段塞蒸汽驅(qū)提高超稠油油藏采收率技術(shù)及其應(yīng)用

1、2010年 3月斷 塊 油 氣 田 段塞蒸汽驅(qū)提高超稠油油藏采收率技術(shù)及其應(yīng)用李志強(qiáng)劉先勇 孫 寧 宋潔嫻 張萬才 魏勇舟(勝利油田分公司濱南采油廠 , 山東 濱州 256606摘要目前超稠油開發(fā)以蒸汽吞吐為主 , 但單井吞吐的蒸汽波及范圍較小 , 且隨著注氣吞吐周期輪次的增加 , 注入蒸汽對油井近井地帶油層的沖刷溶蝕作用越來越明顯 , 油層存水率逐漸升高 , 采出液也逐漸呈現(xiàn)高含水的特征 , 導(dǎo)致超稠油油 藏開發(fā)效果逐漸變差 。 為了提高超稠油油藏的最終采收率 , 通過對開發(fā)方式的模擬研究 , 確定了段塞汽驅(qū)開發(fā)試驗 , 實(shí)現(xiàn)了 對地層能量的補(bǔ)充 , 擴(kuò)大了蒸汽波及范圍 , 有效提高了蒸汽利

2、用率 , 同時針對汽竄影響 , 開展專項治理 。 針對單家寺油田單56塊油藏特點(diǎn) , 對蒸汽速度 、 段塞長度及注采比參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化 , 合理調(diào)整生產(chǎn)參數(shù) , 采用高溫泡沫劑和注氮?dú)饣旌细邷匕l(fā)泡劑與蒸汽混注 , 對高滲層采用有效封堵等技術(shù) , 現(xiàn)場應(yīng)用獲得成功 , 使邊底水中厚層砂巖超稠油油藏蒸汽采油速度 、 累 積油氣比和最終采收率得以提高 。 關(guān)鍵詞超稠油開發(fā) ; 采收率 ; 開發(fā)方式 ; 段塞汽驅(qū) ; 汽竄中圖分類號 :TE345文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :A文章編號 :1005-8907(2010 02-246-04EOR technology on ultra-heavy oil reservoi

3、r and its application with slug steam driveLi Zhiqiang Liu Xianyong Sun Ning Song Jiexian Zhang Wancai Wei Yongzhou (BinnanOil Production Plant, Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Binzhou 256606, ChinaAbstract:At present, the development of ultra-heavy oil is mainly steam stimulation, but single wel

4、l steam stimulation only sweeps a small area. Along with the increase of steam injection cycle rounds, the denudation of injected steam to the immediate vicinity of wellbore of oil well is more and more obvious, with the water storage rate of reservoir increased gradually and with the high water con

5、tent presented in produced fluid, which results in a gradual deterioration of development effect in ultra-heavy oil reservoir. In order to improve the ultimate recovery factor of ultra-heavy oil reservoir, the development test of slug steam drive is conducted and the supplement of producing energy i

6、s realized through the simulation of development mode. The area of steam sweeping is expanded, effectively improving the steam utilization ratio. At the same time, special treatments are carried out for the impact of steam channeling. Aiming at the reservoir features of Shan56Block, steam velocity,

7、slug length and the parameter of injection-production ratio are optimized and the production parameters are adjusted rationally. The techniques of mixing the high-temperature foaming agent and nitrogen with high-temperature foamer and steam and the effective plugging for high permeability reservoir

8、are adopted to ensure the success of key technology in field application, which improves the oil production rate of ultra -heavy oil reservoir with edge-bottom water in medium-thick sandstone, and the cumulative oil-gas ratio and ultimate recovery factor. Key words:development of ultra-heavy oil, re

9、covery ratio, development mode, slug steam drive, steam channeling.引用格式 :李志強(qiáng) , 劉先勇 , 孫寧 , 等 . 段塞蒸汽驅(qū)提高超稠油油藏采收率技術(shù)及其應(yīng)用 J . 斷塊油氣田 , 2010, 17(2:246-249.Li Zhiqiang , Liu Xianyong , Sun Ning , et al. EOR technology on ultra-heavy oil reservoir and its application with slug steam drive J . Fault-Block Oil

