油砂蒸汽辅助重力泄油开发过程中面临的夹层问题

麦凯河油藏岩心资料表明油砂储层含有不等厚度、延伸范围和频率的低物性夹层,其对蒸汽辅助重力泄油(SAGD)生产动态和蒸汽腔发育特征的影响成为关注的焦点。为此,根据夹层含量和分布位置划分四类SAGD井组;以此为研究对象,开展三维数值模拟研究沿程和垂向剖面蒸汽腔发育特征,并利用二维数值模拟对夹层位置、厚度和宽度等因素进行敏感性分析。研究认为,相比井组上方夹层,井间夹层对SAGD生产动态不利影响更大;延长预热时间并不能改善SAGD开发效果;夹层主要是阻碍了蒸汽上升通道以及冷凝蒸汽和加热原油的泄流通道,导致沿程蒸汽腔发育不均匀。     

泥岩夹层对SAGD开发效果的影响

结合哈浅1块SAGD先导试验区油藏参数,提出了17种泥岩夹层分布模型,基于油藏数值模拟讨论了不同泥岩夹层分布模型对SAGD蒸汽腔扩展和开发效果的影响。研究结果表明：夹层对上部油层具有阻碍作用,但其只阻碍物质交换、不阻碍热量传递;不同的泥岩夹层分布模型对蒸汽腔扩展影响不同,夹层渗透率、夹层面积和夹层位置对蒸汽腔扩展影响显著,夹层厚度影响效果不明显。应用回归分析的方法,建立了SAGD采出程度与夹层物性的定量表征关系。     

泥岩夹层对蒸汽辅助重力驱油开发效果的影响

结合哈浅1块蒸汽辅助重力驱油(SAGD)先导试验区油藏参数,提出了17种泥岩夹层分布模型。基于油藏数值模拟,讨论了不同泥岩夹层分布模型对SAGD蒸汽腔扩展和开发效果的影响。研究结果表明:夹层对上部油层具有阻碍作用;但其只阻碍物质交换、不阻碍热量传递。不同的泥岩夹层分布模型对蒸汽腔扩展影响不同,夹层渗透率、夹层面积和夹层位置对蒸汽腔扩展影响显著,夹层厚度影响效果不明显。应用回归分析的方法,建立了SAGD采出程度与夹层物性的定量表征关系。     

相对低/高渗区对SAGD传热传质影响数值模拟研究

为了研究相对低/高渗透区对SAGD传热传质的影响,针对六种常见的渗透率分布模式,利用油藏数值模拟方法建立SAGD数值模型,并对比分析了蒸汽腔发育和含油饱和度变化特征。结果表明：当平面方向相对低渗区物性一定时,其距离SAGD井对越近,对该侧蒸汽腔和泄油区域侧向扩展的抑制作用就越强,SAGD传热传质非对称性越明显;平面方向相对高渗区的存在对该侧蒸汽腔和泄油区域侧向扩展具有促进作用,且相对高渗区距离SAGD井对越远,促进作用就越小,SAGD传热传质非对称性程度也越弱;从整体上来看,当垂直方向相对低渗区靠近SAGD井对时,它对整个蒸汽腔发育起抑制作用,而当它远离SAGD井对时,反而会加速蒸汽腔侧向和向下发育。     

超稠油油藏EBIP厚度变化模式对SAGD的影响

SAGD技术是一种非常具有潜力的稠油开发方式,已在超稠油/油砂开发中取得了良好效果。由于储层沉积原因,SAGD水平井段对应的EBIP有效储层厚度通常会发生变化,使得SAGD井组开发效果差异明显。为了明确EBIP厚度沿水平井段变化对SAGD生产的影响,以加拿大Long Lake油田地质特征为基础,构建了3种典型EBIP厚度变化模式,建立了SAGD数值模拟机理模型,分析讨论了沿程EBIP变化模式和厚度差对SAGD蒸汽腔突破、日产油、累计汽油比和采出程度的影响,明确了EBIP厚度变化对SAGD生产影响的界限。研究表明,在储层总厚度相同下,阶梯状EBIP变化模式峰值产油速度和采出程度最低,其他两种方式生产特征相近;阶梯状EBIP模式下,厚度差64 m为优,4<厚度差<10 m为良,厚度差>10 m为差;两厚一薄和两薄一厚EBIP模式,厚度差<7 m为优,厚度差>7 m对SAGD生产影响大。     

