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。     

SAGD井挤液预处理储层扩容效果预测

新疆风城陆相超稠油油藏黏度高、非均质性强,SAGD开发普遍预热周期长。在注蒸汽预热前对储层挤液扩容可有效缩短预热周期,降低经济和环保成本。为了优化设计挤液方案,首先需要预测储层的挤液扩容效果。基于前期岩石力学实验结果,采用Drucker-Prager本构模型,针对风城油田重1区某SAGD井的挤液过程进行了流固耦合有限元分析,获取挤液后的地层孔隙压力、孔隙度、垂向应变、米泽斯应力和等效塑性应变的分布。研究发现,压差导致注入液向储层纵深渗流,储层产生垂向抬升,地层孔隙压力和孔隙度均呈以注采井为长轴的半椭圆状分布。储层以孔隙弹性的张性扩容为主,导致塑性体应变的剪胀仅发生在紧贴筛管处。研究成果不仅能为优化挤液方案提供理论指导,还能为预热和生产阶段的油藏数值模拟提供扩容后的地质力学参数。     

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。     

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%.     

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。     

直井辅助SAGD扩容及地质力学-热采耦合数值模拟

针对非均质油藏双水平井SAGD扩容启动后水平段动用不均匀的问题,从改善渗流条件和优化驱动机理两方面出发,提出直井辅助SAGD水平井扩容启动的复合扩容新工艺.通过地质力学有限元方法与热采油藏数值模拟模型的耦合,分析了疏松砂岩地质力学扩容储层物性参数及流体流动行为变化,预测了采用新工艺扩容后注蒸汽热采开发效果.研究结果表明...     

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。     

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。     

双水平井蒸汽辅助重力泄油注汽井筒关键参数预测模型

依据普通水平井注蒸汽井筒内参数预测模型,结合双油管质量流速耦合计算,推导出SAGD循环预热及生产过程中,不同管柱结构组合条件下注汽井筒内蒸汽流动的质量守恒、能量守恒及动量守恒方程,建立了双油管注汽井井筒沿程参数计算模型。利用该模型对某SAGD注汽井循环预热过程中井筒内沿程温度、压力等参数进行了计算,结果与现场监测结果吻合,证明了模型的准确性。利用该模型计算得出现有管柱结构下SAGD循环预热阶段最低注汽速度为60 t/d,注汽井最大水平段长度为564 m;针对现有管柱结构在SAGD生产过程中为两段式配汽,A点存在段通及点窜风险等缺点,对现有水平段内的长、短油管组合进行了优化,优化后的短油管下入水平段A点后150 m、长油管下入水平段B点,数值模拟结果表明,采用优化后管柱结构组合,在SAGD生产阶段可实现三段式配汽,有效降低了A点段通及点窜风险。     

油砂多分支水平井SAGD开发规律数值模拟研究及现场开发效果评价

储层非均质性对应用蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD）的井对开发效果影响很大,在复杂的储层条件下难以确保蒸汽腔的均匀发育,单井对开发效果受限。针对加拿大麦凯河区块油砂项目SAGD开发过程中存在的储层非均质性强、地质条件复杂、泥披层遮挡导致的蒸汽腔发育受阻、发育不均匀,从而造成单井峰值产量降低、采收率降低的问题,提出了不同井型上倾多分支井技术,采用数值模拟和现场动态分析方法,探索了蒸汽腔穿过泥披层发育、加热后冷凝油穿过泥披层遮挡进入生产井井筒的方法,准确认识了不同井型多分支井的蒸汽腔发育情况并评价了其开发效果。通过构建机理模型,设计了4种注汽井与生产井组合方案,采用现场实际操作参数进行模拟,对生产动态、剩余油分布、蒸汽腔发育、水平段动用等情况进行了分析,总结出多分支水平井在复杂储层条件下的生产规律;通过对现场投产井开展生产动态分析,评价了多分支井SAGD开发效果,对比了不同井型开发效果差异。结果显示：采用多分支井设计可明显增加有效进尺,促成了注汽和泄油的优势通道,提高井对注汽能力,增大蒸汽腔的波及体积,井对峰值日产油水平提高,在一定程度上解决了泥披层的遮挡问题;在实际现场生产中,多分支生产井...     

