（石油与天然气工程专业论文）杜229块兴隆台油层蒸汽吞吐接替技术研究.pdf

摘要 本论文在油藏地质特征及蒸汽吞吐生产动态分析的基础上，选择试验区，建立了三 维地质模型，通过生产动态历史拟合，确定出了目前油层温度、压力与剩余油分布特征， 研究分析了各种可能的各种接替技术的生产机理、筛选标准以及对该油藏的适用性。利 用油藏工程分析及数值模拟方法，对于适应的开采技术进行了注采参数优化设计、开发 指标预测及经济效益评价。并得出结论：与开发初期相比，通过多年的蒸汽吞吐，剩余 油饱和度仍然很高，井间油层温度高于7 3 ，原油已具有一定的流动能力，通过对各种 蒸汽吞吐接替技术的开采机理及适应性的研究，认为该油藏在垂向上由多个小层组成， 单层厚度大于1 5 m 的范围较小，因此，在目前技术条件下，不适合大面积转s a g d 开 采。该油藏的条件基本符合实施蒸汽驱开发。在转驱操作上，提出“拟水平井蒸汽驱”。 分别对常规蒸汽驱与拟水平井蒸汽驱的注采参数进行了优化，生产动态预测和经济评价 结果表明，两种方式指标相差不大，在高油价条件下，均有赢利能力。建议现场选择合 适的区域，开展现场试验，并进行动态跟踪和调整，验证其适用性与实施效果，为杜2 2 9 块这种中厚互层状超稠油油藏探索蒸汽吞吐后经济有效的接替技术，进一步提高采收 率。 关键词：超稠油，蒸汽吞吐，开发方式转换，蒸汽驱，拟水平井蒸汽驱 r e s e a r c ho ns t e a ms t i mu l a t i o nt or e p l a c et e c h n o l o g yi nx i n g l o n g t a i r e s e r v o i ro fd ub l o c k2 2 9 y a n gx i a n y o n g ( o i la n dn a t u r a lg a se n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f w a n gj i e x i a n g a b s t r a c t t h es u b j e c tw h i c ho nt h eb a s i so ft h eg e o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h er e s e r v o i ra n dt h ep r o d u c t i o no f s t e a ms t i m u l a t i o nd y n a m i ca n a l y s i s ，s e l e c t e dt e s ta r e a , s e tu pat h r e e d i m e n s i o n a lg e o l o g i c a lm o d e l ， t h r o u g ht h ep r o d u c t i o no fd y n a m i ch i s t o r ym a t c h i n g ，t od e t e r m i n et h ec u r r e n to i lt e m p e r a t u r e ，p r e s s u r ea n d r e s i d u a lo i ld i s t r i b u t i o n ，r e s e a r c h e da n da n a l y z e dav a r i e t yo ft e c h n o l o g i e st or e p l a c et h ev a r i o u sp o s s i b l e p r o d u c t i o nm e c h a n i s mo ft h es c r e e n i n gc r i t e r i a , a sw e l la st h ea p p l i c a b i l i t yo ft h er e s e r v o i r t a k i n gu s eo f r e s e r v o i re n g i n e e r i n ga n a l y s i sa n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o nm e t h o d s ，a n df o rt h ee x p l o i t a t i o no ft e c h n o l o g y ， a n dc o n c l u d e d ：t h r o u g ht h ey e a r so fs t e a ms t i m u l a t i o n ，c o m p a r e dw i t ht h ee a r l yd e v e l o p m e n t ，t h e r e m a i n i n go i ls a t u r a t i o nr e m a i n sh i g h ，i n t e r w e l lr e s e r v o i rt e m p e r a t u r e i sh i g h e rt h a n7 3 。