泡沫辅助SAGD开发特征

应用数值模拟及Surfer制图软件绘制蒸汽辅助重力泄油(SAGD)和泡沫辅助SAGD(FA-SAGD)在均质和非均质油藏中温度场分布图,对不同开发方式下蒸汽腔扩展过程进行直观、形象地描述,并对比两种开发方式的开发效果。结果表明:FA-SAGD蒸汽腔横向扩展速度大于SAGD,垂向扩展速度小于SAGD,FA-SAGD蒸汽腔主要作用于油层中部,蒸汽腔与盖层接触面积较小,盖层热损失较小;非均质储层SAGD开发过程中,蒸汽易沿高渗透层窜流,蒸汽腔在水平井筒方向不均匀扩展,FA-SAGD开发过程中,由于泡沫对蒸汽沿高渗层窜流的调控作用,蒸汽腔在地层内的扩展更为均匀,可以减小产出能量和盖层热损失,提高生产油汽比和采收率。     

隔夹层对直井水平井SAGD发开效果的影响

辽河油田兴VI组SGAD先导试验区储层中由于隔夹层的存在,使得直井水平井SAGD蒸汽腔扩展以及开发效果受到影响。在分析试验区地质特征的基础上,通过建立理论模型的方法,研究了SAGD过程中夹隔层对蒸汽腔的扩展规律、含水率以及开采程度的影响。研究结果表明：隔夹层仅在SAGD开发初期对蒸汽腔的扩展产生一定的影响,导致井组含水高、产量低,蒸汽腔的斜面比较粗糙,使得其泄油面增长。但总体上不会影响蒸汽腔的形成以及SAGD开发的最终采收率,只是在刚形成蒸汽腔时对其局部的扩展起到了一定的减缓作用,导致各阶段的生产时间不一样。采用在直井与水平井之间以重力泄油为主,在直井与直井之间是以蒸汽驱为主的复合开发方式,在注汽井隔夹层上下同射,直井辅助生产,实现SAGD与蒸汽驱联合驱开采的方式,可以有效地降低隔夹层在SAGD开发中的影响。     

相对低/高渗区对蒸汽辅助重力泄油传热传质影响的数值模拟研究

为了研究相对低/高渗透区对蒸汽辅助重力泄油(SAGD)传热传质的影响,针对6种常见的渗透率分布模式,利用油藏数值模拟方法建立SAGD数值模型,并对比分析了蒸汽腔发育和含油饱和度变化特征。结果表明:当平面方向相对低渗区物性一定时,其距离SAGD井对越近,对该侧蒸汽腔和泄油区域侧向扩展的抑制作用就越强,SAGD传热传质非对称性越明显;平面方向相对高渗区的存在对该侧蒸汽腔和泄油区域侧向扩展具有促进作用,且相对高渗区距离SAGD井对越远,促进作用就越小,SAGD传热传质非对称性程度也越弱;从整体上来看,当垂直方向相对低渗区靠近SAGD井对时,它对整个蒸汽腔发育起抑制作用,而当它远离SAGD井对时,反而会加速蒸汽腔侧向和向下发育。     

泥页岩夹层对SAGD开发效果的影响

SAGD开发效果对储层非均质性十分敏感,泥页岩夹层对双水平井SAGD的泄油通道有一定的影响。以新疆风城某SAGD区块为研究目标区,建立了表征注采井间及井对上方夹层的多因素油藏数模模型,分别模拟了不同夹层展布形态、水平及垂向位置下的SAGD开发效果并进行对比研究,得到了夹层非均质油藏SAGD部署的临界夹层展布形态特征参数。同时可通过产油曲线所展现的典型特征,反推出诸如泥页岩夹层长度以及垂向位置等夹层展布情况,从而进一步掌握目标层系的地质体系结构,对指导下一步双水平井SAGD部署,规避地质风险,实现SAGD高效开发具有重要指导意义。     

超稠油驱泄复合立体开发关键参数研究与探讨

SAGD 开采技术是超稠油油藏吞吐后大幅度提高采收率技术之一,目前已经在辽河油田成功应用,但实施过程中受连续油层厚度及隔夹层的影响,蒸汽腔难以扩展至夹层上部,造成油层动用程度低、油汽比低,制约了SAGD 开采规模进一步扩大。针对此项关键问题,应用物理模拟及数值模拟方法,提出了超稠油驱泄复合立体开发技术,揭示了驱泄复合水平驱动与重力泄油的开采机理、探讨了隔夹层岩性及分布、夹层对SAGD 的影响及封隔能力、驱泄复合实施技术界限,并提出了立体开发井网形式,为驱泄复合开采技术的发展完善提供了技术借鉴。     

高含水饱和度层对加拿大Kinosis油砂区双水平井SAGD开发影响研究

为明确高含水饱和度层对双水平井SAGD开发效果的影响,以加拿大Kinosis油砂区块为研究对象,综合利用动态分析和数值模拟技术开展研究。通过注采井实际生产动态参数变化,结合温度监测结果,明确高含水饱和度层存在时SAGD开发的动态特征响应。在建立油砂区典型注采井机理模型的基础上,着重研究高含水饱和度厚度、距注入井距离以及含水饱和度对SAGD开发指标的影响效果及规律。结果表明,高含水饱和度层的存在增大了注入蒸汽的消耗,热量沿高含水饱和度层向油砂层两侧加速扩展;生产指标在蒸汽腔碰遇并穿越高含水饱和度层过程中表现出明显变化,如日产油“递减漏斗”的出现,瞬时水汽比大于1等;厚度大于2m的高含水饱和度层将对SAGD开发效果产生较大影响,需尽量避免在高含水饱和度层大于6m的区域布井,并尽量使注入井远离高含水饱和度层。     

