 札；f ” ” 力、， ，隋 娄 吾耋_ 三_ 图3 1 馆陶油层曙3 - 3 4 4 2 曙3 - 2 7 0 4 3 油找剖面 f i g3 - 1 g u a n t a ol a y e rr e s e t w o i rp r o f i l ef r o ms h u3 - 3 4 - 4 2i os h u3 - 2 70 4 3 第二亭l i8 4 块s a g d 允导试验区开采试验效果分析 3 沉积特征 馆陶组油藏在经历了长期的沉积间断、凹陷夷平过程后形成的一套以粗碎屑 为主的湿地冲积扇相沉积。取心井粒度分析资料表明，由跳跃与悬浮两段式组成 的河流型概率曲线占7 6 ，浊流型概率曲线占2 4 ，反映了冲积一河流环境，即 冲积扇环境。馆陶组油藏位于扇中亚相上部，以辫状河流沉积及突发性暴雨形成 的泥石流沉积为主。 4 砂体分布特征 杜8 4 块馆陶油层砂体在全区内纵向和平面上均为连续分布，厚度1 5 0 - - 1 7 0 m 。 5 储层特征 ( 1 ) 岩石学特征 粒度资料表明，馆陶油层储层岩性主要为中粗砂岩和不等粒砂岩，其次为砾 岩、砾状砂岩和细砂岩等。粒度中值平均为0 4 2 m m ，岩石成份中石英占4 1 7 ， 长石占3 4 7 ，岩屑占1 8 8 。颗粒磨圆差，以棱角次棱角状为主，颗粒间呈点 接触，泥质胶结，胶结类型以接触式和孔隙式居多，成岩性差、岩石结构疏松的 低成熟度储层。 ( 2 ) 储层物性 杜8 4 块馆陶油层孔隙度为3 6 3 ，渗透率为5 5 4 1 t m 2 ，为高孔、高渗储层。 ( 3 ) 储层非均质性 馆陶油层渗透率变异系数为0 4 7 ，突进系数为1 7 ，级差为1 5 。非均质性属于 中一弱，并且自下而上非均质i 生变强。1 、2 、3 砂岩组的层内垂直渗透率与水平渗 透率的比值较低，平均在0 6 7 - 0 7 2 之间，4 、5 砂岩组较高，平均在o 9 l 以上。 ( 4 ) 储层粘土矿物 馆陶油层粘土总量平均为5 ，2 。成分主要为蒙脱石，相对含量4 2 9 ；其次 为高岭石、伊利石和绿泥石，相对含量依次为2 3 3 、2 0 6 和1 3 1 。 6 隔夹层分布 馆陶油层内部没有纯的泥岩隔夹层，只存在物性夹层。夹层岩性主要为砾岩 或含泥砂砾岩，物性较好，平均孔隙度3 4 9 ，渗透率1 7 4 5 1 t m 2 。这种夹层厚薄 不均，一般在0 2 - - - 1 5 m 之间，物性夹层一般为油斑级，对油气运移有一定的抑制 作用，但不起遮挡作用。 1 2 中固“油人学f # 东) 1 程 t ! ；! | 了：位论文 7 油水分布及油藏类型 试验区周围馆陶油层顶面埋深5 6 4 m - - 一5 7 5 m ，油层厚度大，单井有效厚度最 厚达1 0 2 8 m ，最薄为8 5 7 m ，一般在8 8 4 1 0 1 6m 之间，平均为9 5 3 m ，油层钻 遇率达1 0 0 。油藏类型为顶水油藏。 8 流体性质 馆陶油层原油属超稠油， 2 0 。c 原油密度为1 0 0 1 9 e r a 3 ，5 0 c 地面脱气原油粘 度是2 3 1 9 1 1 0 4 m p a s ，胶质+ 沥青质为5 2 9 ：凝固点2 7 c ；含蜡量2 4 4 。 馆陶组地层水总矿化度为9 3 2 m g l ，水型是n a h c 0 3 型。 9 地层压力和温度 馆陶油层压力系数为1 0 0 3 ，折算原始地层压力为6 0 - - 一6 5 m p a 。地温梯度为 3 4 。c 1 0 0 m ，折算油层温度是2 8 - 一3 20 c 。馆陶油层为正常的温度压力系统。 10 油藏类型及地质储量 馆陶油层为高孔、高渗特高渗，巨厚块状边、顶、底水超稠油油藏。试验区 含油面积o 1 5 k m 2 ，地质储量2 4 9 1 0 4 t 。 3 2 先导试验区开发简况 2 0 0 5 年2 月辽河油田在曙一区杜8 4 块馆陶油层开展了四个井组的直井与水平 井组合s a g d 先导试验。 先导试验区共包括各类井4 3 口，其中水平井4 口，直井3 9 口( 如图3 2 ) 。 