c ，c r u d eo i l a l r e a d yh a sam o b i l ec a p a b i l i t y ，t h r o u g hr e s e a r c h i n gt h ea d a p t i v ea n dt h ee x p l o i t a t i o nm e c h a n i s mo fv a r i e t y o fr e p l a c es t e a ms t i m u l a t i o nt e c h n o l o g y ，r e s u l t e dt h a tt h er e s e r v o i rc o m p o s e db yan u m b e ro fs m a l ll a y e r s o nt h ev e r t i c a l ，s i n g l e l a y e rt h i c k n e s sg r e a t e rt h a n 15 mi si nal e s s t h e r e f o r e ，i nt h ec u r r e n tt e c h n i c a l c o n d i t i o n s ，i ti sn o ts u i t a b l ef o rl a r g e s c a l em i n i n gt os a g d 。t h er e s e r v o i rc o n d i t i o n si nl i n ew i t ht h e i m p l e m e n t a t i o no ft h ed e v e l o p m e n to fs t e a mf l o o d i n g f o rd r i v i n go p e r a t i o n ，t h e ”h o r i z o n t a lw e l l s t o s t e a mf l o o d i n g ”t h r o u g hd i di n j e c t i o na n dp r o d u c t i o np a r a m e t e r so p t i m i z e ，d e v e l o p m e n ti n d e xf o r e c a s t ， a n de c o n o m i ce v a l u a t i o nt a r g e tp r e d i c t i o nt oc o n v e n t i o n a ls t e a mf l o o d i n g ，a n dt oh o r i z o n t a lw e l l st os t e a m f l o o d i n gr e s p e c t i v e l y ，r e s u l t ss h o w e dt h a tt h el e s st h es a m et a r g e ti nt w ow a y s ，u n d e rt h ec o n d i t i o n so fh i g h o i lp r i c e s ，t h e r ei sp r o f i t a b i l i t y h a v es o m er e c o m m e n d a t i o n sf o rr e g i o nt os e l e c ta p p r o p r i a t es i t e ，t oc a r r y o u tf i e l dt r i a l s ，a n dt r a c ka n da d j u s td y n a m i c a l l yt ov e r i f yt h ea p p l i c a b i l i t ya n di m p l e m e n t a t i o no fc sr e s u l t s ， i no r d e rt o e x p l o r ee f f e c t i v er e p l a c et e c h n o l o g ya f t e rs t e a ms t i m u l a t i o ni n t h et h i c ki n t e r - l a y e r e do f u l t r a - h e a v yo i lr e s e r v o i ro f 2 2 9d u ，t of u r t h e re n h a n c eo i lr e c o v e r y k e yw o r d s ：u l t r a - h e a v yo i l ，s t e a ms t i m u l a t i o n ，d e v e l o p m e n tm e t h o d sc o n v e r s i o n ， s t e a mf l o o d ，h o r i z o n t a lw e l l st os t e a mf l o o d i n g 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 嗍。