厚层块状稠油油藏平面火驱技术研究与实践

辽河油田G块为特深层、厚层块状普通稠油油藏,历经23a的蒸汽吞吐开发,已经进入开发后期,迫切需要转变开发方式提高油藏采收率。前期研究结果表明,火驱是该块最佳的开发方式。针对该块油层巨厚、地层倾角大、存水率高的特点,对火驱井网选择、燃烧方式、注采配置关系及操作参数进行了优化设计,并对开展的火驱先导试验进行综合评价,认识目前火驱燃烧状态、燃烧前缘推进规律以及油井受效特点,并分析了厚层油藏火驱存在的主要问题以及下步的攻关方向。该研究可为厚层块状稠油油藏火驱开发提供一定的技术借鉴。     

辽河油田火驱开发技术进展

辽河油田稠油油藏具有埋藏深、油品类型多等特点,为探索稠油油藏注蒸汽开采后期的有效接替技术,通过开展室内物理模拟和现场试验,研究了注蒸汽开发后火驱开发中深层—特深层层状、厚层块状、水淹稠油油藏以及浅层低渗透稠油油藏等不同油藏类型的可行性,形成了针对不同类型油藏的火驱储层描述技术、室内物理模拟实验技术、油藏工程设计技术、采油工艺技术、开发效果评价技术等,火驱开发油藏的采出程度大大提高,有效缓解了产量递减。该文论述了辽河油田火驱技术探索历程,对不同类型油藏火驱开发配套技术进行了系统总结。研究成果可为辽河油田及同类型稠油油藏火驱开发提供借鉴。     

注蒸汽后期稠油油藏火驱配套工艺矿场试验与认识

为了探索注蒸汽后期稠油油藏转火驱技术的可行性,研制了电加热点火器及配套工具,实现了油层高温点火;通过火线前缘监测、产出气体组分监测和耐高温井下温压监测手段判断燃烧状态、火线前缘位置和推进方向;建立了直井多相管流温度、压力分布模型,确定了火驱生产制度和生产方式,研制了配套防气工具,形成火驱举升工艺;根据火驱不同生产阶段,注气井和生产井腐蚀特征,模拟井下工况开展了室内氧腐蚀和酸性气体腐蚀试验,掌握了管材腐蚀特征,确定了注气井、生产井的防腐工艺。现场试验表明,该技术能满足火驱生产需求,也证实了注蒸汽后的稠油油藏转火驱的可行性,为同类油藏转火驱技术提供了技术支持。     

稠油油藏注蒸汽开发后期转火驱技术

通过室内一维、三维物理模拟实验和油藏数值模拟,系统研究了稠油油藏注蒸汽后期转火驱开发的机理和相关油藏工程问题。研究表明:注蒸汽后期地层次生水体的存在会降低火驱燃烧带峰值温度、扩大热前缘波及范围,其干式注气过程同样具有湿式燃烧的机理,由次生水体造成的高含水饱和度对单位体积地层燃料沉积量、氧气消耗量等燃烧指标影响不大。三维物理模拟实验火驱最终采收率可以达到65%,火驱过程中有明显的气体超覆现象,油层最底部存在未发生燃烧的结焦带,但结焦带中大部分原油已被驱扫,剩余油饱和度低于20%。结合稠油油藏注蒸汽后期的储集层特征和现有井网条件,对火驱驱替模式、井网、井距和注气速度等进行了优化,并筛选了点火、举升、防腐等关键工艺技术。研究结果应用于新疆H1井区火驱矿场试验中,目前矿场试验初见成效。图10表4参20     

水淹稠油油藏火驱开发受效特征研究

为明确水淹油藏蒸汽吞吐后提高采收率的可能性,从火驱开发机理入手,开展物理模拟和数值模拟研究,建立强、弱两大类水淹模型,揭示水淹油藏火驱增压排水开发机理,依据产出流体变化规律及火驱燃烧指标等评价参数,建立判别标准,将水淹油藏火驱划分为4个阶段,厘清了水淹油藏火驱开发规律。研究结果表明,水淹稠油油藏火驱具有增压排水、排水时间长、点火时间长、注气需求高、放热量高、产油峰值高、降黏效果好等开发特点。该研究成果在辽河油田锦91块成功实施,火驱受效特征明显。该研究对边底水或水淹稠油油藏高效开发具有技术指导意义。     