转s a g d 前累积吞吐2 9 5 轮次，平均单井吞吐6 9 轮次，蒸汽吞吐阶段累积注汽 4 1 1 0 4 t ，累积产油3 1 2 1 1 0 4 t ，累积产水3 8 8 9 1 0 4 t ，累积油汽比o 7 6 ，累积回 采水率9 5 ，累积采注比1 7 1 ，采出程度1 2 5 3 。截止到2 0 0 7 年6 月，试验区内 共有1 2 口注汽井，周围有3 口直井在蒸汽吞吐生产。转入s a g d 以来试验区阶段 注汽9 3 8 9 x1 0 4 t ，阶段产油1 9 7 8 1 0 4 t ，阶段油汽比0 2 1 ，累积采注比0 8 3 ，采 出程度7 9 4 。 囝3 - 2s a g d 先导试验区井位部署图 f i 西- 2w e l l l o c a t i o ne a r t o g r a mo f s a g d p i l o ta r e a 33s a g d 先导试验效果评价 馆甲1 0 和馆平13 井位于试验区的边部，不封闭，蒸汽外溢量较大，转入s a g d 牛产时间较短，同时注汽井并不完善，因此以馆平l i 和馆平1 2 ) 评价效果为主。 331 与先导试验方案对比达到了设计要求 目前馆平1 1 、1 2 井组单井日产液水平达到3 5 0 1 以上，日产油水平1 0 0 t 以上， 含水稳定在7 0 ，井底压力上升到30 m p a ，温度上升到18 0 2 2 0 c ，采注比达到 10 ，各项生产指标均达到方案设计的s a g d 阶段的要求( 表3 2 ) 。 表3 - 2 生产指标与方案对比表 s a g d 阶段 趋 参数 方案设 计 3 0 天 半仨 1 年 目前 势 单水平井所需日注汽量( “d )上升 单井日产液( t d ) 0 1 5 0 上升 单井日产油( t d )7 0 1 0 0上升 井底压力( m p a )上升 井底温度( )上升 采注比上升 j 址八s a ( 一i ) 训 i i 比，h l j ，i 一产川j f 底址力h3 m p a i 右，；i 扎一川版 力往35 - 5 m p a ，驱小_ 妾近牛6 井拊面玉力。从泄油 米看，馆平1 】井t 2j 眵成3 个泄油一( 罔3 - 3 ) ，馆、f 1 2 井已形成4 个泄油点( h3 - 4 ) ，j l - f _ l 都己进入稳定的 泄汕阶段。随着燕汽腔的扩展和泄油堪道的扩大，异项指标会继续向着更好的方 向发展。 n* -h 图3 - 3 杜8 4 馆平1 1 井数模温度场剖面图 f l 3 - 3t e m p e r a t u r ef i e l dp r o f i l ei nn u m e r i c a ls i m u l a t i o no f g u a n p i n g1 1 td u8 4 图3 - 4 杜8 4 馆平1 2 井数模温度场剖面罔 f i g3 - 4 l e m p e r a l ur ef i e l dp r o f i l ei nn u m e r i c a ls i m u l a t i o no f g u a n p i n g1 2 d u8 4 33 2s a g d 生产初见成效井组产量呈现上升趋势 趋稠汕燕汽右吐的il 产油变化规律是随着生产周期的增加，日产油峰值产 _丽目h二匿訇一u叫_ 同h二uhg_l 第二= 三章十l - 8 4 块s a ( i d = i l 甘试验区，f 采试验效采分析 量逐渐下降。馆平11 、馆平1 2 井第一周期的最高日产油分别为7 0 t d 、8 0t d ，第 二周期的最高日产油分别降为4 5t d 、5 0t d ，转入s a g d 生产后见效时间比较短， 日产油逐渐上升，馆平1 1 、馆平1 2 井最高日产油分别达到了1 3 0 t d 、1 6 0 t d ，已 经超过了蒸汽吞吐生产的最高值( 图3 5 、3 - 6 ) 。从试验区日产油生产曲线可以看 出，在直井投产后产量呈逐渐上趋势，2 0 0 1 年9 月日产油达到了高峰，而后开始 递减，至2 0 0 3 年底水平井投产后日产油有所上升，但仍在递减。转入s a g d 生产 后，日产油量开始上升，改变了产量递减的趋势( 图3 7 ) 。 