油砂蒸汽辅助重力排水开发隔层界限及上部剩余油挖潜方法

加拿大油砂主要采用双水平井蒸汽辅助重力泄油(steam assistant gravity drainage,SAGD)模式开发,难以动用隔夹层上部的储量.在曲流河沉积中,不同区域隔夹层的岩性、厚度、渗透性各异,造成油砂行业内不同公司所采用的隔层认定标准差别巨大,这给SAGD可动用储量的互认造成很大困扰.通过30组不同渗透率、不同温度(原油黏度)下的油砂启动压力梯度室内物理模拟实验,证实油砂开发过程中存在启动压力梯度现象,启动压力梯度的数值与视流度成幂指数关系,视流度越小,启动压力梯度越大.通过不同厚度、不同渗透率、是否考虑启动压力梯度下的42组数值模拟实验,绘制了隔夹层上部储量采出程度与隔夹层渗透率、厚度的关系图版.结果表明:垂向渗透率小于25 mD的连续物性层可完全封隔上部储量;垂向渗透率25～500 mD的连续物性层可在一定程度上封隔上部储量,此时厚度不同隔挡作用强弱不同;垂向渗透率大于500 mD的连续物性层对上部储量最终采出无明显隔档作用.通过多个方案优化了不同隔夹层隔挡作用下上部剩余油挖潜方式,提出了上部水平加密井的概念:隔挡性较强时可将下部注汽井侧钻为上部采油井;隔挡性较弱时可将下部注汽井侧钻为上部注汽井.初步经济测算表明两种方式下侧钻井均具有较好的经济效益.     

考虑沿程非均匀吸汽下SAGD产能预测模型

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)相比于其他热采方法对稠油开发效果更好。目前常用的SAGD产能预测模型主要基于沿程均匀吸汽提出,矿场应用困难。针对这个问题,对SAGD沿程生产过程进行试验研究,基于试验获得沿程非均匀吸汽现象,结合达西定律、热传导定律及物质平衡方程,推导出新的SAGD产能预测模型。结果表明:三维SAGD开发物理过程比二维SAGD更加复杂;所建立的新模型在产能预测上比以往的模型更加准确;以往在二维剖面上将SAGD划分为蒸汽腔上升、蒸汽腔横向扩展及蒸汽腔下降3个阶段,但是在更加符合矿场实际的包含沿程方向的三维角度,这个阶段划分方式并不适用;蒸汽干度是影响双水平井SAGD沿程蒸汽分布的一个重要因素。     

泥砾岩层对加拿大长湖油砂区蒸汽辅助重力泄油井位部署影响

针对加拿大长湖油砂区储层中下部泥砾岩层普遍发育的问题,在对目标区泥砾岩层渗透及展布特征分析的基础上,利用数值模拟方法,分三种情况,即注汽井钻遇泥砾岩层、生产井钻遇泥砾岩层以及注采井间钻遇泥砾岩层,研究泥砾岩层垂向渗透率及沿井筒展布范围对井位部署及开发指标的作用界限及影响规律。结果表明,在相同泥砾岩层渗透及展布特征条件下,注汽井钻遇泥砾岩层对蒸汽腔扩展的影响程度低于生产井钻遇和注采井间钻遇。若井筒或注采井间钻遇连续泥砾岩层长度达50 m,需及时调整水平井筒后续钻进轨迹。对于不同展布范围的泥砾岩层,利用开发指标与垂向渗透率关系图版可指导长湖油砂区蒸汽辅助重力泄油(SAGD)的井位部署。     

超稠油直井-水平井组合蒸汽辅助重力泄油物理和数值模拟

研究了中深层超稠油油藏在直井蒸汽吞吐中后期,用直井注汽水平井采油的方式转蒸汽辅助重力泄油（steam as-sisted gravity drainage,SAGD）开发的机理。应用高温高压比例物理模拟方法,研究了水平井布于直井斜下方时SAGD蒸汽腔的形成和扩展过程。结果表明,转SAGD的初期以蒸汽驱动作用为主并逐步向重力泄油作用过渡,并可划分为蒸汽吞吐预热、驱替泄油、稳定泄油、衰竭开采4个开采阶段。利用数值模拟优选了布井方式、井网井距、水平井段长度、转SAGD时机和注采参数。该模拟方法在辽河油田杜84块超稠油油藏开发中取得了较好的现场试验效果。