卅年乡月，明 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印刷版 和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部f - j ( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和 复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他 复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名： 指导教师签名： 丝 同期：叫年 嗍：加7 年 幺月，移日 幺月同 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 第一章前言 稠油在世界油气资源中占有较大的比例，稠油资源丰富的国家有加拿大、委内瑞拉、 美国、前苏联、中国、印度尼西亚等【l 】。中国重油沥青资源分布广泛，已在1 2 个盆地发 现了7 0 多个重8 质油田【2 。5 】。因此，稠油的开采具有很大的潜力，而且随着轻质油开 采储量的减少，2 l 世纪开采稠油所占的比重将会不断增大【6 引。对于稠油油藏，常规的 方法是很难开采出来的，因此要采取一些特殊的工艺措施，如热力采油，化学方法采油， 生物采油，和一些组合方法等【9 】，热力采油主要是通过一些工艺措施使油层温度升高， 降低稠油粘度，使稠油易于流动，从而将稠油采出。 1 1 项目研究的目的和意义 随着石油勘探和开发程度的深入，以及世界对石油需求量的迅速增长，稠油油藏的 开采在石油开采中的地位变得愈加重要。而超稠油由于原油粘度高( 大于5 1 0 4 m p a s ) ， 在油层条件下基本不流动，目前最有效的开发技术手段就是热力采油，包括蒸汽吞吐、 蒸汽驱、水平井重力泄油、火烧油层等【2 一】。稠油热采方法通常是蒸汽吞吐，伴随着蒸 汽吞吐开采技术的逐步成熟，蒸汽吞吐稠油的产量规模也逐步扩大。但蒸汽吞吐开采方 式有其不可避免的弊端：蒸汽吞吐每一轮注入的蒸汽有限，只能加热井底附近的油层，当 注入蒸汽的热量和井下地层消耗的能量达到动态平衡时，加热半径不再扩大，周期产量 越来越低，直至不经济而停产。而对于超稠油来说，蒸汽吞吐只是暂时的开采方式，不 可能无限制的开展下去，其采收率仅为2 0 左右【l 0 1 。 杜2 2 9 块是辽河油田曙一区超稠油主力开发断块之一，开发层系为下第三系沙河街 组的兴隆台油层，属于中厚层状边底水油藏。含油面积2 5 k m 2 ，原油地质储量2 0 6 1 x 1 0 4 t ， 油藏埋深8 4 0 m - - 一, 9 4 0 m 。自1 9 9 8 年3 月投入试采，2 0 0 0 年进入全面蒸汽吞吐开发。目 前，随着吞吐周期的增加，蒸汽吞吐已进入中后期，周期产油量与油汽比递减加大，尽 管油田现场在7 周期以后采取了多井蒸汽吞吐、高温调剖等措施，在一定程度上改善了 高轮次吞吐效果，周期产油量有一定的提高。但这仅仅是延缓了周期递减速度，不能根 本上改变周期递减的趋势。目前平均单井口产油、开井率、年产油、油汽比均较低，回 采水率高，各项生产及经济参数已达到废弃蒸汽吞吐开发界限，继续蒸汽吞吐基本没有 经济效益，要进一步提高开发效果和原油采收率，必须转换开发方式，向地层补充能量， 变降压开采为驱动式开采。 第一章前言 虽然吞吐开发已基本结束，但剩余地质储量仍然丰富，因此，寻找合理的接替技术， 提高区块可采储量及采收率是本次研究的重点。本次研究将为辽河油田中一深层稠油藏 产量接替，实现辽河稠油稳产奠定基础。 1 2 国内外稠油开发技术现状 世界上稠油和超稠油资源非常丰富，已探明4 4 0 0 亿吨，约占世界石油总储量的一 半，预计到2 1 世纪中叶，稠油和超稠油将占世界能源供应量的一半以上【3 】。 从世界范围来看，稠油开采的从主要方式为热力采油，其中注蒸汽开采约站热力采 油产量的9 7 ，其次是火烧油层，其它热力采油方法只是小规模的试验研究。热力采油 主要有美国、加拿大、委内瑞拉、中国和印尼，其中加拿大在稠油开采方式研究方面最 为活跃，近年来，他们不断提出新的方法，如蒸汽辅助重力泄油、火驱辅助重力泄油等， 对一些特殊油藏的开发将具有很大的潜力。目前世界上稠油、超稠油的开采方式主要有 以下几种： 1 2 1 蒸汽吞吐及注入助剂改善吞吐效果技术 蒸汽吞吐是一种相对简单和成熟的注蒸汽开采技术，目前仍在委内瑞拉、美国和加 拿大广为应用。最近几年，蒸汽吞吐技术的发展主要在于应用各种助剂改善吞吐效果。 委内瑞拉在8 0 年代发展了往注入蒸汽中加入表面活性剂、天然气及溶剂等新的蒸汽吞 吐方法。注入泡沫剂能够调整吸汽剖面，注入天然气可降低原油粘度，增加油层的加热 体积及油层压力，在回采过程中发挥气驱作用；注入溶剂对于粘度很高的特稠油能发挥 溶解降粘作用【1 1 州】。以上措施均可增加蒸汽吞吐周期产量及油汽比。这些新方法于9 0 年代已在油田得到较大规模应用，使蒸汽吞吐油井的动用程度提高，吞吐开采生产周期 延长，吞吐采收率由1 5 提高到2 0 以上，周期产量及油汽比可提高1 5 倍以上。 