鱼骨型分支井SAGD分支形态优化及采出程度变化规律

风城油田低物性段普遍发育,储层非均质性严重。鱼骨型分支井SAGD通过分支深入储集层可改善常规SAGD蒸汽腔扩展受限的问题。为了达到最佳开采效果,有必要对鱼骨型分支井SAGD的分支形态进行优化,并掌握影响采出程度变化的规律。为此,利用油藏数值模拟及正交实验设计的手段,确定分支参数对提高采出程度具有敏感性,并优化分支参数,分析不同储层物性下分支参数对采出程度的影响规律。将研究成果应用于风城油田,该研究区块的最佳井型部署方案为:分支长度为120 m、分支数量为4条、分支角度为75°、分支异侧为非对称分布、分支间距为100 m。通过研究可知,各分支参数的影响权重以储层渗透率2.0 D为明显的分界点:当储层渗透率小于2.0 D时,主要影响因素为分支长度、分支数量;储层渗透率为2.0 D时,分支角度、分支间距的作用开始变强。研究成果对风城油田SAGD驱进一步提高采收率具有重要的指导意义。

石油酸含量对稠油流体性质影响实验

石油酸是稠油体系中的强极性组分,为研究石油酸对稠油流体类型、黏度及乳化特征的影响,以新疆风城油田SAGD井组超稠油油样为研究对象,采用高能质谱仪分析石油酸分子结构特征。通过实验研究石油酸含量对稠油黏温特性及剪切流变性的影响规律,分析含水率在不同石油酸含量条件下对稠油表观黏度的影响特征以及其相应的油水乳化特性。研究表明:超稠油样品酸值(以KOH计)为5.46 mg/g,样品中石油酸含量约为1.71%,以2~3环一元酸为主,碳数主要分布在15~35;稠油黏度随石油酸含量增加而降低;石油酸含量从0增至50%时,样品从牛顿流体转为非牛顿流体的拐点温度从120℃降至100℃;含水率升高时表观黏度先增加后降低,当石油酸含量从0增至50%时,反相点的含水率由30%~40%降至20%~30%,且不同含水率下的黏度均有大幅下降。该研究揭示了中国西部超稠油石油酸分子结构特征和石油酸含量对稠油流体性质的影响规律,可为降低稠油乳化、腐蚀程度,以及稠油资源高效开发提供借鉴。

基于非稳态热传导的SAGD开发指标预测模型

根据传热学和热采理论,利用程序设计的方法,对考虑边界效应的SAGD(蒸汽辅助重力泄油)非稳态热传导模型和开发关键指标解析解及开发指标的快速预测进行了研究。研究结果表明:(1)现有的非稳态热传导模型对传热外边界的温度假设存在局限性,根据能量守恒原理修正传热外边界条件,建立传热深度与累积传热量的解析关系,可定量计算上覆和下伏地层的热损失;(2)在巴特勒经典SAGD产量模型基础上,推导的蒸汽腔上升及横向扩展阶段和下压阶段的产水量、油汽比和蒸汽热利用率等解析模型,可实现SAGD特定开发阶段或全生命周期开发关键指标的快速预测;(3)通过与实际指标对比,井组生产6.4 a预测油汽比和含水率的符合率均在95%以上,证实了解析模型和程序设计的可靠性;(4)根据准噶尔盆地风城油田重32井区油藏参数,预测分析的不同油层厚度条件下SAGD蒸汽热利用率和关键开发指标表明,蒸汽热利用率大于35%、油汽比大于0.15对应油层厚度应大于12 m。

