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。     

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。     

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。     

边底水稠油油藏火驱开发技术

为了解决稠油火驱开发技术在油藏水侵入后热效率低且火线无法形成和扩展的问题,以辽河油田J1块为例,对边底水油藏转火驱开发技术进行了研究。主要通过室内物理模拟及数值模拟研究,揭示了水侵油藏实施火驱开发具有抑制边底水、湿式燃烧等作用机理,验证了技术的可行性,并通过油藏工程计算等方法,结合边底水油藏火驱开发机理,优化了火驱操控参数,初步形成了边底水油藏转火驱设计方法。研究成果为稠油油藏实施开发方式转换储备了新技术。     

厚层块状稠油油藏产量劈分方法研究

针对厚层块状稠油油藏蒸汽吞吐的开发特征，在动态分析以及区块测试资料解释的基础上，深入分析油层动用范围随蒸汽吞吐周期变化的规律，并采取基于油井加热体积的新型产量劈分方法，对油藏的剩余油分布状况进行研究。在辽河油田冷41，块的应用实践表明，该产量劈分方法既符合稠油热采蒸汽吞吐开发方式，又适应厚层块状油藏地质特征。该方法精确、实用，可信度较高，为类似油藏剩余油分布研究提供了一定的借鉴。     

注蒸汽开发后期稠油油藏火驱燃烧特征评价方法

新疆稠油主体开发区已进入蒸汽开发后期,需要转换开发方式,进一步提高采收率,筛选A油藏开展火驱开发技术评价研究。火驱能否保持高温燃烧将会影响油藏开发效果,因此评价火驱燃烧状态显得十分重要。通过化验及进行监测资料分析建立了一套火驱燃烧状态评价方法,结果表明试验区高温燃烧特征明显,这也是国内首次在注蒸汽开发后期稠油油藏开展火驱试验实现高温燃烧。     

多层稠油油藏对向火驱开采方法研究

火烧油层(火驱)已成为稠油油藏重要开采技术之一,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多层超稠油油藏。针对传统热力采油技术中可能存在的生产井附近原油受热差、热能利用率低或产量低等一系列问题,提出了一种对向火驱开采多层稠油油藏的方法。即不同层系的井网火驱注采方向相对,使得不同层系之间的火驱燃烧面运动方向相对,这样可以充分利用相邻层系油层的燃烧热量,提高采收率。以辽河油田杜66区块为例,油藏数值模拟表明,与传统单向火驱相比,采用对向火驱可提高原油采收率4.27%。对其主要影响因素进行参数优选,当注采距离为140 m,井组间距为30 m,注气强度为1 200 m³/m时可实现采出程度最高。该方法适用于多层稠油油藏的热力开采,在稠油热采开发中表现出较大可行性和潜力。     

油藏立体开发探讨

为有效开发辽河油田潜山稀油油藏、隔夹层发育的中深层块状稠油油藏及特深层块状稠油油藏,建立了多段多层水平井叠置、直井注汽平面驱替加水平井垂向重力泄油、叠置双水平井注汽排液加直井采油3种立体开发模型,采用现场测试、物理模拟、数值模拟等技术研究了3种立体开发方式的开发机理。潜山稀油油藏立体开发机理为分段均压作用、垂向重力作用及立体联供作用;隔夹层发育的中深层块状稠油油藏立体开发机理为重力泄油和蒸汽驱作用;特深层块状稠油油藏立体开发机理为重力泄水作用、减少热损失作用和提高采注比作用。辽河油田兴古潜山稀油油藏、杜84块兴Ⅵ油层组中深层块状超稠油油藏、洼59块特深层块状稠油油藏现场试验表明,3种立体开发方式可大幅度增加原油产量、实现油田高效开发。     

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。     

稠油油藏直井侧钻重力火驱开发效果的数值模拟研究

火烧油层作为接替蒸汽吞吐后的稠油开发方式,在厚层稠油油藏中常面临纵向波及效率低、易发生窜槽型燃烧等诸多问题。针对该类油藏的特点及开发历程,提出一种利用已有的蒸汽吞吐开发井网,对采油直井开窗侧钻水平段,变平面火驱为重力火驱的方法。从油藏地质因素和开发工程因素2方面考虑,分析了不同因素对直井侧钻重力火驱开采效果的影响,进一步研究了该方法的内在增产机理,并采用多元线性回归方程建立了采收率与主控因素之间的评价模型。结果表明,直井侧钻重力火驱对于厚层稠油油藏的采收率提高幅度达42%;直井侧钻长度约为井距的1/2时可获得较好的开采效果;建立的采收率评价模型与数值模拟得到的结果吻合度达到85%以上,能够为矿场转换开采方式时机及中长远规划提供一定的指导。     

稠油老区直井火驱驱替特征与井网模式选择

伴随着直井火驱技术在新疆、辽河等注蒸汽稠油老区的成功试验和工业化应用,其提高采收率的潜力正得到广泛认同。通过室内实验、矿场试验和油藏工程等多种方法,系统研究了稠油老区直井火驱的驱替特征。室内实验和矿场取心资料证明,直井火驱具有较高的驱油效率,燃烧前缘波及范围内基本没有剩余油,可实现较高的平面波及系数和最终采收率,是一种后续无需再转换开发方式即可实现大幅度提高采收率的战略性接替技术。基于以上研究,全面论证了面积火驱和线性火驱两种井网模式的开发特点及各自优势,并将研究成果应用于新疆红浅火驱工业化试验方案设计中。研究表明,线性井网具有地面设施建设及管理容易、阶段管理井数少、配套工艺相对简单、燃烧前缘的目的性调控容易实现等优点,面积井网则在降低火驱阶段空气油比、提高油藏总的采油速度、减少地质及油藏管理风险等方面具有优势。火驱井网的选择应重点考虑地质、储层及流体物性、油价、油藏已开发程度等因素。红浅火驱工业化试验方案采用了新、老井组合下改进的线性井网模式,既吸取了线性井网先导试验的经验教训,也借鉴了面积井网的相关优点。     