1 2 2 火烧油层技术 尽管火烧油层技术较为复杂，但世界各国一直在不断试验开发火烧油层技术，规模 较大是罗马尼亚苏布拉库油田，其次是美国、加拿大。据调查，全世界火烧油层年产量 约达1 0 万吨以上【1 5 , 1 6 。 火烧油层采油需要解决问题主要包括：无法及时检测和控制燃烧前缘和燃烧方 向：气油比高，烟道气的产出速率高会带来一系列生产和环境问题；酸和低温氧化 产物引起的乳化及其带来的系列生产问题；对胶结差的油层，出砂增多，磨蚀严重， 2 中国石油大学( 华东) - i - 程硕士学位论文 造成设备损坏，井壁坍塌；有时因生产井温度过高，经常会造成衬管和油管损坏，所 以必须在套管环空中注冷却水和防腐剂。 目前火驱的发展趋势具有如下特点：0 3 由干式燃烧过渡到湿式燃烧：由重质油藏扩 展到轻质油藏：由注空气变为注富氧；由常规火驱变为复合火驱。 1 2 3 水平井蒸汽辅助重力泄油技术 水平井蒸汽辅助重力泄油技术是开发超稠油的一项前沿技术，其基本原理是以蒸汽 作为加热介质，依靠流体热对流、热传导作用与重力作用相结合开采稠油。s a g d 技术 已在加拿大阿砂巴斯卡油藏试验中获得成功【1 7 , 1 8 】。目前主要通过三种方式进行应用：平 行水平井方式、水平井与直井组合方式以及单管水平井s a g d b g , 2 0 】。s a g d 技术不仅是 开采超稠油的有效手段，而且其应用正在向普通稠油和已用垂直井开发的已开发稠油油 藏延伸。此外，加拿大正在研究试验热通道蒸汽驱、水平压裂辅助蒸汽驱等技术。日 本还提出了下部水平井间歇注蒸汽的强化辅助重力泄油s a g d 技术 2 2 - ，4 1 。它的基本概念 是用一对水平井进行辅助重力泄油开采。但下部的水平井除用以连续采油外，还用以间 歇注入蒸汽，从而对蒸汽室的形成加以强化，达至快速建立蒸汽室，提高增产油量，加 大两水平井间距离的目的【1 5 】。 1 2 4 水平井和复合并技术 随着钻井新技术的发展，使得能够从一口水平井或垂直井筒中钻多侧向井或多底 井，并成功地进行完井。这些技术与提高原油采收率( f o r ) 或辅助重力泄油( a g d ) 技术 相结合，为开采全球巨大的稠油资源提供了经济有效的方法。 ( 1 ) 水平井技术 2 1 , 2 2 ：与常规井相比，水平井技术具有提高生产能力、加快开采速度 和降低推进程度等优点。7 0 年代，理论研究得出水平井将是开采重油储量的可行手段。 近年来，许多国家钻水平井的数量。惊人地急剧增加。例如，自1 9 9 0 年以来，仅在美国 和加拿大就钻完了1 万多口水平井。 ( 2 ) 复合井技术：目前正在研究发展比水平井更先进的复合并技术。所谓“复合井”， 指的是具有复杂几何形状和结构的井，最常见的形式有丛式井、叠式井、多底井、侧钻 井及三维井。与常规直井甚至单个水平井相比，复合井具有更多优点：可大大降低钻 井与完井费用；在给定的总钻进长度内增加了与油藏的接触面；能够利用侧钻最大 限度地利用重力；有可能在油藏的顶部另钻几个井眼，以保证离底水层的最大距离； 有可能开发一种新的布井系统，将复合井与最基本的水平井结合形成新的泄油结构。 气 第一章前言 1 2 5 重力辅助火烧油层技术 近几年，随着水平井技术的发展，火烧油层技术呈现出新的发展方向，即水平井重 力辅助泄油火烧油层技术。其原理是在油层上部布置垂直井注入空气，油层下部布置水 平井采油，在距离注气井一定距离的位置上设置专门的产气井将燃烧产生的气体排出， 燃烧带从上向下发展，被加热的原油依靠重力流向下部的水平生产井而采出。此技术可 把油层燃烧的超覆带与原油的生产带分离开来，能更好地达到控制火烧前缘、提高火烧 波及系数的目的。这一技术是高热效率与高采收率的有效结合。物模实验表明，采用这 种新的火烧方法，在注蒸汽获采收率2 5 的基础上，还可增加4 0 的采收率。 1 2 6 稠油出砂冷采技术 稠油出砂冷采是加拿大近年内发展起来的一项新的稠油开采技术。对于在地下具有 一定流动能力的稠油油藏，出砂冷采可极大地提高油井常规采油的生产能力【7 】；通常没 有产能或产能很低的稠油油藏，出砂冷采的单井产量可以达到5t d - - 1 5t d ，有的产量 可以增加几十倍。出砂冷采属一次采油的范畴，采收率为1 0 1 2 左右。这项技术已 在加拿大得到了较为广泛的应用，它不需要向油层注入热量，可极大地降低开采成本， 使稠油开采的经济效益显著提高。出砂冷采的主要机理是“蚯蚓洞”的形成【2 5 1 、扩展和“泡 沫油”的流动作用。“蚯蚓洞”的形成主要靠砂粒间结合力强弱的差异来实现，而“蚯蚓洞” 的维持与稳定，则靠砂粒的结合力强弱、溶解气、岩石骨架膨胀来实现，使油层孔隙度 和渗透率大幅度提高，孔隙度可以从3 0 提高到5 0 以上；渗透率从2 平方微米左右提 高到数十至数百平方微米，极大地提高原油的流动能力。 1 2 7 注气体溶剂萃取稠油技术 目前，对于水平井采用注气体溶剂的办法是一种很有前途的稠油冷采技术。该方法 是蒸汽辅助重力泄油方法的一个发展。特点是注入的烃类气体在地层温度及压力条件下 处于临界状态，重油和沥青被这种气体溶剂溶解，其中某些较轻的组份被抽提出来形成 稀释液，稀释液的流动性较原油和沥青大为提高；采出液在地面经过加热很易分离，分离 出的烃类气体又可再次注入地层；与s a g d 相比，该项技术所需设备便宜，操作简单； 气体的溶解具有很强的选择性，它只溶解在油层，不溶于水，因此适用范围广【2 6 1 。 