芳烃化合物在稠油火驱室内实验中的指示作用

火驱是否实现高温氧化是评价稠油油藏火驱开发效果的技术难点之一,为了认清火驱开发过程中原油化学性质的变化规律,采用室内三维物理模型开展了稠油火驱实验,并对火驱高温氧化后的原油开展芳烃气相色谱—质谱方面的研究。火驱后原油中萘系列、菲系列以及稠环芳烃相对含量增加,三芳甾烷相对含量降低;火驱过程中萘系列化合物与菲系列化合物均容易发生脱甲基、甲基迁移以及甲基取代反应,并且β构型萘与菲化合物的热稳定性要明显好于α构型;由于4-甲基二苯并噻吩与1-甲基二苯并噻吩热稳定性的差异,可以用其相对含量的变化和谱图分布特征判断火驱是否高温氧化;稠环芳烃中蒽可以作为火驱高温氧化的标志物,苝/苯并[e]芘、荧蒽/芘、蒽/菲比值的变化也是指示火驱高温氧化的良好指标。原油中芳烃化合物的变化特征与特征性标志物可以作为火驱过程中指示燃烧状态的良好指标,为稠油火驱燃烧状态的判识提供支持。      

注蒸汽开发后油藏火驱原位制氢可行性

针对注蒸汽开发后油藏中火驱原位制氢技术的可行性问题,通过燃烧管实验,开展了含水饱和度对稠油原位制氢效果的影响研究。结果表明：水的存在增强了对流传热效应,为碳氢化合物中C—C和C—H的断裂提供了高温环境;并促进了稠油水热裂解、焦炭气化、水汽变换等可逆反应向制氢方向移动,提高了制氢效果。在含水饱和度为24.58%时,温度最高达715.1℃,氢气体积分数最高为1.03%。研究结果验证了注蒸汽开发后稠油油藏火驱原位制氢的可行性,该研究对提高稠油火驱原位制氢效果具有重要参考价值。     

深层稠油油藏多层火驱关键参数优化设计研究

辽河油田D块为深层薄—中互层状稠油油藏,历经20多年蒸汽吞吐开发,目前处于蒸汽吞吐开发后期,油藏压力低,周期产油低,油汽比低,亟待开发方式的转换。前期研究结果表明,该油藏转火驱开发相对其他开发方式经济有效。根据该块油藏埋藏深、薄互层状、非均质性强的地质特点,建立三维数值模型,对火驱开发井网、燃烧方式、注采井配置关系等火驱关键参数进行优化设计研究。现场先导试验后,取得了较好的开发效果,有待于进一步扩大试验规模。该研究对同类油藏的火驱开发具有一定的借鉴作用。     

稠油油藏蒸汽吞吐后转火烧油层适应性研究

结合火驱特点分析了稠油油藏蒸汽吞吐后的温度、压力、流体及储集层特征及其对火驱的利弊,重点对蒸汽吞吐后火驱油藏的筛选以及火驱过程决策控制问题进行了探讨,提出了考虑相关特点的油藏筛选函数,讨论了注蒸汽后水平井火驱的动态特点。利用能量守恒研究了含水饱和度与火驱前缘温度之间的关系,得出蒸汽吞吐后转火驱开发方式不需要转入湿式燃烧的重要结论。结合火驱试验数据讨论了蒸汽吞吐后的复杂气窜通道对火驱前缘推进的影响及其控制因素。研究认为,蒸汽吞吐后期油藏转火烧油层开采是可行的。     

厚层稠油油藏火驱射孔层段优化探讨

火烧油层(火驱)技术已成为辽河油田稠油油藏蒸汽吞吐后主体接替技术之一,目前主要应用于厚层块状普通稠油油藏、薄互层状普通稠油油藏以及超稠油油藏厚层油藏在火驱过程中火线超覆严重,影响了火驱开发效果。重点针对制约火驱开发效果的注采井射孔技术进行研究探讨,通过室内物理模拟研究认识了厚层火驱二次燃烧现象,通过现场测试及数值模拟认识了厚层油藏平面及纵向火驱动用状况,并应用数值模拟和油藏工程方法对厚层常规火驱、重力火驱注采井射孔层段进行了优化设计,提出了不同火驱方式注采井射孔优化方案。该研究可为厚层稠油油藏火驱开发提供一定的技术借鉴。