薄层超稠油驱泄复合开发蒸汽腔演变物理模拟实验

通过对新疆风城油田F井区侏罗系齐古组油藏开展二维、三维物理模拟实验和数值模拟研究,揭示了其开发蒸汽腔的演变规律和开采机理。研究结果表明:(1)在蒸汽超覆和采出点泄压牵引作用下,蒸汽腔前缘主体向水平段方向推进,蒸汽腔前缘形态由“壶嘴”形向“钟”形演化,最后变成“帽沿”形。蒸汽腔立体形态在直井周围先呈“孤岛”形,后连通成“廊桥”形,最后汇聚成一个大腔体。(2)根据蒸汽腔演变规律,将整个模拟实验过程划分为注采预热阶段、蒸汽腔形成阶段、蒸汽腔扩展阶段、蒸汽腔下降阶段,整个生产周期采出程度可达55.6%,油汽质量比为0.17,取得了良好的实验效果。(3)物理模拟实验和数值模拟结果揭示了驱泄复合开发前期蒸汽驱替、中后期重力泄油的驱油机理,表征了蒸汽腔的演变规律,为同类型油藏的高效开发提供了技术支持。

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。

辫状河储集层夹层发育模式及其对开发的影响--以准噶尔盆地风城油田为例

通过对露头原型模型、岩心和测井综合分析,基于砂体构型,研究准噶尔盆地风城油田辫状河储集层内部夹层类型、形成机理和分布模式,并对夹层进行井间分布预测。风城油田辫状河储集层内部夹层分为4类:坝内夹层、坝间夹层、道坝转换夹层和串沟,岩性上可分为泥质砂岩夹层和细粒夹层两种类型。利用岩心刻度测井进行单井夹层识别,应用多点统计学方法建立夹层训练图像,进行井间夹层分布预测,结果表明,夹层整体上大小不一、分布零散,呈薄厚不等的透镜状分布。应用夹层三维模型指导B试验区水平井设计,实践表明夹层预测对提高原油产量具有重要意义。

超稠油双水平井蒸汽辅助重力泄油不同开采阶段参数优化

以风城油田浅层超稠油油藏双水平井蒸汽辅助重力泄油(SAGD)先导试验为例,结合跟踪数值模拟研究,依据蒸汽腔操作压力、采注比和蒸汽腔发育特征,将双水平井蒸汽辅助重力泄油启动阶段和生产阶段细分为均匀等压循环、均衡增压循环、转SAGD生产初期、高压生产、稳定生产和衰竭生产等6个阶段,并提出各阶段的转换条件。根据风城油田双水平井蒸汽辅助重力泄油生产实践,对各阶段关键参数进行了优化,可作为同类油藏双水平井蒸汽辅助重力泄油生产方式的技术参考。

储集层非均质性对蒸汽辅助重力泄油开发效果的影响

在蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发过程中,生产效果主要取决于蒸汽腔的大小,储集层非均质性对蒸汽腔发育具有重要的影响。以克拉玛依风城油田重32井区和重37井区SAGD试验区典型非均质地质模型为基础,利用数值模拟方法详细研究了储集层渗透率、夹层物性及夹层空间分布对SAGD开发的影响。结果表明,注汽水平井上方的夹层主要影响SAGD生产阶段蒸汽的垂向上升,阻碍了蒸汽腔正常的垂向发育,迫使蒸汽腔沿夹层底部横向扩展,推迟产油峰值时间;注采井井间的夹层导致水平段动用程度低,影响循环预热效果,增加预热时间,导致热流体无法正常采出,生产效果较差。为获得较好的开发效果,SAGD水平井组应部署在水平段渗透率级差小于3.0的位置,以避开渗透率小于100 mD的夹层,确保不连续夹层距离注汽水平井上方3 m以上,注采井间夹层以及注汽井上方夹层的夹层闭合度分别小于40%和50%.

风城超稠油蒸汽吞吐后期转蒸汽驱开发方式研究

在新疆风城油田超稠油油藏注蒸汽吞吐开发后期,蒸汽驱开发方式是提高采收率的有效途径。研究表明,蒸汽驱过程体现了驱泄复合作用,即蒸汽超覆在油层上部形成蒸汽腔,加热原油在驱动力和重力双重作用下从生产井采出,由此可形成直井小井距蒸汽驱、直井与水平井组合蒸汽驱、水平井与水平井组合蒸汽驱3种吞吐后期接替方式,先导试验达到了预期效果,进一步拓展了蒸汽驱适用的地质条件和组合方式,对同类超稠油油藏的开发具有借鉴意义。