1 2 8 系统配套的蒸汽驱技术 目前系统配套蒸汽驱技术己在国外得到大规模工业应用，成为蒸汽吞吐后提高采收 率的有效方法 2 7 矧。 4 中国石油大学( 华东) i 程硕士学位论文 蒸汽驱的作用机理主要表现在如下几个方面【2 9 ，3 0 】 ( 1 ) 降粘作用。高温高压蒸汽携带大量潜热和显热，可增加油层的温度，改变地 层原油的物性，降低地层原油粘度，这是蒸汽驱开采稠油的最重要机理。随着蒸汽的注 入，油藏温度升高，油水粘度降低，但水的粘度降低程度远比原油粘度降低的幅度小， 其结果改善了水油流度比。同时，由于稠油粘度随温度的变化通常是可逆的，当蒸汽前 沿向前移动时，前沿带温度升高，原油粘度下降，从而较容易地将原油从高温区驱替到 低温区；在低温区，原油粘度回升，流动性变差，从而导致原油的大量聚集而形成油墙 ( 或油带) 。蒸汽驱中生产井热突破前的高采油速度和低水油比特征，正是由油墙引起的。 ( 2 ) 热膨胀作用。地层温度的升高，不仅使油层和原油产生热膨胀，更为重要的 是由于蒸汽比容要比热水比容高好几倍，使得在相同的压力条件下，蒸汽体积要比水的 体积大几十倍。对浅层稠油油藏，由于地层压力低，这一驱油作用则显得更为突出。 ( 3 ) 蒸汽的蒸馏作用。蒸汽蒸馏的结果使原油和水迅速汽化并导致蒸汽相中含有 烃蒸汽。烃蒸汽与水蒸汽一起凝结，在推进过程中，由于蒸馏出或脱出的组分不是被驱 替，而是被气相所携带，因而它们比稠油运动得更快，稀释并脱出一些烃组分，留下少 量较重的残余油。 ( 4 ) 脱气作用。蒸汽前沿后面也发生气体的脱出。作为气体运载体的水蒸汽，它 将选择性地从液体中脱出轻质馏分，但比蒸馏作用小得多。 ( 5 ) 混相驱作用。水蒸汽蒸馏出的大部分轻质馏分，由蒸汽带和热水带被携带至 较冷的区域，此时轻质馏分与运载它们的水蒸汽同时被冷凝。当水蒸汽冷凝成热水时， 减小了蒸汽的指进程度，凝析的含烃热水和油一块流动，形成热水驱。这是蒸汽前沿热 水带中的重要采油机理。 凝析的轻质馏分与地层中的原油混合并将其稀释，降低了原油的密度和粘度，随着 蒸汽前沿向油井推进，轻质馏分将会从接触到的原油中不断抽提出更多的轻质组分，因 此，当这种象溶剂一样的轻质油带迈过地层向前推进时，其尺寸在不断增大，结果则形 成了油的混相驱。 ( 6 ) 乳化驱作用。当蒸汽驱稠油时，其产出液中都常见到乳状液。在蒸汽前沿， 原油的蒸馏馏分可能发生凝析形成悬浮于水中的水包油乳状液，也可能将凝析水乳化在 油中，形成油包水乳状液。这些乳状液粘度均比油或水大，这样则增加了驱动压力，在 高渗透的非胶结地层中，这种粘性乳状液将会通过降低蒸汽的指进改善蒸汽波及状况而 有利于蒸汽驱生产。 s 第一章前言 ( 7 ) 重力分离作用。由于蒸汽较原油或水轻，因而会发生重力分离作用。密度的 差异使蒸汽上升至砂层的顶部并沿顶面扩张。受热的原油膨胀，变得更轻，粘度减低， 这使蒸汽在产油层的上部移动得更快。首先，超越的蒸汽沿顶面扩散，而当蒸汽注入持 续进行时，蒸汽区域向下扩展并将热水向前推进。因而在蒸汽和热水间的原油从油藏岩 石中被剥去，并同来自蒸汽区域的冷凝热水一起流向产油井中。随着时间的延长，在蒸 汽的反复作用下整个油藏会被加热。 目前国外采用系统配套蒸汽驱技术大规模开发的两个主要稠油油田是美国加州的 k e mr i v e r 油田和印度尼西亚的d u f f 油田，取得了良好的开发效果和经济效益，蒸汽驱 采收率高于5 5 7 0 。从国外系统配套蒸汽驱情况来看，各个环节所要求的技术都是 目前己有的技术，之所以国外蒸汽驱开采获得了很大成功，除其地质条件相对较好外， 关键还在于根据蒸汽驱的客观规律，实行了蒸汽驱过程的系统配套和科学化管理【2 9 1 。 近几年来，国内在浅一中层普通稠油油藏蒸汽驱开发取得了较好的开发效果：目前， 辽河油田在稠油开采技术上，以改善蒸汽吞吐效果及解决蒸汽驱开采中的技术难题为目 标，进行了许多关键技术的研究和试验，对目前处于吞吐开发后期的中一深层稠油油藏 下一步转换开发方式进行了大量的室内和矿场试验，由于注采参数，特别是排液量、注 汽速度及井网井距的不适应，现场试验的效果均不太理想【3 1 。3 3 1 。 辽河热采稠油油藏开展了1 7 项先导试验【3 5 ，3 6 1 ，按开发方式可分为：非混相驱、蒸汽 驱、热水驱、s a g d 及火烧油层等类型，其中适合特稠油油藏的开发方式为蒸汽驱、s a g d 和火烧油层。在蒸汽驱先导试验中，目前曙1 7 5 块和齐4 0 块的蒸汽驱都取得了较好的 开发效果。国内外s a g d 均在浅层特超稠油油藏中开展，取得了成功，火烧油层工艺技 术还需要改进。 1 3 主要研究内容 论文在油藏地质特征及蒸汽吞吐生产动态分析的基础上，针对开发生产中存在的问 题，选注试验区，建立了三维地质模型，通过生产动态历史拟合，确定出了目前油层温 度、压力与剩余油分布特征。研究分析了各种可能的各种接替技术的生产机理、筛选标 准以及对该油藏的适用性。利用油藏工程分析及数值模拟方法，对于适应的开采技术进 行了注采参数优化设计、开发指标预测及经济效益评价。