新型SAGD技术在稠油开采中的应用

蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)是开采稠油和油砂的有效技术。由于SAGD技术具有能耗大、CO2排放等缺点,在应用过程中,出现了多种对传统SAGD技术改进的新型SAGD技术,包括改变注采模式的SAGD技术和改良注入介质的SAGD技术。通过调研SAGD技术在国内外研究与应用情况,对U型井SAGD、快速SAGD、单井SAGD、SAGP、溶剂辅助SAGD及化学剂辅助SAGD等技术进行了介绍。分析认为,不同的新型SAGD技术具有不同的应用特点,所适应的地质条件和操作条件也有较大差异,应综合考虑油藏地质特征、经济效益等因素进行筛选与应用:存在顶水的油藏,建议采用SAGP技术减少蒸汽热损失;较为成熟的稠油油藏,建议采用溶剂辅助SAGD技术或化学剂辅助SAGD技术提高产量和采油速度;埋藏较浅的油藏,建议采用单井SAGD技术开采;非均质性较强的稠油油藏,可采用直井单井SAGD技术使蒸汽均匀扩展;渗透率较低的油藏,可优先采用快速SAGD技术。

国外稠油油藏单井SAGD开发技术综述

蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)是稠油开采的重要技术。自巴特勒首次提出SAGD技术以来,该技术在世界范围内得到了广泛的应用。为了提高SAGD技术在不同地质条件下的应用效果,多种变型SAGD技术被提出,单井SAGD技术就是其中之一。通过深入调研国内外单井SAGD技术的研究和应用情况,从技术原理、技术特点和应用实例等方面对水平井单井SAGD、直井单井SAGD以及U型井SAGD技术进行了介绍。研究表明,单井SAGD技术具有独特的应用特点,能够有效开采薄储层、隔夹层等具有特殊地质情况的稠油油藏,具有广阔的应用前景。

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。

单水平井SAGD开发效果分析及工艺参数优化

单水平井蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术有望提高薄层特稠油油藏开发效果,但开发效果受储层特性、工艺参数等影响大。采用CMG软件进行薄层特稠油油藏单水平井SAGD开发的数值模拟研究,明确油藏特性对单水平井SAGD开发效果的影响规律,并以哈浅22块油藏参数为基础,优化吞吐预热轮次、SAGD射孔注汽长度、注汽速度等工艺参数。结果表明:单水平井SAGD可实现薄层特稠油油藏的有效开发,最终采收率达21%,但开采油汽比仅约为0.082;在渗透率不小于2530×10^(-3)μm^(2),孔隙度不小于30.3%,含油饱和度不小于65%时,单水平井SAGD能达到较好的应用效果;优选最佳的单水平井SAGD蒸汽吞吐预热轮次为8次,趾端注汽长度为100 m,注汽速度为100 m^(3)/d。

稠油油藏SAGD开发后腔体储氢潜力数值模拟

氢气作为一种清洁能源有望替代化石燃料成为主要能源载体,地下储氢是实现氢气大容量长期存储的有效途径,是近年来新兴研究领域。为此,在目前盐穴、枯竭油气藏及含水层3种传统地下储氢地质体外,探索了一种新的储氢方法,即利用稠油油藏蒸汽辅助重力泄油(SAGD)后形成的腔体进行储氢。首先对比了稠油油藏SAGD开发后储层储氢与常规地层储氢的优缺点,进而采用数值模拟方法对其建立地下储氢库的可能性进行论证,最后明确了不同注采方案的氢气储量及回收率,揭示了储层注采氢气阶段氢气与地层原有气体的流动特征。研究结果表明:①相较于常规枯竭油气藏储氢库,利用稠油油藏SAGD开发后的枯竭腔储氢具有储气量大、氢—油过渡带导致的氢损更低、无需注入或仅需注入少量的垫气、可降低氢脆风险、可提前监测闭圈盖层稳定性及气体密封性等优点;②典型单井组SAGD开发后的枯竭腔可储存约490 t氢气,回收率约为90%,且随着注采周期增多,采出的氢气纯度越高,第4个采氢周期后氢气采出纯度高达99%;③氢气存储方式的差异会导致甲烷在枯竭腔中的聚集位置发生变化,长期存储方式在氢气注入结束后,甲烷主要聚集在枯竭腔的底部,而短期存储方式下甲烷只会被氢气挤压到枯竭腔顶部的左右两侧,导致产氢过程中甲烷的产出规律不同。结论认为,利用稠油油藏SAGD开发后的储层进行高纯氢气的储存在储氢量、氢气回采纯度和建库成本方面都具有显著优势,是一种解决大规模储氢的高经济效益储氢技术,该研究成果能够为中国地下储氢技术的选址和建设运行提供指导和参考。