浅层超稠油双水平井SAGD立体井网开发模式研究

针对连续油层厚度大、夹层较发育的SAGD开发油藏,提出一种双层SAGD井网、立体交错部署的开发模式,通过数值模拟研究进行验证,并对生产操作参数进行优化。研究结果表明:采用双层SAGD立体井网可有效提高储量利用率和采油速度,减轻夹层对生产带来的不利影响;双层SAGD蒸汽腔呈现出"孤立发育—上升扩展—相互接触—聚并融合"的发育模式,同时具有汽驱辅助和重力泄油双重开采机理;生产后期,蒸汽腔聚并融合后,上部井组继续注汽,更有利于提高开发效果。双层SAGD立体井网已在风城油田Z区块投入现场应用,取得初步效果。该研究对于类似油藏SAGD高效开发具有借鉴和指导意义。

稠油油藏多元介质复合蒸汽吞吐驱油机理研究

为研究多元介质复合蒸汽吞吐驱油机理,选取风城油田A区块油样,在温度为150℃、介质段塞尺寸为0. 03倍孔隙体积、回压为4. 00 MPa、驱替速度为0. 5 mL/min条件下,进行单一介质、多元介质组合岩心驱油实验。实验表明,"尿素+起泡剂"组合驱油效果最好。在此基础上,开展三维物理模拟、微观驱油模拟室内实验。结果表明:多元介质高温分解后降黏率可达89%,地层压力提高3. 00 MPa,吸汽剖面改善率达到73%,驱油效率提高近30个百分点。该技术已在A区块19口井进行了现场试验,平均周期产油提高480 t,油汽比提高0. 12,取得较好的开发效果。该研究为改善稠油吞吐后期生产效果提供了新思路。

风城油田SAGD循环预热采出液处理技术

风城油田SAGD循环预热采出液使用常规破乳药剂无法实现油水分离,进入稠油处理站后,易造成净化原油含水升高、脱出污水净化困难。通过物性分析、显微照相和Zeta电位测定等手段研究了循环预热采出液的稳定机理,认识了循环预热采出液的胶体分散特性,并研制出复合净水药剂进行破胶,结合工艺优化实现了循环预热采出液的油水分离、浮油脱水和污水净化,形成了"汽液分离+喷淋降温+油水分离+浮油回收"的循环预热采出液处理工艺技术。该技术为SAGD规模开发提供了技术保障,为同类油藏的开发提供了借鉴。

风城油田重37井区SAGD开发提高采收率技术

研究风城油田重37井区生产动态与蒸汽辅助重力泄油(SAGD)蒸汽腔发育的关系后认为,重37井区SAGD开发效果主要受储集层非均质性、注采管柱结构、生产工艺以及注采关键操作参数等因素影响。以试验区典型井组非均质模型为基础,经数值模拟提出了二次蒸汽吞吐预热、加密井注汽辅助SAGD、注氮气辅助SAGD以及注溶剂辅助SAGD等改善SAGD开发效果技术对策,为提高水平段动用程度,促进SAGD蒸汽腔发育,提高采收率提供研究思路。

精细三维地质模型构建

在目前的技术条件下,精细油藏描述的各个环节已实现了数字化。高精度三维地质建模的应用提高了油气藏研究的速度和准确性。三维储集层模型既为油藏数值模拟提供依据,又为油气藏的评价、开发方案设计提供依据。克拉玛依风城油田一些处在勘探开发早期的新区由于井少,在进行储集层建模时,常常出现所谓的"牛眼"现象。为提高模拟精度,利用相邻老区的密井网区确定变差函数,将其应用到稀井网区建模,取得了良好建模效果。