提出采用常规蒸汽驱与拟水平 井蒸汽驱做为杜2 2 9 块开发中后期的主要接替技术。通过注采参数优化，生产动态预测 和经济评价，两种方式在高油价条件下，均有赢利能力。建议现场选择合适的区域，开 6 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 展现场试验，并进行动态跟踪和调整，验证其适用性与实施效果，为杜2 2 9 块这种中厚 互层状超稠油油藏探索蒸汽吞吐后经济有效的接替技术，进一步提高采收率。 ( 1 ) 油层发育研究：包括连通程度、对应关系、储层无形、隔夹层发育； ( 2 ) 蒸汽吞吐开发评价； ( 3 ) 剩余油分布规律研究； ( 4 ) 蒸汽驱开发可行性分析： ( 5 ) 层系划分、组合、注采井网形式、蒸汽驱井组油井优选、注采参数优化研究。 关键技术： ( 1 ) 蒸汽驱阶段油水分布规律研究 ( 2 ) 储层物性、隔夹层发育分析技术 ( 3 ) 构造精细解释技术 ( 4 ) 精细油层划分与对比技术 ( 5 ) 剩余油分布规律研究的综合配套技术 7 第一章油蕞地质橇况及* 茇状况 第二章油藏地质概况及开发状况 2 l 油藏地质概况 杜2 2 9 块位于辽宁省盘锦市盘山县东郭苇场，构造上位于辽河盆地西部凹陷西斜坡 中段，为轴向近东西，向东、南北三个方向倾没的断鼻构造，四蒯被断层所限。开发层 系为f 第三系沙河街组的兴隆台油层，属于中厚层状边底水油藏( 图2 - i ) 。含油面积 25 k i n 2 ，原油地质储量2 0 6 1o 1 0 4 t 油藏埋深8 4 0 9 4 0 m 。 圜2 1j f f 2 2 9 块位置图 f ；9 2 一】l o c a t i o nm a po f t h ed e2 2 9b l o c k 兴隆台油层纵向上分兴i 、兴i 【、辨i i i 、兴i v 、兴v 、兴六个油层组油水关系 比较清楚。六个油层组细分为1 3 个砂岩组2 1 个小层( 见表2 1 ) 。其中必i 组为水层， 兴儿、必i i l 、兴组为中厚层状纯油藏，兴v 组为巾厚层状边水汕藏，兴组为厚层块 状底水油藏。 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 表2 1 杜2 2 9 块兴隆台油层划分结果 t a b l e 2 - 1t h ed i v i d e dr e s u l t so fx i n gl o n gt a ir e s e r v o i ri nd u2 2 9b l o c k 地层厚度 层位 油层组砂岩组小层数小层号 ( m ) i24 1 ，2 ，3 ，4 1 0 4 6 i i24 1 , 2 ，3 ，4 3 l 5 2 s l + 2 i i i24 1 ，2 , 3 ，4 1 5 4 3 i v24 1 , 2 ，3 ，4 o 4 5 v22 1 ，2 o 6 3 s 3 v i33 1 ，2 ，3 5 0 3 0 0 兴i 兴v 组为湖盆边缘近源浅水扇三角洲沉积模式，位于扇三角洲前缘亚相。沉 积微相主要包括辩状分流河道砂与分流间薄层砂。兴v i 组为水下扇重力流沉积模式， 以辩状水道微相为主。 杜2 2 9 块兴隆台储层岩性以沙砾岩、砾岩、含砾砂岩为主。兴i 兴v 组储层岩石 以长石岩屑砂岩和岩屑砾岩为主，岩石成分石英占3 7 4 2 ，平均3 9 3 ，长石占 3 0 ，岩屑占2 6 3 1 ，基质含量平均为9 4 。兴v i 组储层岩石以长石岩屑粗砾岩 为主，岩石成分石英占3 7 ，长石占2 7 ，岩屑占2 9 8 ，基质含量平均为6 2 。 杜2 2 9 块兴隆台油层发育较好，平面上大面积连片分布。油藏埋深8 0 0 m - 1 1 0 0 m ， 含油井段长7 0 m - 1 9 0 m 。油层富集程度主要受构造控制，局部受岩性控制。兴i 组为水 层，兴i i v 组油层叠加连片分布兴组主要在构造高部位局部发育。油层叠加厚度在 5 0 m 以上( 表2 2 ) 。该块兴隆台油层为疏松的砂砾岩，储层物性好，渗透率高。平均孔 隙为3 0 4 ，平均渗透率为1 3 2 0 1 0 。“i n 2 。 表2 - 2 杜2 2 9 块兴隆台油层有效厚度统计 t a b l e 2 2e f f e c t i v et h i c k n e s so fx i n gl o n gt a ir e s e r v o i ri nd u2 2 9b l o c k i ii i ii v v v i合计 最大值( m ) 3 5 35 2 63 2 5 4 6 3 1 8 4 9 7 2 最小值( m ) 1 72 21 o1 81 62 6 平均值( m ) 1 6 52 0 11 0 01 5 13 35 2 4 杜2 2 9 块层内非均质性弱，为均质型，层内非均质系数为1 4 1 。纵向上各油层组均 质程度较高，但水平渗透率与垂直渗透率德比值较大。层间非均质性严重，非均质系数 9 第二章油藏地质概况及开发状况 在1 7 3 3 3 3 ，平均为2 2 7 ；变异系0 5 8 - 9 8 6 ，平均为0 7 3 。 