稠油油藏火烧油层吞吐技术与矿场试验

通过室内物理模拟实验和油藏数值模拟的方法,研究了稠油油藏火烧油层吞吐开发的机理和相关油藏工程问题。研究表明:火烧油层吞吐具有热力降黏、原油裂解改质和烟道气溶解降黏等多重作用机理,火烧油层吞吐开发理念在理论上是成立的。结合火烧油层吞吐面临的油藏特征和转火驱的要求,给出了火烧油层吞吐开发模式的井网设计原则、周期注气量和注气速度的优化方法,并指出了火烧吞吐实施过程中对点火工艺和防腐工艺等关键环节的技术要求。研究结果应用于内蒙M8井区火烧油层吞吐矿场试验中,取得了技术上的成功。该技术适合于深层、超深层以及水敏性等难以注蒸汽开发的油藏。     

基于数值模拟的重力火驱特征分析与调控

重力火驱是中深厚层稠油油藏注蒸汽后重要的接替手段,为明确其波及特征及调控技术,基于辽河油田重力火驱区块相关数据建立了重力火驱数值模拟模型,研究了重力火驱的区带特征、产量变化规律和生产控制条件。研究表明:重力火驱水平井产油主要是由于垂向上流度变大而导致垂向流动;重力火驱的生产动态可以划分为建立腔体连通、横向展布见效、稳定燃烧泄油和突破递减4个典型阶段;按照椭球模型公式可以计算出最低注气速度,2倍理论计算注气量进行生产设计时效果较好;设置一定回压可有效抑制气窜,实现火线均衡扩展,最佳的排注比为1。研究结果为指导重力火驱矿场工程设计提供了依据。     

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     

多层油藏火驱开发模式探讨

针对多层油藏火驱开发过程面临的点火初期井筒内发生燃烧和储层纵向有效动用程度低、油藏动态跟踪和调控难度大等问题,结合室内实验数据、矿场试验数据,运用油藏工程分析方法,明确了火驱的本质特征是高温氧化反应,保证高温氧化的最关键参数是不同阶段注气强度,火驱开发是一种末次采油方式。将上述研究成果应用于多层油藏火驱开发方案设计中,结果表明:多层油藏火驱开发方案应细分开发层系,开发目的层的总厚度应小于30 m,含油层段厚度应小于20 m;开发程序可采用自下而上、逐层上返,通过层间接替实现长期稳产。研究内容对多层油藏火驱开发提高采收率和降低工程风险具有重要意义。     

高升油田厚层稠油油藏吞吐后期火驱开发存在问题探讨

高升油田属于典型厚层块状稠油油藏,至2008年已进入开发后期,平均单井日产油不足1 t,因此于2008年5月开展火驱现场试验,目前已实施高3618和高3两个开发单元共48个井组,5年来通过对火驱开发过程中注采动态跟踪与调控,取得了较好开发效果,但也反应出火线推进不均、掺稀油举升工艺不适应、高温腐蚀等诸多问题,制约着火驱开发效果的进一步提高,为此提出了下步在火驱理论研究和工艺配套方面的攻关研究方向。     

高升油田稠油火驱产气对掺稀油工艺的影响与改进

高升油田稠油火烧油层随着火驱时间的延长,油井产气量大幅度增加,出现油井无法正常掺稀油、抽油泵泵效低等问题,为此开展了相关配套技术研究与试验,提出了适合深层稠油火驱产气治理与控制的技术方法,并取得了良好的应用效果,为下一步深层稠油火驱技术配套提供了依据。     

稠油油藏火驱前后储集层变化定量表征——以辽河油田高3-6-18井为例

火驱是稠油油藏继蒸汽吞吐后提高采收率的技术之一。储集层是决定火驱开发效果的根本因素,而温度是影响火驱储集层变化的主要因素。以辽河油田高3-6-18井为例,通过模拟实验,得到火驱过程中不同阶段的样品,分析了火驱前后储集层的变化,建立了研究区火驱过程中储集层变化模式。研究表明：结焦带的储集层物性较差,Fe（OH）₃沉淀物、CaCO₃沉淀物和沥青质沉积堵塞孔喉,长石向黏土矿物转化,同时生成大量的硅质胶结物,破坏了粒间孔与粒内溶孔,使孔隙度和渗透率降低,物性变差;燃烧带和已燃带的储集层物性较好,Fe（OH）₃和CaCO₃沉淀物分解、沥青质沉积的裂解,使孔喉增大,黏土矿物的烧结作用使高岭石向蒙脱石、伊利石转化,同时存在蒙脱石向伊利石的转化,使以黏土矿物为主的粒间填隙物发生不同程度的体积收缩,颗粒和填隙物之间产生裂缝,并随温度升高,裂缝会明显加宽,孔喉增大且连通性变好,孔隙度与渗透率升高。