蒸汽辅助重力泄油技术的研究进展及应用类型

深层及超稠油油藏具有埋藏深、原油粘度高、储层物性差及启动压差大等特点,现有的热采技术尚不能实现经济高效的开发。蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD）是开采特、超稠油最有效的技术之一,近年来在加拿大已广泛应用于生产实践。根据钻井方式、到达目的层的方法、井的数量、组合方式、井在油田中的位置以及注蒸汽的方法等几个方面,国外将SAGD技术划分成几种类型,在现场实施中取得了很好的效果。     

复合吞吐技术改善F油田超稠油SAGD生产研究

针对超稠油蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发存在的蒸汽腔发育不均衡、水平段动用程度低的问题,开展了复合吞吐改善SAGD开发效果研究。高温高压三维SAGD物理模拟结合数值模拟论证了复合吞吐的可行性,阐述了高温分散剂、氮气和蒸汽复合蒸汽吞吐机理,优化了注采参数。研究表明:高温分散剂具有一定的混溶作用和分散作用,可提高SAGD注采井间热连通程度,高温分散剂+氮气+蒸汽复合吞吐可有效改善SAGD蒸汽腔发育程度,提高SAGD开发效果,19口措施井组现场实施后平均单井原油增产4.6 t/d。     

X油田F区块烟道气辅助SAGD提高超稠油开发效率研究技术

为改善X油田F区块油藏开发效果,采用物理模拟与数值模拟相结合的方法论证了烟道气SAGD(辅助重力泄油)的可行性并优化了注采参数。溶解特性实验结果表明,烟道气在F区块超稠油中具有降低表面张力和溶解降黏的作用,压力和温度越高,烟道气与超稠油的界面张力越低;烟道气在超稠油中的降黏率随溶解度的增加而升高,随着温度的上升而下降。三维物理模拟实验表明,烟道气SAGD可以减少蒸汽热损失,促进蒸汽腔发育,提高SAGD累计产油量和累计油汽比,能达到最佳的开发效果。     

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。图6表4参11     

新疆油田SAGD鱼骨状水平井钻井技术

为有效增加油层裸露面积,提高稠油油藏储层吸收蒸汽的效果,从而提高稠油井的产量及采收率,新疆油田将SAGD水平井与鱼骨状水平井技术相结合,以SAGD成对水平井为基础,利用SAGD磁定位导向技术与鱼骨状分支井眼轨迹控制技术,在注汽井水平段钻若干鱼骨状分支井眼,形成了可有效增加储层裸露面积的SAGD鱼骨状水平井钻井技术,并钻成了SAGD鱼骨状水平井FHW3043井组。FHW3043井组的顺利钻成证明了SAGD鱼骨状水平井钻井技术的可行性,为该技术在稠油油田的应用积累了经验。      

提高直井与水平井组合SAGD泄油速率技术研究

针对辽河油田直井与水平井组合SAGD井组在开发过程中存在泄油速率低、蒸汽腔扩展不均匀等问题,以R.M.Bulter建立的双水平井泄油模型为理论基础,将直井与水平井简化为双水平井,在考虑端点效应有限长度水平井日产量方程的基础上,建立了水平井的泄油速率模型,并得到直井与注汽水平井组合SAGD上产和稳产阶段的泄油速率方程。分析泄油速率方程发现,直井与水平井组合SAGD井组泄油速率的主控因素为泄油井点数和蒸汽腔纵向扩展高度,结合辽河油田稠油开发实践,给出了直井与水平井组合SAGD井组提高泄油速率的技术措施,即水平段跟部注汽井增加2口,并将注汽井注汽排量提高20%,同时将最佳射孔位置设在靠近低物性段处,补孔长度确定为8 m。该技术在辽河油田6井组进行了现场应用,日产油量均呈现不同程度的上升,取得阶段性成功,为进一步提高SAGD井组泄油速率奠定了良好的基础。      

SAGD三管循环预热工艺在杜84—馆H23—1CH井的现场试验

介绍了一种改进的稠油水平井的SAGD(蒸汽辅助重力泄油)循环预热工艺在杜84-馆H23-1CH井的现场试验情况。该工艺针对目前双管循环预热工艺不能进行温度、压力实时监测的问题,研究了平行三管结构循环预热工艺,对油井可以同时实现注汽、采油、测试三项功能,有效提升了SAGD循环预热阶段针对性和时效性,并取得了良好的试验效果,为SAGD循环预热乃至整个SAGD采油技术的研究与改进提供有效的技术支持。     

