新疆油田浅层超稠油SAGD高效低碳开发技术研究与展望

针对“双碳”目标背景下超稠油开发高能耗与油田高质量发展矛盾日益加剧的问题,新疆油田通过SAGD机理研究与现场实践,在维持蒸汽腔高效扩展,突破储层渗流屏障遮挡,提高浅薄层驱泄复合效率,实现水平井长水平段高效均衡产液等方面持续攻关,取得显著效果。采用气体辅助技术,实现蒸汽腔隔热保压增能,油汽比可提高20%;利用立体井网及储层升级扩容技术,改善Ⅲ类超稠油油藏渗流特征,泄油速度可增大20%~40%;采用全密闭生产方式,VHSD产液温度由100℃上升至150℃,采油速度提高50%;深化热采流量控制器(FCD)机理研究,完善油藏-井筒耦合优化设计方法,水平井水平段动用程度可提高20%。“十四五”期间,新疆油田将深化溶剂辅助SAGD、无水SAGD和控温水热裂解等技术研究,逐步完善浅层超稠油低碳高效开发技术系列,该研究可为稠油油藏开发提供借鉴。

强非均质超稠油SAGD储集层升级扩容数值模拟

新疆风城油田超稠油油藏储集层属陆相辫状河沉积,非均质性强,SAGD井组存在循环预热周期长、蒸汽腔发育不均等问题。前期储集层扩容试验能够显著提高蒸汽注入能力,缩短预热时间,但缺乏储集层扩容的全流程岩石力学耦合分析,不利于SAGD储集层升级扩容施工参数优化设计。基于岩石三轴压缩等室内实验,获取强非均质储集层岩石力学参数,建立耦合岩石力学的双水平井SAGD扩容热采数值模型,开展储集层升级扩容影响因素分析。通过对强非均质储集层开展分级分段扩容模拟,明确储集层升级扩容应包括井筒孔压预处理阶段、注汽井及分支应力扩容阶段、注汽井及分支大体积扩容阶段、注汽井与生产井井间连通阶段和注汽井上方大体积扩容阶段5个主要阶段,形成鱼骨井分段扩容等针对强非均质储集层的升级扩容策略。实践表明,储集层升级扩容技术适用于强非均质储集层,可使启动时间缩短50%,采油速度提高20%,可为强非均质储集层SAGD升级扩容施工参数优化提供借鉴。

浅层超稠油油藏FAST-SAGD提高采收率技术研究

新疆油田浅层超稠油油藏部分SAGD部署区储层物性差,非均质性强,为了增加蒸汽热利用率,提高SAGD开发效果,运用数值模拟技术,以风城油田重18井区为例,开展SAGD与水平井组合的FAST-SAGD技术研究,优化了FAST-SAGD井网部署方式、操作方法及关键参数。结果表明:加密水平井部署在距油层底部2 m,前期进行溶剂浸泡及微压裂处理,在SAGD井组生产2 a后加密水平井以吞吐的方式启动效果最佳;与常规SAGD相比,FAST-SAGD开采周期缩短3 a,最终采收率提高9.3%,油汽比提高0.02。研究结果对浅层超稠油油藏SAGD高效开发有一定指导意义。

SAGD循环预热阶段加速连通方法的研究及应用

SAGD循环预热阶段的预热效率和连通速度,都对生产阶段的生产效果具有重要影响。通过数值模拟研究,提出一种加快SAGD循环预热阶段连通速度的方法,建立了"低压—高压—拟SAGD"的预热模式,实现了在较短时间、形成优先渗流通道风险较低的情况下,注采井之间的水力连通速度得以有效提高的目的。该方法在风城超稠油油藏SAGD规模开发中的应用效果良好,具有一定的推广价值。