10、&Gas Field , 2010, 17(2:246-249.斷 塊 油 氣 田 FAULT-BLOCK OIL &GASFIELD 第 17卷第 2期目前稠油開采主要采用 2種注蒸汽熱采方式 1, 一是蒸汽吞吐 , 蒸汽吞吐經(jīng)濟(jì)風(fēng)險較小 , 通常初期采油 速度可高達(dá) 3%8%, 經(jīng)濟(jì)效益較高 , 但采收率僅有10%20%。 二 是 蒸 汽 驅(qū) , 原 油 采 收 率 可 增 加 20%30%, 但耗汽量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蒸汽吞吐 , 油汽比低 。 通過以單 56-711井組為試驗對象建立數(shù)值模擬模型 , 提出 段塞蒸汽驅(qū) , 并與常規(guī)蒸汽驅(qū)進(jìn)行了試驗效果對比 。 結(jié) 果表明 , 段塞汽驅(qū)可以通過在注

11、汽驅(qū)過程中不斷調(diào)節(jié)注采參數(shù) , 降低注入蒸汽熱損失 , 降低產(chǎn)出液熱損失 , 達(dá)到提高蒸汽驅(qū)波及系數(shù)和驅(qū)油效率 , 達(dá)到提高采收 率的目的 。1段塞蒸汽驅(qū)方法及機(jī)理1.1段塞蒸汽驅(qū)方法段塞蒸汽驅(qū)不同于常規(guī)蒸汽驅(qū) , 即汽驅(qū)井采取一段時間的注汽 , 在油層中形成蒸汽帶 , 驅(qū)替原油向周圍246第 17卷第 2期采油井運(yùn)移 , 周圍采油井采取連續(xù)開采方式生產(chǎn) 。 當(dāng) 生產(chǎn)井受效時 , 調(diào)整參數(shù) , 控制生產(chǎn)井不發(fā)生蒸汽突 破 。 若有汽竄顯示 , 采取汽竄井燜停井和調(diào)剖的方法 抑制汽竄 。 汽驅(qū)井注入蒸汽后 , 適時停注一段時間 , 形成間歇段塞 , 使油層原油重新分布 , 準(zhǔn)備下次注入 蒸汽 。

12、1.2段塞蒸汽驅(qū)機(jī)理段塞蒸汽驅(qū)進(jìn)行間歇性注汽開發(fā) , 可以有效提 高蒸汽波及體積和驅(qū)油效率及熱利用率 , 改善油層 滲流特征 , 達(dá)到提高蒸汽驅(qū)開采效果的目的 2。 主要 機(jī)理體現(xiàn)在以下 2個方面 :1 注 入 蒸 汽 脈 沖 周 期 性 作 用 于 地 層 , 有 利 于 低 滲層剩余油的挖潛 。 通過對比 Ng1常規(guī)汽驅(qū)和段塞 汽驅(qū)剩余油飽和度分布情況得知 , 段塞汽驅(qū)對于 Ng1層的動用程度較大 , 段塞汽驅(qū)注入蒸汽在低滲層的 擴(kuò)散范圍相對較大 , 在同一時刻其驅(qū)替范圍明顯大 于常規(guī)汽驅(qū) 。從剩余油飽和度分布情況分析 , 段塞汽驅(qū)蒸汽 波及體積能夠達(dá)到儲層中深部的剩余油 , 并且已波 及

13、區(qū)域剩余油飽和度明顯低于常規(guī)汽驅(qū)的剩余油飽 和度 , 段塞汽驅(qū)波及面積大于常規(guī)汽驅(qū)的波及面積 , 對于低滲層的驅(qū)替效果要優(yōu)于常規(guī)汽驅(qū) 。2 段 塞 蒸 汽 驅(qū) 在 停 注 期 間 , 可 以 有 效 地 控 制 注 入蒸汽向相對滲透率高的部位突進(jìn) , 擴(kuò)大了主通道 的波及面積 , 促進(jìn)低相對滲透率帶的剩余油在油層 中重新分布 , 對其進(jìn)行有效的開采 。 驅(qū)替范圍增大 , 飽和度和溫度前緣均勻推進(jìn) , 提高了蒸汽的波及范 圍 。 避免常規(guī)蒸汽驅(qū)因持續(xù)注汽而使蒸汽在注采井 間形成沿注采井主流線和相對高滲帶突進(jìn) 。從剩余油飽和度來看 , 穩(wěn)定汽驅(qū)前緣形成了突 進(jìn) , 分布非常不規(guī)則 , 而不穩(wěn)定注汽