SAGD开发效果综合评价新方法

为了实现对SAGD生产过程和开发效果的快速评价,利用油藏工程方法,结合SAGD生产过程中的实际注采动态数据,推导了6个SAGD开发效果评价指标模型,包括瞬时汽油比、累积汽油比、累积采注比、累积水汽比、含水率和蒸汽累积滞留比。在给定极限瞬时汽油比的条件下,得到了不同预测采收率下评价指标与采出程度变化关系标准模板,形成一套可推广的SAGD生产过程和开发效果评价方法。将该方法应用于加拿大长湖油田泄油区15,结果表明:瞬时汽油比、累积采注比和累积水汽比3个评价指标模型可动态表征层间高含水层和顶水层对生产效果的影响。在初始标定采收率为73%的基础上,若后续采取调整优化,预测采收率可提升至80%。     

四维地震技术在SAGD蒸汽腔监测中的应用

四维地震是油气藏监测中应用较广、效果较好的一项技术。针对辽河油田蒸汽辅助重力泄油（SAGD）开发中后期油藏监测手段单一、蒸汽腔及剩余油描述难等问题，本文结合前人研究成果，开展了四维地震监测可行性分析、地震数据归一化处理及属性差异分析等方面的研究，初步建立了利用时移地震属性差异预测隔夹层、识别蒸汽腔范围及前缘，以及刻画剩余油分布特征的基本方法。该技术在指导SAGD动态调整、剩余油挖潜中也取得较好的应用效果。     

蒸汽辅助重力泄油中注过热蒸汽技术研究

为了分析和评价稠油开采注过热蒸汽工艺的效果及技术条件，根据热量传热原理和流体流动理论，建立了过热蒸汽流动与传热数学模型，计算了过热蒸汽沿程的温度分布和压力分布，对比了不同流量的注汽效果。结果表明，随着地面注汽营线和井深的增加，过热蒸汽的过热度和压力明显下降。随着过热蒸汽流量的增大，沿程摩阻系数增大，出口压力降低，过热度减小，出口比焓升高，井底压力明显小于湿蒸汽压力。注过热蒸汽适于压力低、埋藏浅的油藏开发，不适于较厚的块状油层。     

泡沫油型超重油冷采后转SAGD开发数值模拟

泡沫油型超重油油藏原始溶解气油比高,地下可形成泡沫油流,水平井冷采初产较高,但一次衰竭开发采收率低。因此,开展了泡沫油型超重油冷采后转SAGD开发技术研究。根据研究区块油藏地质特征,建立了泡沫油冷采及热采数值模拟模型,研究了泡沫油SAGD驱油机理和开发技术政策。研究结果表明,与油砂SAGD不同,泡沫油具有流动性,泡沫油SAGD驱油机理为在注采井形成热连通之前蒸汽驱油为主、重力泄油为辅,形成热连通后蒸汽驱油为辅、重力泄油为主。泡沫油SAGD启动阶段不需要预热,注采井间垂向井距应适当增大。地层压力下降后油相中析出的溶解气附着在蒸汽腔侧面上影响蒸汽腔的横向扩展。因此,冷采转SAGD时机应尽量延后,当冷采至较低地层压力、溶解气含量大幅降低时转SAGD开发效果更好。由于区块构造具有倾角,生产井水平段井轨迹应保持水平,有利于形成合理的SAGD汽液界面;在满足技术经济条件下,缩小SAGD排距可提高采出程度。提出了提高SAGD开发效果的措施：1采用上下两口水平井冷采,有利于减少溶解气含量,提高SAGD开采效果;2对于多井SAGD,采用（交替）不平衡注汽,可促进蒸汽腔发育,提高采出程度。     