非均质超稠油油藏SAGD快速启动技术界限——以风城油田侏罗系齐古组超稠油油藏为例

以风城油田侏罗系齐古组非均质超稠油油藏为例,利用室内岩石力学实验结果,建立耦合应力场的数值模型,进行SAGD快速启动扩容过程的数值模拟分析,描述了风城超稠油油藏储集层的扩容特征,结果显示:在快速启动结束时,近井筒地带孔隙度提高2%,渗透率增加10%～100%,体积扩容率最大为1.74%,储集层可实现有效扩容。在此基础上,分别研究了水平井轨迹、储集层岩性、物性变化对快速启动技术的影响,得到SAGD快速均匀启动技术界限。研究结果表明:沿水平段无大段泥岩发育,水平段渗透率级差小于3,SAGD上下井轨迹垂向偏移小于1 m或平面偏移小于2 m的井组均适合采用快速启动,现场可针对SAGD井组及油藏实际情况选择性实施快速启动技术。

鱼骨注汽水平井SAGD在风城油田超稠油油藏中的应用

在非均质稠油油藏蒸汽辅助重力泄油开发中,为加快蒸汽腔扩展和降低夹层影响,提出了鱼骨水平井注汽方式。以风城油田A井区为例,利用数值模拟技术,分析了影响鱼骨注汽水平井蒸汽辅助重力泄油生产效果的主要因素,优化了分支形态及关键注采参数。研究结果表明,分支的水平位移、垂向位移与井组生产效果呈正相关,分支两侧交错分布的效果要优于分支两侧对称分布及同侧分布;当鱼骨注汽水平井上方存在夹层时,分支穿过夹层的生产效果最优。实际应用表明,鱼骨注汽水平井的初期日产油量和油汽比,均高于同条件下的无分支水平井,该方式具有一定优势,可供同类油藏开发借鉴。

直井辅助SAGD扩容及地质力学-热采耦合数值模拟

针对非均质油藏双水平井SAGD扩容启动后水平段动用不均匀的问题,从改善渗流条件和优化驱动机理两方面出发,提出直井辅助SAGD水平井扩容启动的复合扩容新工艺。通过地质力学有限元方法与热采油藏数值模拟模型的耦合,分析了疏松砂岩地质力学扩容储层物性参数及流体流动行为变化,预测了采用新工艺扩容后注蒸汽热采开发效果。研究结果表明:直井辅助SAGD扩容应采用水平井先扩容、直井后扩容的实施顺序,避免直井先扩容情况下造成扩容位置局部窜通,利于形成均匀复合扩容带;直井扩容带宽度对于水平井轨迹与地应力方向的夹角敏感,水平井轨迹与最大水平应力平行时扩容带宽度最大;直井与水平井扩容带能否连接,和水平井轨迹与地应力方向的夹角无直接关系,直井和SAGD水平井之间的距离越大,扩容带的连接就越困难。与传统SAGD工艺相比,直井辅助扩容后,SAGD水平井重力泄油和直井蒸汽吞吐可发挥协同作用,增产效果显著。研究成果可为SAGD扩容启动现场实施提供指导。

超稠油Ⅲ类油藏夹层发育模式及SAGD提高采收率技术

风城超稠油油藏属陆相辫状河流相沉积,夹层广泛发育,特别是超稠油Ⅲ类油藏,非均质性强,导致SAGD开发过程中存在水平段动用程度低、蒸汽腔扩展不均等问题,严重影响SAGD开发效果。针对该问题,在风城超稠油油藏辫状河储层发育特征研究的基础上,将夹层发育状况归纳分类为4种典型模式,分析了4种模式下SAGD蒸汽腔的发育形态,并对应提出了直井辅助SAGD、多分支SAGD及储层改造等开发技术,形成了一套针对超稠油Ⅲ类油藏SAGD高效开发技术体系,在现场应用取得了较好效果。该成果对强非均质性储层超稠油油藏SAGD高效开发提供了技术支持,值得推广应用。