14、驅(qū)形成了較穩(wěn)定 的前緣 , 有效地對剩余油進(jìn)行了驅(qū)替 。 同時也注意 到 , 在汽驅(qū)前緣部位形成了明顯的竄油帶 。 竄油帶內(nèi) 剩余油飽和度高于兩側(cè) , 這是由于注汽過程中前緣 溫度升高 , 使稠油黏度降低 , 而前緣前部由于油黏度 較 大 , 相 對 滲 透 能 力 較 低 , 使 原 油 在 前 緣 部 位 聚 集 , 形成竄油帶 。1.3參數(shù)優(yōu)化以單 56-711井組為試驗對象建立數(shù)值模擬模 型 , 在前期精確歷史擬合的基礎(chǔ)上 , 根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際 排液能力 , 對蒸汽速度 、 段塞長度及注采比參數(shù)進(jìn)行 了優(yōu)化 。 在優(yōu)化時提出經(jīng)濟(jì)產(chǎn)油量作為效果優(yōu)劣的 唯一指標(biāo) ?！?經(jīng) 濟(jì) 產(chǎn) 油 量 ”

15、 Q e 的 定 義 為 :某 階 段 產(chǎn) 油 量 與 該 階段總成本所折算的油量之差 , 對于蒸汽驅(qū)有 : Q e =N p -Z s I c式 中 :Q e 為 階 段 經(jīng) 濟(jì) 產(chǎn) 油 量 , t ; N p 為 階 段 累 計 產(chǎn) 油 量 , t ; Z s 為階段累計注汽量 , t ; I c 為極限油汽比 , 在蒸 汽吞吐階段為 0.25, 在蒸汽驅(qū)階段為 0.15。利用數(shù)值模擬確定了段塞蒸汽驅(qū)蒸汽注入速度 為 200t d -1, 段塞時間長度為 40d , 注采比應(yīng)保持在 0.70。2油藏概況2.1地質(zhì)構(gòu)造單 56塊位于單家寺油田西區(qū) , 構(gòu)造位于濱縣凸 起東部南坡 , 為一平緩

16、鼻狀構(gòu)造 、 具有邊底水的中深 層 、 中 厚 層 、 層 狀 砂 巖 地 層 構(gòu) 造 超 稠 油 油 藏 , 開 發(fā) 層 系為下館陶組 1 3砂體 , 油藏埋深 10801130m 。 2.2儲層參數(shù)單 56塊 下 館 陶 組 的 1 3砂 體 油 層 厚 度 為 30 45m , 巖 性 較 細(xì) , 粒 度 中 值 一 般 在 0.150.25mm , 孔 隙度 30%33%, 滲透率 15m 2。2.3流體參數(shù)單 56塊 原 油 50 時 地 面 的 密 度 一 般 為 0.982 1.0214g cm -3, 脫氣原油黏度變化范圍一般在 50000 100000mPa s 。 原油在較

17、高溫度下表現(xiàn)為具有高屈 服值的賓漢型流體 , 隨著溫度的升高 , 這種特性逐漸 減弱 , 到 8090 轉(zhuǎn)化為牛頓流體 。3開發(fā)現(xiàn)狀為了進(jìn)一步提高稠油資源的利用程度 , 單 56塊 采 用 200m 140m 反 九 點(diǎn) 法 井 網(wǎng) 加 2個 140m 100 m 反九點(diǎn)法井網(wǎng)汽驅(qū)試驗井組投入開發(fā) 。 動用含油 面積 2.2km 2, 動用儲量 1463104t , 2005年 12月產(chǎn) 液量 693t d -1, 產(chǎn)油量 226t d -1, 綜合含水 67.4%, 累 計產(chǎn)油 67.63104t , 累 計 產(chǎn) 水 130.08104m 3, 累 計 注 汽 168.01104m 3, 油