超稠油非均质油藏直井-水平井SAGD精细化调控研究

针对风城油田重32井区齐古组超稠油油藏吞吐后期开发效果变差,转直井-水平井SAGD阶段精细调控不合理等问题,建立了先导试验区非均质油藏数值模型,对转SAGD后注采参数进行了优化。模拟结果表明,直井-水平井SAGD合理开发技术参数为：注汽速度为50t/d,井底蒸汽干度大于0.7,采注比为1.2,注汽方式为直井复合汽驱。将生产井分为见效井、见反应井、不见效井、汽窜井,对应治理措施为正常生产、调参提液、吞吐引效、控制关井。试验区转SAGD分类治理后,日产油量由69t/d升至128t/d,阶段油汽比由0.11升至0.21,大幅提高了开发效果。研究成果可有效指导超稠油非均质油藏开发现场精细化调控,对同类油藏直井-水平井SAGD开发具有重要的借鉴意义。     

提高兴Ⅰ组双水平井SAGD循环预热效率研究

SAGD循环预热阶段效率是影响SAGD开发的关键因素之一,其效果决定着注汽井与生产井之间的热联通效果以及蒸汽腔的初始发育状态。针对辽河油田杜84块兴Ⅰ组双水平SAGD试验区中的井组在循环预热阶段普遍存在的热连通差以及水平段动用不均衡等问题,分析循环预热影响因素的基础上,对循环预热管管柱结构进行优化处理,确定了环空压力操作参数,并对辽河油田兴I组试验区的两组双水平井进行优化后效果对比。结果表明:在操作参数为注汽速度80~100 t/d、井底蒸汽干度>75%、操作压力4.5~6.0 MPa、有效循环预热时间为120~140 d的条件下,优化预热管柱后的双水平井组整体预热周期缩短,热连通长度和连通均匀度明显增加,提高了循环预热效率。     

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。     

双水平井SAGD间歇式吞吐强化扩腔技术

强非均质储层条件下,超稠油双水平井SAGD开发中普遍存在注采井间窜扰、水平段动用不均匀、蒸汽腔规模小且扩展缓慢等问题,导致SAGD井组长期处于低产、低效状态。为了改善开发效果,提出双水平井SAGD间歇式吞吐强化扩腔技术策略。以新疆风城油田M区实际井组为例,采用数值模拟对吞吐操作方式、注采参数、转轮时机等关键参数开展了系统研究。研究结果表明,采用注汽井注汽(生产井关井),焖井后生产井采油(注汽井关井)的方式,在合理注采参数条件下,间歇式吞吐能有效改善开发效果,采收率达53.8%。SAGD间歇式吞吐强化扩腔技术主要作用机理为:(1)吞吐期间注汽井高速注入,蒸汽热损失减少;(2)注汽时消除了汽窜和压差影响,有助于扩大蒸汽波及和动用较差区域;(3)注汽期间重力泄油持续进行,建立的液面在开井生产时能有效防止汽窜,实现高效泄油。采用该技术在风城M区开展了2井组试验,措施后日产油水平提高了1.5 t/d,且生产稳定,研究成果为同类油藏改善开发效果提供技术参考。     

