SAGD井微压裂施工参数优化研究

针对风城油田双水平井SAGD微压裂启动施工实施效果差异较大的问题,利用ABAQUS有限元分析软件,基于Drucker-Prager屈服准则和Kozeny-Poiseuille方程表征油砂力学特性和形变过程孔渗动态变化,建立微压裂启动数值模拟模型,运用单因素法研究提压方式、注入压力、井间压差等施工参数对施工效果的影响。结果表明:储层物性较好的井组提压方式采用连续稳压的方式,物性较差的井组采用分阶段逐级提压的方式;注入压力比最小主地应力高0.5~1.0MPa左右,且注汽井压力比生产井压力高、井间压差为0.5MPa最优。现场应用表明,按照优化参数施工的井组比未优化井组的水平段微压裂启动均匀性好,未出现井间局部连通现象,转SAGD生产阶段后水平段动用程度可达100%,优化效果显著。     

风城SAGD油砂微压裂扩容效果评价方法研究

利用疏松油砂在一定有效围压作用下发生扩容现象的特征,现场采用注热流体对油砂进行微压裂技术,以促进井筒附近油砂发生扩容现象,快速建立SAGD注采水平井井间水力连通通道。该技术可以明显缩短SAGD预热周期,节约蒸汽用量,大幅降低开发成本。而目前尚无一种有效的方法评价油砂在该技术实施后的扩容效果。根据油砂微压裂扩容机理,建立表征油砂扩容过程的水力连通系数和扩容半径两个新的概念,并提出相应的计算方法。现场应用表明,该方法可对油砂微压裂扩容分析提供一种量化评价手段,具有较强的实用性。     

新疆风城油田SAGD井挤液扩容效果影响因素评价

新疆风城油田陆相稠油油藏主要采用蒸汽辅助重力泄油（SAGD）方式开采,但由于储层非均质性强、渗透率低,导致SAGD井预热周期长,使得蒸汽成本高,产出液处理困难,为此,提出了SAGD井挤液扩容储层改造技术和改造效果预测方法,分析了岩石物理性质、油藏几何参数和挤液施工排量等3类因素对扩容效果（表征为连通系数）的影响;并在这3类因素作用的92个有限元算例的基础上,建立了快速预测SAGD井挤液扩容连通系数的快速分析图版。风城油田3口SAGD井应用图版预测了连通系数,结果表明,预热周期的缩短幅度与连通系数呈较好的正相关性。研究认为,连通系数预测图版为现场施工时优化挤液压力和排量、进一步缩短SAGD井的预热周期提供了一种高效快捷的评价方法。      

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。     

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。     

风城陆相超稠油油砂微压裂扩容机理实验研究

风城陆相超稠油油藏非均质性强且原油黏度高，SAGD 开发普遍存在循环预热周期长的问题。采用微压裂技术可缩短预热周期，由此需要掌握储层在其实施过程中的扩容机理及规律。通过选取风城代表性油砂岩心，进行了岩石力学实验研究，分析了岩心的关键力学参数、剪胀和张性扩容机理。研究发现，风城陆相油砂质地疏松，剪胀角远小于加拿大阿尔伯塔海相油砂，其力学参数和扩容程度受泥质和油质含量的影响；在近井壁地带，围压越小，孔压越大，剪胀扩容量越大；而远井壁地带的剪胀扩容量非常小。张性扩容可通过减小围压和增大孔压2 种方式产生，且塑性强的油砂在张性扩容时产生明显的塑性体应变。综合分析可知，现场微压裂成功的关键在于均匀提压注水并扩大其波及范围。     

非均质超稠油油藏双水平井SAGD布井方式研究

超稠油油藏的储层非均质性对SAGD(蒸汽辅助重力泄油)开发效果影响较大,尤其当储层内发育形态各异的夹层时,将对蒸汽腔的发育起到不同程度的阻挡作用,造成蒸汽腔发育迟缓。以国内某油田Z1区块储层特征为基础,通过数值模拟研究了非均质油藏不发育夹层、夹层位于SAGD井对上方以及夹层位于SAGD井对之间这3种情况下的布井方式,详细论述了储层非均质性对SAGD布井的影响,确定了非均质油藏SAGD布井的渗透率下限、夹层闭合度上限,并通过SAGD开发现场跟踪实例对布井方式进行了验证。     

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3m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。     