18、汽比為 0.40。 汽驅(qū)試驗?zāi)康膶訛?Ng 組 , 汽 驅(qū) 井 組 包 括 油 井 15口 , 含 油 面 積 0.148 km 2, 原始地質(zhì)儲量 37.7104t 。4試驗方案4.1試驗參數(shù)設(shè)計根 據(jù) 蒸 汽 驅(qū) 開 發(fā) 經(jīng) 驗 3, 2003年 對 試 驗 區(qū) 2個 井組進(jìn)行礦場試驗決策 , 設(shè)計對單 56-108井組開 展 試 驗 , 過 程 分 為 3個 階 段 :1 合 理 驅(qū) 油 階 段 ; 2 蒸李志強(qiáng) , 等 :段塞蒸汽驅(qū)提高超稠油油藏采收率技術(shù)及其應(yīng)用 2472010年 3月 斷 塊 油 氣 田汽突破階段 ; 3 封堵試驗階段 。 整個試驗采用亞臨界 鍋爐注汽 , 保證井口

19、注汽干度達(dá)到 70%。合理驅(qū)油階段 , 試驗設(shè)計注汽速度為 10t h -1, 選 取 3種注汽強(qiáng)度 :90, 140, 190t m -1, 注入蒸汽段塞時 間為 8, 12, 16d 。封堵試驗階段 , 試驗設(shè)計注汽速度為 12t h -1, 選 取 2種注汽強(qiáng)度 :160t m -1和 260t m -1, 注入蒸汽 段塞時間為 10d 和 20d 。蒸汽突破階段為無效階段 。4.2生產(chǎn)參數(shù)設(shè)計根據(jù)生產(chǎn)井受效情況 , 為避免蒸汽突破和保護(hù) 地 面 管 線 , 分 3種 方 式 調(diào) 整 生 產(chǎn) 參 數(shù) :1 原 參 數(shù) 生 產(chǎn) ; 2 下調(diào)或上調(diào)生產(chǎn)參數(shù) ; 3 間歇燜停井 。4.3封堵方

20、案方案設(shè)計采用高溫泡沫劑和注氮?dú)饣旌细邷匕l(fā) 泡劑與蒸汽混注 , 并對高滲層進(jìn)行封堵 。 根據(jù) P1、 P2、 P3三種類型高溫發(fā)泡劑與本區(qū)地 層 水 的 配 伍 性 、 常 溫 發(fā) 泡 實(shí) 驗 、 高 溫 發(fā) 泡 實(shí) 驗 、 泡 沫 劑 阻 力 因 子 、 不 同 濃度發(fā)泡劑封堵性能的影響進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗 , 篩選出 P1高溫發(fā)泡劑性能優(yōu)于 P2、 P3。4.4注入方式試 驗 設(shè) 計 在 2個 段 塞 汽 驅(qū) 分 2種 注 入 方 式 :1 前置段塞為高溫泡沫劑 10t , 與蒸汽混注 , 注 入 時 間 為 5d , 蒸 汽 注 入 速 度 為 18.5t d -1; 2 主 段 塞 為 注 氮

21、 氣混合高溫發(fā)泡劑與蒸汽混注 。 根據(jù)注氮室內(nèi)數(shù)值 模擬試驗 , 注 1t 蒸汽混注標(biāo)準(zhǔn)條件下氮?dú)鉃?50m 3, 可使波及系數(shù)達(dá)到最大 。 試驗設(shè)計注汽速率 10m 3d -1, 注氮速率為 500m 3h -1, 注汽干度 70%。 不同加量發(fā) 泡劑對封堵性能的影響試驗結(jié)果顯示 , 合理藥劑加 量控制在 0.5%比較合理 。4.5注入工藝要求由于封堵目標(biāo)為特高滲率透條帶 , 封堵必須有 一定的深度和強(qiáng)度 , 封堵模式采用分段式 , 發(fā)泡劑為 非 顆 粒 化 學(xué) 劑 , 大 劑 量 連 續(xù) 注 入 , 設(shè) 備 運(yùn) 轉(zhuǎn) 時 間 長 , 因此要求設(shè)備性能穩(wěn)定 , 計量準(zhǔn)確 。 由于與蒸汽混 注