非均质油藏双水平井SAGD三维物理模拟

为了改善双水平井SAGD开发过程受储层非均质性影响的问题,利用自主研发的双水平井双管柱结构三维比例物理模型和已有的注蒸汽三维模拟实验系统,研究了油藏非均质性对SAGD蒸汽腔展布的影响规律。研究结果表明：当储层存在平面非均质性时,双水平井SAGD在开发过程中存在蒸汽腔发育不均匀、水平段油藏动用程度较差等现象,影响了SAGD的开采效果;水平井采用双管柱结构可提高水平段油藏动用程度;合理的注采参数、有效的操作压力、较高的蒸汽干度以及稳定的生产井井底饱和温度与实际温度的差值控制均可有效改善开发效果。根据物理模拟实验的结果总结了双水平井SAGD生产各阶段的注采调控方法,将其应用于油田现场取得了较好的开发效果。     

高压环境双水平井SAGD三维物理模拟实验

针对原始地层压力较高且难于在短期内降压的特稠油油藏,为了研究双水平井SAGD在高压环境下的开发效果,利用高温、高压三维物理模拟系统进行了SAGD物理模拟实验,并分析了在原始地层压力较高的特稠油油藏中进行SAGD生产的各项特征。研究结果表明:与低压环境下的SAGD生产过程相比,在高压环境下蒸汽腔发育过程虽然也分为3个阶段,但是蒸汽腔体积小,横向扩展范围有限;生产过程中没有出现稳产阶段,产油速率和油汽比在达到最大值以后迅速降低,大量原油在高含水和低油汽比阶段被产出;生产过程中热损失速率先缓慢、后迅速增加,最后保持稳定,与蒸汽腔发育的3个阶段相对应。根据实验研究结果可知,在高压环境下进行SAGD生产难以取得较为理想的开发效果,低压环境下SAGD开发的采收率远高于高压环境下SAGD的采收率。因此,高压环境下实施SAGD不能有效释放蒸汽潜热从而提高稠油油藏采收率,在能降低油藏压力的条件下,应首先利用适当工艺措施降低油藏平均压力,再实施SAGD开发。     

双水平井蒸汽辅助重力泄油生产井控制机理与应用

结合现场监测资料和解析方法,对双水平井蒸汽辅助重力泄油（SAGD）开采的机理进行了研究。分析表明,在蒸汽腔中,流动以重力泄油为主,压力梯度较低;在注汽井和采油井间汽液界面下的流体流动规律与蒸汽腔中靠重力泄流为主不同,汽液界面下的流动以注汽井和采油井间的压力驱替为主,压力梯度相对较高。在认识采油井压力梯度分布的基础上,运用离散化井筒模型对采油井的汽阻温度（sub-cool）控制进行了优化,并与现场分析结果进行了对比。结果表明,双水平井蒸汽辅助重力泄油采油井的汽阻温度控制在10~15℃为宜。     

井下蒸汽调剖器的研制及应用

针对稠油井注汽过程中产生的蒸汽超覆现象和蒸汽在油层中热量严重损失的问题 ,研制出井下蒸汽调剖器。通过螺旋叶片独特的设计确保调剖器的分离能力及分离干度 ,避免调剖器承受剪切力 ,使调剖器在井下工作可靠 ,分离能力强 ,效果好 ,适用于中厚稠油油层的注汽开发。现场应用表明 ,使用调剖器注汽后避免了蒸汽在油层的超覆现象 ,注汽热量得到充分利用 ,明显改善了油井的注汽效果 ,同时延长油井的生产周期 ,减少油井作业次数 ,具有显著的经济效益和社会效益。     

稠油油藏SAGD蒸汽腔位置综合评估及产量预测

产量和蒸汽腔位置对稠油油藏SAGD开发至关重要,现有的预测模型仅考虑了蒸汽腔的横向扩展,无法预测与相邻井蒸汽腔接触后的产量。针对蒸汽腔横向扩展阶段和向下扩展阶段的不同特征,引入了热穿透深度,修正了流动势函数,建立了抛物线产量预测模型。结果表明,蒸汽腔横向扩展初期产量逐渐增加,而后因蒸汽腔界面倾角减小,产量降低;在蒸汽腔向下扩展阶段,产量进一步下降。对模型分析表明,SAGD更适用于开发油层厚度大的油藏,需要结合油田情况确定最佳井距。抛物线产量预测模型考虑了蒸汽腔向下扩展阶段特征,通过与前人实验数据进行比较,验证了该模型的准确性。