曙一区兴隆台油层储层中粘土矿物主要为蒙脱石、伊利石、高岭石和绿泥石。粘土 矿物含量一般为6 1 1 2 6 ，平均为7 5 5 。粘土矿物中以蒙脱石为主，相对含量为 6 1 6 ，其次为伊利石、高岭石，平均含量分别为2 2 1 、1 1 3 7 ，绿泥石含量最少， 平均为7 7 9 。 曙一区兴隆台油层隔夹层岩性主要为灰绿色、灰色泥岩和灰绿色泥质粉砂岩、粉砂 质泥岩。隔夹层分布不均，由于沉积特征不同以及受后期构造运动影响，兴v i 组与上 部油层组之间有些部位隔层厚度大，有些部位隔层厚度小、甚至没有。而上部油层组之 间隔层分布相对稳定。 兴隆台油层5 0 c 地面脱气原油粘度为5 4 m p a s 7 2 1 0 4 m p a s ，2 0 原油密度为 1 0 0 5e c c m3 1 0 1 0 9 c m 3 ，凝固点为2 0 o 。c - 2 3 o c ，沥青+ 胶质含量平均在4 9 3 0 5 6 9 0 ，含蜡量平均在1 9 7 - - - 2 1 9 ，属超稠油范畴。 油藏基本参数见表2 3 。 表2 - 3 杜2 2 9 块油藏基本参数 t a b l e 2 3t h eb a s i cp a r a m e t e r so fd u2 2 9r e s e r v o i r 开发层系兴隆台油层 原油密度( 2 0 0 c ) 1 0 0 51 0 1 0 脱气油粘度( 5 0 0 c ) 油藏埋深( m ) 8 4 0 9 4 05 4 7 2 ( 1 0 4 m p a s ) 油层有效厚度( m ) 3 8 2 凝固点( o c ) 2 0 2 3 净总厚度比( ) 7 0 含蜡量( ) 1 9 7 2 1 9 孔隙度( ) 3 0 4 胶质沥青含量( ) 4 9 3 5 6 9 渗透率( 1 0 。3 “m 2 ) 1 3 2 0 原始地层温度( o c ) 4 5 层间非均质系数 2 2 7 原始油层压力( m p a ) 9 5 6 层内非均质系数 1 4 1 油藏类型中厚层状边底水油藏 杜2 2 9 块地面原油密度0 9 6 6 3 9 c m 3 ，脱气原油粘度( 5 0 。c ) 3 0 0 0m p a s 2 0 0 0 0 m p a s ，凝固点1 7 。c ，含蜡5 8 6 - 6 7 ，沥青+ 胶质3 8 6 6 - - - 4 7 6 1 。地层水 为n a h c 0 3 型，总矿化度2 8 0 0 m g l 。原始平均地层压力为1 0 3 0 m p a ，压力系数为1 0 0 4 ， 原始地层温度4 2 ，温度梯度3 0 1 0 0 m 。 2 2 油田开发历程 杜2 2 9 块是辽河油田“九五”期间重点产能建设区块之一，自1 9 9 8 年3 月投入试采， 10 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 1 9 9 9 年编制完成蒸汽吞吐开发方案，2 0 0 0 年进入全面开发。根据油层发育状况，在油 层比较发育的主体部位( 有效厚度大于6 0 m ) ，采用两套开发层系l o o m 井距正方形井 网部署，其余地区采用一套层系7 0 m 井距正方形井网部署。方案设计共部署各类井3 2 0 口，设计年产能力8 0 x 1 0 4 t 。 杜2 2 9 块新井投产分为三批。1 9 9 8 - 2 0 0 0 年分年度投产井数分别为5 5 口、3 7 口、 2 0 4i z l 。年产量由1 9 9 8 年的8 6 x 1 0 4 t 上升到2 0 0 5 年的8 3 2 1 0 4 t 。2 0 0 2 年，3 批投产井 全部进入递减阶段。2 0 0 5 年以前实际年产油量都在方案预测之上，采油速度保持在3 3 以上，开发效果很好。但2 0 0 7 年以后，产油量在方案预测线之下，采油速度降到1 9 1 ( 表2 4 ) 。 表2 4 杜2 2 9 块历年开发数据 t a b l e 2 4t h ed e v e l o p m e n td a t ao fd u2 2 9b l o c ko v e rt h ey e a r s 年份总井数( 口)动用井数( 口)年产油( 1 0 4 t )采油速度( )综合递减( ) 2 0 0 42 9 92 6 68 3 24 0 41 0 3 2 0 0 5 2 9 9 2 5 26 5 4 3 1 72 1 4 2 0 0 62 9 92 3 55 0 82 4 62 2 - 3 2 0 0 72 9 92 1 33 8 41 9 12 4 4 2 3 开发现状 截止2 0 0 8 年1 2 月，杜2 2 9 块共投产油井3 0 1 口，开井1 7 1 口，核实日产液3 1 9 1 t ， 日产油9 7 0 t ，综合含水6 9 6 。累积吞吐3 3 3 5 井次，平均单井吞吐1 1 1 周期。累积注 汽6 8 0 5 x 1 0 4 t ，累产油3 4 9 9 x 1 0 4 t ，累积油汽比0 5 1 ，累积采注比1 2 9 。采出程度1 6 9 8 ， 可采储量采出程度7 2 5 4 。 