22、, 一定要保證注汽干度和蒸汽溫度 。5礦場試驗及效果5.1前期準(zhǔn)備在汽驅(qū)試驗中 , 選取單 56-711、 單 56-108井 為 汽 驅(qū) 井 , 2個 井 組 轉(zhuǎn) 驅(qū) 前 進(jìn) 行 了 23周 的 蒸 汽 吞 吐 。 蒸汽吞吐過程中 , 2個井組共發(fā)生井間熱干擾 16井次 (單 56-711井 8次 , 單 56-108井 8次 , 這反 映井間已基本建立了 “ 熱連通 ”。 汽驅(qū)前進(jìn)行吞吐 , 可 以使注汽井井筒周圍油層形成容汽腔 , 生產(chǎn)井降壓 開 采 可 以 與 汽 驅(qū) 井 油 層 之 間 形 成 注 采 井 間 壓 力 梯 度 , 有利于蒸汽帶前沿不斷向前擴(kuò)展 , 保證蒸汽在油 層中的

23、充分利用 。試驗井組吞吐過程中熱干擾情況 :汽驅(qū)井 56-711的受效井為 7-9、 8-12、 8-10和 9-11井 ; 汽驅(qū)井 56-108的受效井為 9-9、 1010、 11-9和 11-7井 。 5.2礦場試驗2003 2005年 , 對該區(qū)試驗井組進(jìn)行了 5輪次 的段塞汽驅(qū)試驗和 2輪次的封堵試驗 。 汽驅(qū)階段產(chǎn) 油量 1.7245104t , 階段產(chǎn)液量 3.9674104t , 中心井 累計注汽量 1.4683104t , 受效井注汽量 1.5557104 t , 生產(chǎn)油汽比為 0.57。試驗井組段塞汽驅(qū)過程中 , 注汽井為 56-108, 受 效 井 為 56-9-9、 5

24、6-1010、 56-11-9、 56-11-7和 56-9-7。5.3效果分析5.3.1生產(chǎn)井增油效果顯著生產(chǎn)井于段塞汽驅(qū)后 57d 見效 , 通過 5個輪次 的段塞汽驅(qū) , 平均每個輪次產(chǎn)液量由 47.3t d -1升為 103.2t d -1, 產(chǎn) 油 量 由 試 驗 前 的 21.2t d -1上 升 為 55.1t d -1, 增加了 33.9t d -1。 綜合含水率由試驗前的 55.2%下降為 46.6%, 下降了 8.6%。 5口井均不同程 度見到增油效果 。 生產(chǎn)油汽比達(dá)到 0.57, 高于單 56塊油汽比 0.40。5.3.2周期生產(chǎn)效果變好單 56塊蒸汽吞吐最高達(dá)到第 1

25、1周期 , 而試驗區(qū) 生產(chǎn)井只進(jìn)行了 7周期生產(chǎn) , 同周期生產(chǎn)情況試驗 井組與非試驗井組對比發(fā)現(xiàn) , 周期天數(shù)和周期產(chǎn)油 明顯優(yōu)于非汽驅(qū)井組 , 油井生產(chǎn)情況對比見表 1。表 1結(jié)束周期油井生產(chǎn)情況對比周期生產(chǎn)時間的延長不僅有利于動用井間剩余 油 , 還有利于避免多次作業(yè)對儲層產(chǎn)生傷害 , 同時避 免在蒸汽吞吐開采時 , 在頻繁的溫度變化情況下產(chǎn) 生套管損壞和固井過程中 2個界面的損壞 。周期 井組分類 天數(shù) /d周期產(chǎn)油 /t第 3周期非試驗井組 1451970試驗井組 2483200第 4周期非試驗井組 1521730試驗井組 3404500第 5周期非試驗井組 1101100試驗井組