5 0 0 t 4 0 0 3 0 0 皿吁 扎2 0 0 正 1 0 0 o 图3 5 馆平1 l 井蒸汽吞吐s a g d 日产量曲线 f i 9 3 5 o i lr a t ec u r v eo fs t e a ms t i m u l a t i o n - s a g d ，g u a n p i n g1 1 3 日 一日产清 i 瓜m 一卜卅 炯薄 妒 - ，l vl 。 阳触吣碥峰 吣陬 二二1 矿妙 2 0 0 3 9 1 1 月l s n2 0 0 4 f g s j j l 5 b2 0 0 4 9 1 1 月1 5 d2 0 0 5 年5 月1 5 日2 0 0 5 年1 1 月1 5 日2 0 0 6 年5 月1 5 日2 0 0 6 年1 1 月1 5 日2 0 0 7 年5 月1 5 日 时问 图3 - 6 馆平1 2 井蒸汽吞吐一s a g d 日产量曲线 f i 9 3 - 6 o i lr a t ec u r v eo fs t e a ms t i m u l a t i o n - s a g d ，g u a n p i n g1 2 1 6 中国t “幽人学【华东) 1 - 程坝j j 学位论文 6 0 0 ，4 0 0 蛔3 0 0 l 皿2 0 0 1 o 全井组日产油 i 。1 jn 士附 印 搁廿： 哪研：蹶j _ 蚪删。 2 伽o 年9 月2 1 年3 月2 0 0 1 年9 月2 2 年3 月2 2 年9 月2 0 0 3 年3 月2 3 年9 月2 0 0 4 年3 n2 0 0 4 年9 月2 0 0 5 年3 月2 5 年9 月2 0 年3 月2 6 年9 月2 0 0 7 年3 月 时间 图3 7 先导试验区日产油曲线 f i g3 - 7 o i lr a t ec u r v eo f p i l o ta r e a 3 3 3 与国外s a g d 油田相比较，规律相同，生产效果略好 加拿大的t a n g l e f l a g s 油田同样采取了直井与水平井向组合的s a g d 开发方式。 杜8 4 馆陶油层与之相对比，油层厚度大，埋深要深1 0 0 1 5 0 m ，原油粘度要高2 0 10 4 m p a s ，含油饱和度要低15 2 0 。 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 菱4 0 0 皿 2 0 0 0 2 8 0 2 4 0 合2 0 0 ：1 6 0 震1 2 0 l 皿8 0 4 0 0 l5 l1 0 l1 5 12 0 12 5 13 0 13 5 i4 0 14 5 l5 0 1 5 5 1 生产天数( d ) 图3 8t a n g l e f l a g s 油田与馆陶试验区日产曲线对比 f i g3 - 8 o i lr a t ec o m p a r i s o nb e t w e e nt a n g l e f l a g so i l f i e l da n dg u a n t a ot e s ts i t e 第三章+ 上8 4 块s a g d 丸导试验区开采试验效果分析 该油田1 9 8 8 年转入s a g d 开发，2 口水平井与馆平1 1 、1 2 生产效果对比： 共同生产4 6 1 天，馆平1 1 、1 2 平均日产液4 9 0 t ，日产油1 1 3 t ，累计注汽2 2 6 1 0 4 t ， 累产油5 2 1 0 4 t ，油汽比0 2 3 ，t a n g l e f l a g s 油田同期，平均日产液3 8 5 t ，日产油 1 1 3 t ，累计注汽1 7 8 1 0 4 t ，累产油3 6 1 0 4 t ，油汽比0 2 1 ，生产效果好于t a n g l e f l a g s 油田( 如图3 8 ) 。 3 3 4s a g d 中后期提高开发效果研究工作刻不容缓 从数值模拟跟踪温度场图来看，纵向上温度剖面截止到2 0 0 7 年5 月3 0 日， 蒸汽腔尚未扩展到油藏上部的顶水层，但是部分注汽井因连续注气时间较长，注 汽量大，由于蒸汽超覆作用对顶水层已造成了威胁，如5 6 1 5 4 、5 6 1 5 6 井，自转 入s a g d 后已连续注气7 8 8 天和3 9 0 天，累积注汽量达到9 1 0 4 t 和5 5 1 0 4 t ， 数模场图显示，蒸汽腔纵向上已扩展至5 8 0 m ，距离顶水层仅为4 0 m 左右，从5 6 1 5 4 相邻的馆观4 井温曲线上也可以看出，5 8 5 m 处的温度已升高到6 0 。