油砂SAGD开发剩余油类型及挖潜方式实验研究

为了明确SAGD(蒸汽辅助重力泄油)开发的剩余油分布规律及挖潜方法,通过机理分析将SAGD开发时的剩余油划分为重力滞留型、夹层阻挡型和隔层隔档型;采用3组两两对照室内三维物理实验,模拟了3种情况下的基础井网SAGD开发和加密井网的开发效果,使用增量分析法明确了求取不同类型剩余油的关键参数。研究结果表明,可通过常规的井间单支加密采油井开发重力滞留型剩余油,通过夹层上部加密注气井驱泄复合的形式挖潜夹层阻挡型剩余油,通过隔层上部单支采油井蒸汽吞吐方式开发隔层隔档型剩余油;理想状况下常规SAGD的蒸汽腔极限扩展角度约为12°,蒸汽绕过夹层向上扩展的极限动用角度为18.5°,通过单支水平采油井挖潜时,隔层上部可动油储量采收率为44.7%。研究结果对SAGD开发油砂油藏生产中后期调整挖潜定量决策具有积极意义。

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。

考虑沿程非均匀吸汽下SAGD产能预测模型

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)相比于其他热采方法对稠油开发效果更好。目前常用的SAGD产能预测模型主要基于沿程均匀吸汽提出,矿场应用困难。针对这个问题,对SAGD沿程生产过程进行试验研究,基于试验获得沿程非均匀吸汽现象,结合达西定律、热传导定律及物质平衡方程,推导出新的SAGD产能预测模型。结果表明:三维SAGD开发物理过程比二维SAGD更加复杂;所建立的新模型在产能预测上比以往的模型更加准确;以往在二维剖面上将SAGD划分为蒸汽腔上升、蒸汽腔横向扩展及蒸汽腔下降3个阶段,但是在更加符合矿场实际的包含沿程方向的三维角度,这个阶段划分方式并不适用;蒸汽干度是影响双水平井SAGD沿程蒸汽分布的一个重要因素。

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。

新疆油田首创国内SAGD井下电加热技术

截至2024年1月11日,新疆风城油田重18井区FHW3120井组在采用SAGD井下大功率电加热启动技术后,阶段油汽比提高20倍,能耗降低90%,投入产出比达1:2.6,标志着稠油开采“以电代汽”取得新突破。这个井组是我国第一个采用SAGD井下大功率电加热启动技术开采稠油的井组。这项技术是稠油原位电加热开采技术的一种。

薄层稠油油藏多组分SAGD物理模拟试验研究

针对S块薄层超稠油油藏原油黏度大、蒸汽吞吐产能低的难题,室内开展了高压二维比例物理模拟试验,研究了SAGD及多组分SAGD蒸汽腔发育规律、生产动态特征及开发效果。试验结果表明,该油藏双水平井SAGD蒸汽腔上升速度快、横向扩展及下降速度慢。生产特点是:产量上升速度快,稳产期短,生产时间短。添加烟道气和降黏剂后,扩大了蒸汽波及体积,延长生产时间1.4a,提高采收率4.3%,最终达60%。

超稠油SAGD开发蒸汽腔形成及扩展规律研究

SAGD蒸汽腔的形成及扩展与油藏压力、注入蒸汽干度密切相关,是超稠油油藏SAGD开发成功的关键。应用数值模拟技术及动态监测手段对直井与水平井组合SAGD蒸汽腔的形成及扩展规律进行研究,确定了蒸汽腔形成及扩展规律:蒸汽腔形成于注汽井点,初期腔体较小,横向扩展较快;连续注汽时,蒸汽腔纵向扩展速度逐渐加快并超过横向扩展速度,蒸汽腔下部横向扩展最慢。根据蒸汽腔的形成和扩展规律对蒸汽腔进行系统分析,确定了SAGD泄油通道的2种形式,为辽河油区SAGD试验过程中的动态调整提供了依据,同时也为辽河油区未来SAGD规模实施打下了坚实的理论基础。

超稠油油藏直井与水平井组合SAGD技术研究

辽河油田曙一区杜84块兴隆台油层兴Ⅵ组为厚层块状超稠油油藏,50℃下脱气原油黏度大于100Pa.s。针对该油藏的地质特征、原油性质与开发现状,分析了直井与水平井组合蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术的适应性,在现有直井已吞吐多个周期、地层压力已大幅下降的情况下,应用数值模拟技术研究了直井与水平井组合SAGD技术的水平井部署方式并对SAGD注采参数进行了优化。研究结果表明,直井与水平井组合SAGD技术是杜84块兴Ⅵ油层组超稠油油藏蒸汽吞吐后的有效接替技术,可提高原油采收率30%,累计油汽比可达到0.296。最佳的布井方式为水平生产井在两排垂直井中间,且位于侧下方,垂向距离为20m,水平井段长度为280m;井底注汽干度必须大于70%,且生产井排液速度必须与注汽井注汽速度相匹配。