26、2403600248第 17卷第 2期(上接第 193頁 5結(jié)論1 由于在注水開發(fā)過程中 , 儲層參數(shù)會發(fā)生較大 變化 , 而這些變化將影響油田后期的開發(fā) 。 因此 , 對于 新區(qū)塊 , 在開發(fā)前或開發(fā)早期 , 應(yīng)詳細(xì)研究儲層參數(shù)的 變化規(guī)律 , 以便采取切實(shí)可行 、 有利于提高油田采收率 的方法和措施 。2 對于已進(jìn)入開發(fā)中后期的油田 , 要根據(jù)儲層參 數(shù)的變化特點(diǎn) , 隨時調(diào)整開發(fā)措施 。 對于高滲段 , 要限 制注水壓力和注水量 , 防止油井出砂及形成大孔道 ; 而 對于低滲段 , 則應(yīng)相應(yīng)增加注水壓力 , 提高注水量 , 以 形成 “ 增滲速敏 ”。參 考 文 獻(xiàn)1王志章 , 石占中

27、. 現(xiàn)代油藏描述技術(shù) M . 北京 :石油工業(yè)出版社 , 1999. Wang Zhizhang , Shi Zhanzhong. Advanced reservoir characterization technology M . Beijing :Petroleum Industry Press , 1999.2王 志 章 , 蔡 毅 , 楊 蕾 . 開 發(fā) 中 后 期 油 藏 參 數(shù) 變 化 規(guī) 律 及 變 化 機(jī) 理 M . 北京 :石油工業(yè)出版社 , 1999.Wang Zhizhang , Cai Yi , Yang Lei. Variation law and mechanism

28、 of reservoir parameter in the middle-late stage of development life M . Beijing :Petroleum Industry Press , 1999.3張洪波 , 王志章 , 戴勝群 , 等 . 水驅(qū)前后油藏參數(shù)變化機(jī)理研究 J . 石油天然氣學(xué)報 , 2005, 27(4:665-666.Zhang Hongbo , Wang Zhizhang , Dai Shengqun , et al. Variation mechanism of reservior parameters pre -and post -wat

29、erflooding J . Journal of Oil and Gas Technology , 2005, 27(4:665-666. 4宋萬超 , 孫煥泉 , 孫國 . 等 . 油藏開發(fā)流體動力地質(zhì)作用 :以勝坨油 田二區(qū)為例 J . 石油學(xué)報 , 2002, 23(3:52-55.Song Wanchao , Sun Huanquan , Sun Guo , et al. Dynamical geologic process of development liquid :taking Shengtuo Oilfeild as an example J . Acta Petrolei

30、Sinica , 2002, 23(3:52-55.5郭莉 , 王延斌 , 劉偉新 , 等 . 大港油田注水開發(fā)過程中油藏參數(shù)變化 規(guī)律分析 J . 石油實(shí)驗地質(zhì) , 2006, 28(1:85-90.Guo Li , Wang Yanbin , Liu Weixin , et al. Variation law of reservior parameters during waterflooding in Dagang Oilfeild J . Petroleum Geology &Experiment , 2006, 28(1:85-90.收稿日期 :2009-04-20; 改回日期 :2

31、009-12-15。作者簡介 :何文祥 , 男 , 1968年生 , 副教授 , 巖石學(xué)專業(yè)博士 , 研究 方向為油藏描述 。 E-mail :hwxlyhky。(編輯 姬美蘭 5.3.3汽竄后治理效果明顯隨著井組井間動用程度的提高 , 生產(chǎn)井見效時 間由段塞汽驅(qū)后 57d 減少到 35d , 同時由于油層 非均質(zhì)性和注汽壓力由 10MPa 升為 16MPa , 在第 6次段塞汽驅(qū)過程中 , 發(fā)生汽竄 。 根據(jù)封堵方案 , 向注 汽井注 入 氮 氣 8.4104m 3和 發(fā) 泡 劑 16.5t 混 合 蒸 汽 注入油層 。 對比封堵前后油井受效情況 , 發(fā)現(xiàn)注汽強(qiáng) 度達(dá)到 160t m -1和 260t m -1情況下 (遠(yuǎn)高于前 5輪 的 140t m -1和 190t m -1, 生產(chǎn)井受效滯后天數(shù)推 遲了 47d , 生 產(chǎn) 均 為 正 效 應(yīng) , 說 明 汽 竄 通 道 得 到 有 效封堵 。6結(jié)論1 通 過 對 段 塞 蒸 汽 驅(qū) 數(shù) 值 模 擬 研 究 及 現(xiàn) 場 實(shí) 驗 , 收到良好的增