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。

超稠油直井水平井组合蒸汽驱参数优化

针对风城油田重32井区蒸汽吞吐轮次高、周期产油量低、油汽比低等突出问题,建立直井水平井组合蒸汽驱典型井组的数值模拟模型,通过设置不同的参数组合方案,运用单因素法和正交实验法研究井网井距、转驱时机、注采参数等对生产效果的影响。分析结果表明,直井水平井组合蒸汽驱合理的开发技术参数为:直井与水平井井距为35 m;水平段位于直井井排中间;直井蒸汽吞吐8周期、水平井蒸汽吞吐2周期后转蒸汽驱;注汽速度为70 t/d;采注比为1.2;井底蒸汽干度大于0.7;井口Sub-cool(井口压力对应的饱和蒸汽温度与流体实际温度的差值)为10~20℃;直井连续注汽200 d后可转轮换注汽,注3个月停1个月。试验区转蒸汽驱后,日产油由63 t/d升至117 t/d,阶段油汽比由0.08升至0.19。研究成果可有效指导超稠油蒸汽驱现场动态调控,为后续技术推广提供理论支持与经验借鉴。

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。

夹层对蒸汽辅助重力泄油的影响

风城油田SAGD开发区块位于辫状河沉积的河道或心滩微相中,内部夹层分布散碎,对蒸汽腔发育和泄油均有一定的影响。以重32井区典型非均质模型为基础,利用数值模拟方法,分析了夹层位置、形态、物性对SAGD开发的影响。结果表明:注采井间夹层与生产井距离小于2 m、长度大于100 m、厚度大于0.5 m或渗透率小于100×10^(-3)μm^2时,会严重影响水平井水平段动用;对于注汽井上方的夹层,距离注汽井3 m以内、长度大于100 m、厚度大于1 m或渗透率低于100×10^(-3)μm^2时,对蒸汽腔发育速度和形态影响显著,依此制订夹层分类标准,并在此基础上将风城油田SAGD井组分为4类。该研究成果为制订针对性治理措施、提高开发效果提供了一定的依据。

水平井轨迹偏移对蒸汽辅助重力泄油生产的影响

以克拉玛依风城油田重32井区典型储集层物性和流体参数为基础,分析总结双水平井蒸汽辅助重力泄油(SAGD)实钻轨迹形态特征,建立表征水平段水平偏移、垂向偏移以及水平与垂向同时偏移不同偏移程度的油藏数值模型,开展SAGD生产动态预测与效果对比。模拟结果表明,井组轨迹水平偏移和垂向偏移均导致峰值产油量、采出程度和累计油汽比下降,其中,垂向偏移对SAGD生产效果的影响较大。水平井轨迹局部垂距减小,易造成水平段局部窜通,钻井过程中应避免水平段"脚跟"及"脚尖"处同时垂距变小。水平段水平与垂向同时偏移时,其生产负面影响远大于水平偏移与垂向偏移简单相加,双向偏移量越大,生产效果越差。

砂砾质辫状河储层构型解剖及层次建模——以新疆油田重32井区齐古组油藏为例

针对准噶尔盆地风城油田上侏罗统齐古组砂砾质辫状河储层,利用岩芯、露头及密井网资料,结合砂砾质辫状河储层构型层次结构、模式拟合和嵌入式层次建模方法,确定了不同级次的构型界面,对砂砾质辫状河5~3级构型单元进行了识别,建立了不同级别构型分布样式、规模及三维构型模型。研究表明:1)研究区砂砾质辫状河4级构型单元主要包括心滩坝和辫状水道两类,辫状水道包括泥质半充填水道和泥质充填水道等构型单元,砂砾质辫状河3级构型单元包括心滩坝内部沟道及落淤层等;2)根据辫状河不同级次构型单元规模公式,对辫状河不同级次构型单元进行定量表征,结果表明,研究区单一砂砾质河道宽度50~180 m;单一充填河道宽度30~70 m,长度100~350 m;单一心滩坝宽度120~400 m,长度300~800 m;心滩坝内部落淤层长度和宽度分别为110~330 m、60~200 m,沟道长度和宽度分别为100~200 m、15~25 m;3)在精细构型解剖研究的基础上,提出利用层次建模与嵌入式建模结合的新方法建立构型三维模型。分层次建立了4级构型模型,而在心滩坝内部则采用规模约束建立落淤层、沟道以及填充河道3级构型单元模型,最终建立了与定性模式和定量规模相适应的多级次耦合三维构型模型。