风城SAGD微压裂扩容启动数值模拟及应用

风城SAGD开发普遍存在启动周期长、蒸汽消耗量大的问题。采用微压裂扩容启动技术可大幅缩短启动周期,经济效益显著。利用ABAQUS有限元软件,综合考虑油砂力学本构特性和油砂扩容过程孔渗动态变化,分析了不同渗透率和不同夹层位置储层的SAGD井组微压裂扩容过程。结果表明:通过微压裂扩容,渗透率越大的储层井间更容易快速建立连通,且孔渗增加的范围越大,有助于提升施工后转蒸汽循环的预热效果;夹层及被夹层所隔挡的区域,孔渗基本没有改变,若注压条件不能突破井间夹层,则通过微压裂扩容也难以快速建立井间连通。与现场实例结合,证实了渗透率和井间夹层对微压裂扩容施工效果的影响。建立的模型和方法可用来评价施工效果和优化施工参数。     

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。     

边顶水超稠油油藏SAGD蒸汽腔描述及调控对策

受油藏非均质性影响,无隔夹层边顶水的巨厚块状超稠油油藏SAGD蒸汽腔纵向发育不均衡,存在边顶水下泄风险。针对该问题,通过对辽河油田杜84块SAGD蒸汽腔的精细描述,立体刻画了蒸汽腔空间展布特征,并通过数值模拟对SAGD井组停止注汽、降低注汽量、间歇注汽、注非凝析气4种调控方式进行优化对比,论证不同开发方式对蒸汽腔扩展的影响,提出了SAGD蒸汽腔均衡调控对策。结果表明:4种调控方式均可抑制汽腔继续向上扩展,其中,间歇注汽更易于均衡汽腔,节约蒸汽用量,延长开发期,且具有油汽比高,净产油量高的生产特点。该研究对SAGD汽腔描述及控制技术具有技术指导意义。     

风城超稠油双水平井蒸汽辅助重力泄油开发试验

风城油田超稠油黏度大、埋藏浅,常规开采难度大,采出程度低。借鉴国外类似油藏开发的经验,结合油藏自身特点,运用双水平井蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发技术,建立了重32、重37井区SAGD试验区。在实际生产中由于循环预热压差控制和管柱结构不合理,导致水平段连通性差,动用程度低,极易汽窜,生产波动大。为了提高开发效果,以强化精细地质研究为前提,应用三维地质建模研究储集层物性及隔层空间分布,精细认识油藏地质特点;对SAGD循环预热阶段进行总结梳理,认识到预热阶段核心调控技术是压差控制;在SAGD生产阶段,保证汽腔供液能力、注汽和采出三者的动态平衡是关键,对整个试验区不断探索、分析和总结,逐渐形成一套成熟的SAGD开发调控技术。     

加拿大M区块浅层油砂SAGD开采盖层稳定性研究

高温条件下上覆盖层的稳定性及对注入蒸汽的有效封堵作用对于浅层油砂蒸汽辅助重力泄油（SAGD）的成功开发至关重要。为了在加拿大M区块应用SAGD技术时为开发方案设计与安全生产提供技术支撑,通过X射线衍射分析、CT扫描、稳态平板法与三轴应力测试,获取了该区块油砂盖层岩心的矿物组成、微观结构、热力学参数及岩石力学参数;利用小型水力压裂试验确定了油砂储层及盖层岩石的最小地应力与地层破裂压力梯度;采用油藏流体模拟与应力模拟耦合的方法,分析了SAGD开发过程中盖层的应力分布状态。试验与模拟结果表明:M区块油砂盖层岩心中黏土矿物含量较高,遇水可能发生膨胀,造成强度降低;盖层岩石没有裂隙或微裂缝,但存在弱面区,岩石物性表现出非均质性;盖层的最小主应力为3.65 MPa,沿垂直方向,有利于对注入蒸汽进行有效封堵;整个开采生命期盖层的Mises应力最大值始终低于最小主应力,在设计的SAGD注汽温度与压力条件下,M区块油砂储层上覆盖层不会发生塑性形变或破坏,在整个生产期间能够保持密封的稳定性。研究形成的油砂SAGD开采盖层稳定性评价方法,为该类油藏热采注汽压力优化设计与矿场施工提供了理论依据。