强非均质超稠油油藏SAGD储层升级扩容研究

新疆风城油田超稠油油藏属陆相辫状河沉积,其储层非均质性强,渗透率变异系数为0.7~0.9,泥质夹层分布密度为2.4条/m,导致SAGD井组存在水平段动用程度低、蒸汽腔扩展不均等问题。基于储层岩石力学特性和扩容机理,利用在真三轴地应力条件下的大型物理模拟和耦合岩石力学数值模拟,开展了可控升级扩容技术的研究,明确了突破SAGD注采水平井间夹层、突破SAGD注汽水平井上方夹层、动用多分支段等最优扩容方式及参数。结果表明:风城油田A井区油砂在低围压条件下具有较强的剪胀效应,恒定压力结合阶梯稳定提压的方式可以形成复杂扩容区,最大体积扩容量高达7%,在合理扩容参数下,风城油田超稠油储层扩容半径为10~15 m。强非均质超稠油油藏SAGD储层升级扩容技术与传统的快速均匀启动技术相比,储层适应性更好且增产效果显著。

水驱油田井网加密合理井数的计算方法研究

井网加密可以改善油田的开发效果,提高油田采收率。井网密度越大,油田的开发效果越好。目前计算井网密度的方法很多,但针对水驱油田加密井合理井数和经济极限井数的计算方法却较少。该文以谢尔卡乔夫公式为基础,根据将来净现值公式推导出水驱油田加密井合理井数和经济极限井数的理论计算公式,并进行了实例分析。实际应用表明,计算结果合理,可为油田井网加密提供理论支持。

一种简单实用的新型水驱特征曲线

在进行水驱特征曲线的拟合过程中发现一种新型水驱特征曲线,通过变形后发现是西帕切夫水驱特征曲线的修正。经过理论推导给出了新型水驱特征曲线预测不同含水率下油田的采油速度以及技术可采储量的计算公式,利用现场的实际数据进行了可采储量的计算,并与其他5种常用的水驱特征曲线的计算结果进行对比,结果表明,该曲线预测值可达到较高的精度。

风城浅层超稠油油藏双水平井SAGD关键技术及发展方向

针对风城油田浅层超稠油油藏原油埋藏浅、黏度高、储层非均质性强,实施双水平井SAGD开发存在诸多挑战的问题,开展浅层超稠油SAGD开发技术及配套工艺技术攻关研究,优化双水平井部署设计,SAGD循环预热及油藏工程设计,配套钻完井工艺、井下管柱结构、井下测温测压等关键技术。根据开发实践及技术经济指标,制订了超稠油双水平井SAGD开发的技术界限,并综合论述了复合井网开发、储层扩容改造、溶剂辅助SAGD等改善SAGD开发效果的新技术。浅层SAGD系列开发配套技术对同类型油藏开发具有重要借鉴意义。

离子液体对稠油的改质降黏研究进展

传统的稠油资源有效开发技术面临日益严峻的安全、环保与经济性的挑战。离子液体作为稠油常温有效开采的绿色溶剂具有巨大的应用潜力。本文阐述了离子液体的概念和物理化学性质,简要回顾了离子液体的发展历程。从离子液体作为稠油降黏剂、分散剂、原位改质降黏驱替实验几个方面总结了国内外研究进展与认识。考虑目前研究存在的问题与油田实际,离子液体应以现有热采技术无法经济有效开采的资源及注蒸汽开发后需提高采收率的稠油油藏为应用目标,作为超前储备技术加快研发,尽快从室内推向现场。

稠油油藏蒸汽驱中后期剩余油分布特征及提高采收率方式研究

针对中国浅层及中深层稠油油藏,利用数值模拟研究方法,研究了不同稠油油藏的蒸汽驱开发规律和蒸汽驱中后期的剩余油分布特征,明确了稠油油藏蒸汽驱中后期的提高采收率方式。研究结果表明:浅层稠油油藏与中深层稠油油藏蒸汽驱的开发规律基本一致。驱替阶段生产效果好、产量高且稳定、油汽比高、含水率低;蒸汽突破后的开发阶段也是蒸汽驱开发的重要阶段,但是该阶段油汽比明显低于驱替阶段,表明该阶段蒸汽热效率明显降低。不同稠油油藏的剩余油分布特征类似,均表现出明显的垂向动用差异特征,即油层上部动用程度高,剩余油饱和度低,油层下部动用程度低,剩余油饱和度高,下部油层是剩余油挖潜的主要对象。从下到上逐层上返开发和多介质辅助是提高蒸汽驱中后期采收率的有效方式。研究结果对同类油藏开发具有重要意义。