c ，因此，在 s a g d 中后期采取何种措施，来控制蒸汽腔纵向上扩展，抑制顶水下泄，进一步 提高开发效果已迫在眉睫( 如图3 9 ) 。 根据国内外的调研情况，在s a g d 中后期加入非凝析气体，s a g p 过程中蒸 汽腔的温度、压力以及形态，泄油过程都有较大的变化，可以降低蒸汽腔的总体 温度、盖层热损失、蒸汽用量，提高热效率、提高能量利用率、从而提高s a g d 的开发效果及经济效益。因此，根据馆陶油层的地质特点及原油物性，在调研国 外s a g d 过程中加入非凝析气体资料的基础上，分析加入非凝析气体的机理，筛 选适合该块的非凝析气体添加剂，并进行了s a g p 注采工艺参数研究及设计( 如 图3 1 0 ) 。 l 2 刁 l l l l l l l l 图3 - 9 馆陶油层s a g d 试验纵向燕汽腔的扩展情况 f i 9 3 - 9 t h ee x p a n d i n gp r o c e s so f v e r f i e a ls l c a mc h a m b e r i ns a g d t e s to f g u a n t a or e s e w o i r n 8 | 口月4 # 自g r 削3 1 05 6 并排温度场剖i m 投馆观4 升= l _ 湍曲线 f 1 2310t e m p e r a t ur c f i e l dp r o f i l eo f 5 6 w e l l l i n ea n d w e l l t e m p e r a t u r e l o go f g u a n g u a n4 幽厂圉坦鐾镕孽露圜 第p q 章适合杜8 4 块的气俐、添加剂筛选研究 第四章适合杜8 4 块的气体添加剂筛选研究 根据上述调研结果，在s a g d 中后期添加非凝析气体可进一步提高开发效果， 减少蒸汽向上覆岩层的热损失，利用分压作用，降低蒸汽腔室的压力，增加蒸汽 的波及体积。添加的气体主要有c 0 2 、n 2 、h 2 s 、烟道气、天然气、空气、甲烷和 丙烷等。目前s a g p 的实验及现场中注入的非凝析气体添加剂主要有c 0 2 、n 2 、 烟道气和一些轻烃等气体。对于杜8 4 块，主要针对c 0 2 、n 2 、烟道气这几种气体， 利用数值模拟手段，在历史拟合的基础上，进行开发效果预测分析，以进行添加 气体种类优选。 4 1 地质模型建立及生产动态历史拟合 4 1 1 非均质地质模型建立 采用斯伦贝谢公司的p e t r e l 建模软件建立先导试验区四个水平井井组三维非 均质地质模型( 如图4 1 、4 2 ) 。模型平面上和纵向上的网格划分遵循以下原则： ( 1 ) 网格为笛卡尔坐标系下的非均匀网格系统 ( 2 ) 建立精细油藏地质模型，随后将该模型粗化应用于数模计算，模型平面 上网格步长1 0 m 1 5 m ；纵向上水平井附近网格步长要尽量小 馆陶油层纵向上共有5 个砂岩组，各个砂岩组平均厚度在2 7 m - 4 1 m 。为了建 立符合实际的油藏数值模型，初期纵向上将5 个砂岩组分别划分为2 0 个、2 0 个、 2 0 个、4 0 个和4 0 个模拟层，共计建立了1 2 1x 7 7 1 4 0 = 1 3 0 4 3 8 0 个网格节点。 网格系统确定后，应用p e t r e l 软件，采用确定性建模模式，根据目标区内的单 井地质、测井资料，并结合地质统计学，建立各个地质参数的空间分布场( 如图 4 3 、4 4 、4 5 、4 6 ) 。 模型粗化是使细网格的精细地质模型“转化 为粗网格模型的过程。在这一 过程中，用一系列等效的粗网格去替代精细模型中的细网格，并使该等效网格模 型能反映原模型的地质特征及流动响应。考虑到目前计算机的计算能力，纵向上 将5 个砂岩组分别划分为2 个、3 个、5 个、7 个和2 1 个小层，因此纵向上按照 3 8