夹层对SAGD开发效果影响研究

针对油藏内部夹层影响SAGD开发效果的问题,运用分类分析、正交实验设计、数值模拟等方法,确定了夹层影响SAGD开发效果的主控因素及其影响程度。研究表明:夹层影响热连通,阻碍蒸汽腔的发育,进而降低了SAGD前期到中期采油速度;夹层与注采井的相对位置关系对SAGD生产效果影响显著;无泄流通道情况下,夹层影响SAGD开发效果的主控因素是夹层沿水平井方向发育的长度或者夹层所处位置离注汽井的距离;井间夹层长度达到水平井长度40%或注汽井上方夹层在注汽井上方3 m以内,采油速度降低40%以上。可利用直井辅助注汽的方式扩大蒸汽腔发育体积,提高SAGD采油速度。研究成果对夹层发育的超稠油油藏实施SAGD开发具有指导意义。

注氮气改善SAGD开发效果(SAGP)作用机理解析

注N2改善SAGD开发效果(SAGP)的作用机理,亟待全面了解和深度认识。通过对双水平井SAGD、直井与水平井组合"SAGD"两种前沿稠油热采方式的技术优势与局限性的解析,阐述了SAGD生产过程中,加注N2的时机、方式、注汽量,对SAGD开发效果的影响作用。N2在油层顶部形成了隔离层以后,能够节省SAGD生产过程中蒸汽的注入量和减少蒸汽的热损失;但是,如果注入N2的时机过早,将扼杀SAGD技术优势的发挥。所取得的认识,对于现场有效实施,具有指导意义。

辽河油区热采稠油Ⅱ、Ⅲ类储量蒸汽驱、SAGD长远规划及先导试验部署

目前辽河油区稠油主力生产区块已相继进入蒸汽吞吐的中后期,适时进行开发方式转换是改善开发效果提高采收率的必由之路。从辽河稠油开发方式转换的前景及潜力分析入手,对全油区将来占主导地位的蒸汽驱及SAGD方式进行了整体部署与规划。在总结已成功开发方式的基础上,选择有代表性的区块进行开发方式转换试验的设计部署,该项研究将对辽河油区稠油油田的长远发展起到重要的指导作用。

重18井区J_3q_3层夹层分布对SAGD开发效果的影响

夹层的存在影响蒸汽腔的垂向扩展以及泄液,从而影响SAGD的开发效果。根据风城油田重18井区SAGD区J3q3储层夹层的电性、物性特征对其进行了划分,识别出夹层的物质组成,并进一步确定了夹层的分布范围。通过数模研究,分析了不同夹层位置和展布范围对SAGD生产的影响,注汽井上方夹层可导致蒸汽腔垂向发育减缓,注汽井和生产井井间夹层可导致无法形成有效泄液通道。与动态实例结合,证实了井间夹层对生产的影响大于注汽井上方夹层。该研究为SAGD效果分析、井位部署、措施制订等提供了技术支撑。

SAGD过程注氮气改善开发效果实验研究

针对辽河油田先导试验区蒸汽辅助重力泄油(SAGD)过程热损失严重的情况,根据SAGD物理模拟的相似准则将该试验区的一个实际SAGD井组转化为物理模型,进行了SAGD比例物理模拟实验,并在SAGD实验过程中注入蒸汽与氮气混合气体,得到了其开发指标的变化规律。研究结果表明:在SAGD过程添加氮气后,蒸汽腔的横向扩展加快,垂向扩展减缓;在SAGD的注入蒸汽中添加氮气能减少蒸汽注入量,增大热效率,提高油汽比,改善蒸汽辅助重力泄油的开发效果;SAGD过程一开始就注入氮气能得到更好的经济效益。

风城SAGD水平井均匀配汽工艺研究与应用

双水平井SAGD水平段长度通常比常规热采井水平段更长,SAGD生产过程注采水平井间易出现水平井段局部汽窜、动用不均匀情况,影响了SAGD井组开发效果并增大了调控难度。为了提高水平井段动用均匀程度,建立了水平井等质量出流理论模型并设计了均匀配汽管柱。该工艺在风城SAGD先导试验现场应用取得了显著效果,对SAGD推广应用具有重要意义。

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。