双水平井SAGD间歇式吞吐强化扩腔技术

强非均质储层条件下,超稠油双水平井SAGD开发中普遍存在注采井间窜扰、水平段动用不均匀、蒸汽腔规模小且扩展缓慢等问题,导致SAGD井组长期处于低产、低效状态。为了改善开发效果,提出双水平井SAGD间歇式吞吐强化扩腔技术策略。以新疆风城油田M区实际井组为例,采用数值模拟对吞吐操作方式、注采参数、转轮时机等关键参数开展了系统研究。研究结果表明,采用注汽井注汽(生产井关井),焖井后生产井采油(注汽井关井)的方式,在合理注采参数条件下,间歇式吞吐能有效改善开发效果,采收率达53.8%。SAGD间歇式吞吐强化扩腔技术主要作用机理为:(1)吞吐期间注汽井高速注入,蒸汽热损失减少;(2)注汽时消除了汽窜和压差影响,有助于扩大蒸汽波及和动用较差区域;(3)注汽期间重力泄油持续进行,建立的液面在开井生产时能有效防止汽窜,实现高效泄油。采用该技术在风城M区开展了2井组试验,措施后日产油水平提高了1.5 t/d,且生产稳定,研究成果为同类油藏改善开发效果提供技术参考。

基于生产井监测温度的SAGD蒸汽腔定量描述解析模型

针对风城超稠油油藏SAGD开发过程中水平段动用程度低、蒸汽腔扩展不均匀的问题,利用传热学理论及公式推导,得出水平生产井温度系数T*的半对数曲线斜率,即温降系数m与蒸汽腔体积存在的指数关系。通过风城A井区a1井组的数值模型拟合,计算了各测温点温降系数m,并回归出温降系数m与对应蒸汽腔体积的指数关系式,最后用邻井实测数据验证了关系式的适用性。研究结果表明,邻井实测数据计算结果与数模结果基本一致,证明该关系式具有较强的实用性,实践中可直接利用此关系式描述蒸汽腔形态,为SAGD蒸汽腔的快速、定量描述提供指导。

SAGD快速启动技术现状及前景展望

SAGD快速启动技术是一种利用岩石力学扩容原理来增强SAGD启动性能的技术,是超稠油/油砂储层SAGD开发过程中预热阶段高效启动的重要手段。从油砂扩容机理、油砂扩容的增产增注机理、扩容与水力压裂的区别3个方面分析阐述了SAGD快速启动的技术机理,并回顾了国内外SAGD快速启动技术的发展历程。根据矿场实践,总结了SAGD快速启动技术"地质工程一体化设计、施工流程标准化、施工过程可视化"配套成果。通过储层物性及非均质性、地质力学参数及原位地应力条件对扩容启动过程的影响分析,提出了SAGD快速启动面临的技术挑战并指出发展方向。未来SAGD快速启动技术应持续攻关溶剂辅助扩容、边井辅助扩容、分段差异化扩容、脉冲式强化扩容等衍生技术,以进一步增强该技术的适应性,推动其纵深方向的发展。

Visual Basic语言在油田勘探开发中的应用

本文结合油田勘探开发现场工作实际,运用Visual Basic语言编制了快速检索、一键配汽、油藏解释等软件,解决了现场数据量大、配汽参数调整要求多,以及一线地质人员不懂专业软件无法进行油藏解释等难题,并极大地提高了工作效率。