2 4 目前存在的主要问题 ( 1 ) 蒸汽吞吐进入高轮次生产阶段，周期产油量递减加大 2 0 0 7 年底杜2 2 9 块油井总数3 1 0 口投产2 9 8 口，动用油井2 2 2 口，平均吞吐7 8 周 期，其中7 周期以上1 5 2 口井，占总井数的6 8 5 。 随着吞吐周期的增加，蒸汽吞吐已进入中后期，周期产油量与油汽比递减加大( 如 图2 2 所示) 。尽管油田现场在7 周期以后采取了多井蒸汽吞吐、高温调剖等措施，在 一定程度上改善了高轮次吞吐效果，周期产油量有一定的提高。但这仅仅是延缓了周期 递减速度，不可能从根本上改变周期递减的规律。 ( 2 ) 套管损坏严重，井下技术状况差 1 1 第二章油藏地质概况及开发状况 杜2 2 9 块共有套管损坏井2 0 6 口，套损率达到6 9 1 。共修复1 3 0 口，带病生产4 l 口，停关3 5 口。其中2 0 0 3 年新发生套损井1 0 口，修复5 8 口。井况差不仅造成部分井 停关，而且影响层系互换以及转换开采方式的实施。 根据开发方案的要求，分采区油井7 个周期以后油汽比将低于o 3 5 ，需要进行层系 互换。在实际生产中，2 0 0 3 年底分采区上层系已累积吞吐1 0 4 周期，采出程度已达到 2 3 4 ，周期油汽比已接近0 3 5 。这样2 0 0 4 年初应该进行层系互换。但由于井况差，已 影响了上下层系的互换，对以后开采方式转换的实施，如进行一注多采也将产水影响。 1 4 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 。8 震 袅6 0 0 匿 4 0 0 2 0 0 0 0 8 0 0 6 0 筮 0 4 0 蓥 鞭 匪 0 2 0 0 0 0 1 2 34567891 0”1 21 3 周期 图2 2 杜2 2 9 块蒸汽吞吐周期产油与油汽比变化 f i 9 2 2t h ec h a n g eo fo i lp r o d u c t i o na n do i l g a sr a t i ow i t hs t e a ms t i m u l a t i o nc y c l e si nd u2 2 9b l o c k ( 3 ) 下层系边底水侵入严重，储量损失大 杜2 2 9 块兴v 组为边水油藏、兴v i 组为边底水油藏，随着蒸汽吞吐的进行，地层 压力的下降，边底水侵入逐渐加大。2 0 0 0 年6 月，杜3 2 5 1 - - 3 1 、5 3 - - 3 1 井底部兴v 2 组出水，水侵不断扩大。到2 0 0 2 年月先后已造成3 6 口井出水，水侵区域已达0 3 4 k m 2 ， 影响储量1 0 2 3 x 1 0 4 t 。虽然通过综合治理，水侵得到有效控制。但整个分采区下层系兴 v 2 组1 2 3 7 x 1 0 4 t 储量目前已经基本无法动用，造成较大的储量损失。 另外，兴v 1 组杜3 2 5 5 3 3 井距离北部边水最近，仅1 0 0 m 距离。吞吐7 周期后， 也开始出现水侵迹象。 ( 4 ) 低效区储量动用程度低 杜2 2 9 块北部有一低效区，其范围大致在6 0 排以北，6 0 3 6 - - 6 6 3 0 井连线以西及 1 2 中国石油大学( 华东) 工程硕士学位论文 靠近杜3 2 断层的6 8 排井区域，开发目的层为兴i i 、油层组，估算地质储量2 4 0 1 0 4 t 。 低效区现有完钻井数2 8 口井，投产2 1 口，目前动用只有4 口。截止2 0 0 3 年底累 积注汽1 8 8 x 1 0 4 t ，累积采油3 5 7 1 0 4 t ，油汽比0 1 9 ，采出程度只有1 4 5 。通过对杜 2 2 9 块低效区的储层进行研究与分析，该块开发效果差的主要原因是，原油粘度高，油 藏岩性复杂，高岭石含量高。 1 3 第三章蒸气吞吐开发效果评价 第三章蒸汽吞吐开发效果评价 3 1 生产特点 3 1 1 原油粘度高，需全程伴热生产 杜2 2 9 块兴隆台油层油品属超稠油范畴，原油粘度一般为5m p a s 1 2 1 0 4 m p a s ， 北部断层附近高达2 0 1 0 4 m p a s o 杜2 2 9 块原始地层温度为4 5 c ，原油在该温度下，基 本不能流动，要使原油能流动，必须使地层温度升高到7 0 。c 以上，因此，2 2 9 块兴隆台 油层采用向地层中注入高温蒸汽的开采方式，而在井筒举升过程中，为了克服井筒摩阻， 又必须在井筒中加温( 中频电加热等) ，而后期的储藏、运输、外销等全过程都需加温伴 热；因此说，超稠油的开发是全程加热伴温过程，这是超稠油生产的典型特点。 3 1 2 超稠油生产周期短，周期产量低，开采成本高 杜2 2 9 块超稠油生产是采用蒸汽吞吐方式，由于原始地层温度低7 0 。c ，原油流动温 度高启动温差大( 7 0 ) 蒸汽吞吐只能把井底周围小范围内升温到7 0 。c 以上，根据现场实 践和数模资料，蒸汽吞吐加温半径仅为l o m - - 一3 5 m 左右。在回采的过程中，大部分热量 随流体产出，地层中的热量又通过热传导、热辐射等方式不断损失，使原油在地下可流 动时间很短，导致超稠油生产周期短，一般仅为8 0 d - - 一1 5 0 d 左右。 3 1 3 日产油呈“三段式”变化规律 超稠油在