倾斜泥质夹层对SAGD开发效果的影响

以加拿大长湖油田McMurray组油砂储层为研究对象，利用数值模拟方法，对注采井组井间的倾斜泥质夹层进行表征，模拟对比了倾斜泥质夹层的倾斜角度、夹层间距、延展长度对蒸汽辅助重力泄油（SAGD）开发效果的影响。研究表明，注采井间的倾斜泥质夹层(IBIP)对SAGD生产指标影响较大，在夹层间距20~40 m IBIP型的模型中，夹层倾斜角度越大、间距越小、延伸长度越长，则产量高峰时间越推迟滞后，产油峰值越低，累积产油量逐渐增大。夹层间距大于40 m的IBIP型的模型，倾斜角度越大、间距越大、延展长度越短，则产油高峰时间会提前，产油峰值降低。因此在倾斜角度3°、夹层间距40 m、延伸长度12 m处达到整体日产油峰值最高值；在倾斜角度8°，夹层间距20 m处达到整体最终累积产油量最高值。研究结果可指导下一步双水平井SAGD井位部署。     

快速均匀启动技术改善蒸汽辅助重力泄油预热效果

预热效果对蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发井组的见产速度和生产效果均有直接影响,研究高效的预热方式对提高SAGD开发效果有重要意义。以现场快速均匀启动试验为例,采用数值模拟方法揭示了快速均匀启动技术的高压扩容机理,并优化了快速均匀启动操作压力。研究结果表明:通过在注采井间形成高孔隙度、高渗透率和高含水带,可以加速蒸汽与岩石之间的热对流,从而实现双水平井井间快速均匀热连通;快速均匀启动存在最佳操作压力,该压力与油藏地应力及岩石变形特征相关。进一步结合现场生产动态数据,分析了快速均匀启动技术的实施效果。分析结果表明,实施快速均匀启动井组的预热天数明显减少,预热阶段节省了蒸汽注入量,转生产后早期生产效果有显著提高,对指导稠油油藏SAGD高效开发具有重要意义。     

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。     

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。     

超稠油溶剂辅助SAGD启动技术油藏适应性研究

针对双水平井SAGD常规蒸汽循环预热启动存在的蒸汽预热降黏慢、循环预热时间长、蒸汽消耗量大、井间动用不均衡等问题,采用室内实验和数值模拟相结合的方法,对溶剂辅助SAGD预热启动技术的原理与适用性进行了研究。研究结果表明:溶剂辅助SAGD具有缩短预热时间、减少蒸汽用量、实现井间均匀连通的效果,适用于水平段井间渗透率不小于500 mD、含油饱和度不小于60%、50℃原油黏度为2.0×10⁴~10.0×10⁴mPa·s的超稠油油藏。形成的油藏筛选条件为其他稠油油藏开展溶剂辅助SAGD启动技术提供了筛选依据。     

浅层超稠油水平井微压裂扩容技术及应用

针对新疆油田F油田齐古组非均质油藏驱泄复合井网加密水平井与老井不均匀连通的问题,从改善水平段井筒周围渗流条件出发,提出水平井微压裂扩容改造技术。通过室内岩心实验、地质力学有限元模拟及热采数值模拟技术,分析了微压裂扩容技术的可行性及扩容后储层变化特征。结果表明:储层石英含量高,黏土矿物含量低且孔隙结构发育,有利于注水扩容改造;稳定提压过程中扩大挤注液的波及范围,进而降低周围储层有效围压,可大幅提升扩容改造程度;扩容后储层纵向位移量和孔隙度增大幅度明显优于横向,有助于上下注采井连通。微压裂扩容后经过5周期吞吐预热,油井间可快速建立热连通,预热期间周期产油、油汽比明显提升,且水平段动用程度大幅改善。研究结果可为提高驱泄复合井网的注采井间连通性提供借鉴。     

页岩夹层及压裂裂缝对蒸汽辅助重力泄油蒸汽腔扩展的影响

为了研究储层非均质特征对SAGD蒸汽腔扩展的影响,通过顺序指示模拟方法（SISIM）建立了不同页岩夹层分布模式,基于油藏数值模拟定义了“上部蒸汽腔分数”、“下部蒸汽腔分数”、“总蒸汽腔分数”的概念,研究了不同页岩夹层分布模式和压裂裂缝形式对SAGD蒸汽腔扩展的影响。研究结果表明:随着地层内页岩夹层发育的增多,页岩夹层对蒸汽腔扩展的限制作用增强,并呈现出蒸汽腔垂向扩展减弱而水平方向扩展增强的趋势;不同页岩概率下总蒸汽腔分数与采收率呈现较好的线性函数关系;压裂裂缝能改善SAGD蒸汽腔扩展和开发效果,垂直裂缝通过扩大蒸汽腔垂向发育高度加快了SAGD泄油速度,开发效果好于水平裂缝;移位垂直裂缝可以降低垂直裂缝导致的注采井间蒸汽窜流,蒸汽腔扩展及开发效果都好于垂直裂缝。     

非均质储层内夹层对SAGD开发的影响及技术对策

风城油田SAGD开发区夹层广泛发育,严重影响生产效果,亟需制定技术对策,减轻夹层对开发带来的影响。在夹层精细表征基础上,结合夹层与水平井的关系,深入总结夹层分布模式;采用生产动态分析和数值模拟敏感性分析方法,分析了夹层对SAGD注采动态及蒸汽腔发育的影响;根据夹层渗透率、极差和夹层半径建立了夹层的遮挡界限,并提出针对夹层的技术对策。结果表明,夹层对蒸汽腔扩展的影响可分为3类:Ⅰ类为蒸汽无法突破的夹层;Ⅱ类为严重阻碍蒸汽腔发育的夹层;Ⅲ类为对蒸汽腔发育有影响的夹层,后期可以突破。针对夹层影响,提出通过优化井网井型,引入新的增产机理强化泄油的对策。以此形成的直井辅助SAGD、双层立体井网SAGD和鱼骨注汽井SAGD三种提高采收率技术现场应用效果显著,可有效克服和减轻夹层影响,进一步提高SAGD采收率。     

SAGD井挤液扩容对循环预热及生产的影响

SAGD井挤液扩容储层改造技术已经在新疆油田得到广泛应用，显著缩短了预热周期，降低了经济成本和环境压力；然而，如何评价挤液扩容对后期循环预热和SAGD生产的影响目前仍不清楚。针对该问题，首先采用有限元方法计算某SAGD井挤液扩容引起的储层变形，其次采用CMG分析基于扩容后的储层模型的SAGD预热及生产情况，并对比未采用扩容的情况，评价了挤液扩容的作用效果。研究表明，储层挤液扩容后，在扩大蒸汽注入空间和增强注入水与蒸汽之间的热对流的共同作用下，可以大幅缩短循环预热周期，略增大最终产量。地质力学有限元计算和油藏数值模拟相结合的分析方法能为现场优化挤液施工提供工程指导。     

SAGD井挤液扩容水力波及范围模型

风城油田陆相稠油油藏广泛采用蒸汽辅助重力泄油（SAGD）方式开采,由于储集层非均质性强、渗透率低,目前现场采用挤液扩容方式改造储集层,以缩短SAGD井预热周期。为了定量评价改造区域的形状,提出基于挤液扩容水力波及范围的可注性系数和挤液渗透率的概念和计算方法,推导了单口和两口水平井挤液扩容水力波及范围的解析解,最后应用模型对现场挤液施工的效果进行了预测,并结合有限元计算结果进行了检验。研究表明,所研究储集层的可注性系数为0.27~0.30,双井注水系统的水力波及半径和面积均随两井间距、水的有效渗透率、水平段长度和定排量施工条件下的注入压力增加而增加,随注入液黏度增加而减小。现场SAGD井挤液施工过程中需要尽量降低注入液黏度,在稳定排量的同时,逐步增加注入压力和近井地带的储集层渗透率,以优化挤液扩容效果。     

油砂SAGD蒸汽腔扩展厚度界限实验

蒸汽辅助重力泄油（SAGD）是一种高效开发稠油的热采技术。针对加拿大长湖油田原油黏度大，砂泥互层状隔夹层渗透率低、厚度大，隔夹层上方原油动用难度大等问题，进行了不同渗透率、不同温度下的稠油启动压力梯度室内实验，分析原油在重力作用下通过隔夹层的可行性。在此基础上，开展了3组SAGD二维物理模拟实验，研究了砂泥互层状隔夹层厚度对SAGD蒸汽腔扩展及生产效果的影响，确定砂泥互层状隔夹层条件下SAGD蒸汽腔扩展厚度界限。结果表明：在油砂开采过程中，稠油在隔夹层中的流动存在启动压力梯度现象，只有当隔夹层上方地层中的温度达200 ℃以上，原油黏度降至8.966 mPa·s以下，隔夹层上方的原油才能单纯依靠重力作用开始流动；随着地层中砂泥互层状隔夹层厚度增大，蒸汽腔呈现纵向扩展减弱、横向扩展增强，蒸汽突破隔夹层能力减弱的趋势。砂泥互层状隔夹层渗透率为50 mD，厚度低于6 cm时，蒸汽突破隔夹层，隔夹层上方原油能得到部分动用。     

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。