1. 引言
目前在蒸汽驱数值模拟领域的应用软件有很多,如SSI公司的THERM软件,ECLIPSE公司的热采模块,CMG公司的STARS模块,其中STARS模块是国际上较为成熟且应用广泛的数值模拟软件。邢景奎应用STARS模块对辽河油田高3-4-066试验区进行蒸汽驱开发研究;殷代印、张湘娟在大庆朝阳沟油田蒸汽驱试验区地质研究基础上,利用STARS模块对不同蒸汽驱开发方案开发指标进行预测;石晓渠利用CMG三相多组分软件对河南井楼油田三区LZ27井区进行蒸汽驱先导实验。
本文的特点为应用动态拟合后的精细地质模型和数值模型,开展浅薄层稠油油藏蒸汽吞吐开发动态规律及转蒸汽驱时机优化研究;对薄层稠油油藏蒸汽吞吐开发规律形成准确认识,并推荐了转蒸汽驱最优方案。
大庆江37试验区块稠油油田含油面积0.19 km2,原油地质储量682.8 × 104 t,平均渗透率为1435.9 × 10−3 µm2,平均孔隙度为33.0%,埋藏深度范围为580~600 m,区块特点为砂体小,厚度薄且分布零散,属于高孔隙度、高渗透率稠油油藏 [1] [2] 。该区块主力油层为高台子组,平均地层厚度为22.7 m,储层平均厚度为6.9 m,平均含油饱和度为69.0%。利用数值模拟方法对该区蒸汽吞吐 [3] 转蒸汽驱 [4] [5] [6] 进行开发指标预测及方案优选,从而为该技术在稠油油藏的应用中奠定一定的基础。
2. 地质模型的建立
应用地质建模软件Petrel,结合数字化沉积相结果,根据研究数据和地质开发生产需要,对江37全区建立油藏数值模型。平面网格长度按5 m划分为93 × 145的均匀网格系统(图1)。为了进行精细油藏数值模拟研究 [7] [8] ,垂向根据分层数据以及射孔等数据分为10个层,结合主力油层在蒸汽吞吐与蒸汽驱过程中的蒸汽超覆影响的情况将其分为3个模拟层,因此模型网块总数为93 × 145 × 10 = 134,850个。图2至图4分别给出油藏数值模型孔隙度的三维显示图、渗透率的三维显示图和初始含油饱和度的三维显示图。
3. 蒸汽吞吐历史拟合
根据各井的数据结合平面网格划分结果,利用CMG数值模拟软件STARS模块对该区进行数值模拟计算,建立江37块的非均值的精细油藏数值模型。在历史拟合过程中进行适当调整。
适当调整包括油层厚度、原始含油饱和度、油层条件下原油粘度与温度关系数据等在内的地质模型参数,调整相渗曲线,得出江37试验区块的蒸汽吞吐累产油曲线、累产液曲线(图5)。累产油量拟合误差为0.62%,累产液量拟合误差为1.39%,达到高精度拟合标准。
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Figure 2. 3D display of porosity distribution
图2. 孔隙度分布三维显示图
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Figure 3. 3D display of permeability distribution
图3. 渗透率分布三维显示图
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Figure 4. 3D display of initial oil saturation
图4. 初始含油饱和度分布三维显示图
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Figure 5. Cumulative oil & fluid output curve of steam soak in Jiang 37 Block
图5. 江37试验区块蒸汽吞吐累产油、累产液拟合曲线
4. 蒸汽吞吐转蒸汽驱
对2013年没有进行过蒸汽吞吐的井先后进行蒸汽吞吐试验,各井蒸汽吞吐最大产液量根据以往最大产业量以及油层厚度计算给出,蒸汽吞吐设计注汽强度为150 t/m;自2014年3月,对2013年三口已吞吐井(平1井、斜32井、斜24井)先后开始蒸汽吞吐注蒸汽生产。自该年4月,对其他井进行蒸汽吞吐注蒸汽生产;自2014年7月,三个井组的3口注汽井参照标准注汽速度开始注汽,从而进行转蒸汽驱开发。
4.1. 转蒸汽驱时机优选
由现场实验数据对比表可知,后续吞吐一周期有效后再进行转蒸汽驱的效果明显优于直接转蒸汽驱。因此转蒸汽驱最佳时机推荐使用方案2 (表1)。
4.2. 注汽井注汽速度优选
井底蒸汽干度 [9] 每上升5%,蒸汽驱降到极限油汽比0.10 t/t。整体趋势为随着井底蒸汽干度的上升,累注汽量也随之上升,但当蒸汽干度大于或等于25%时,累积注汽量将不需增大,累产油、油气比、累产液、采注比等参数也只是小幅度增大,可以忽略不计(表2)。综合考虑试验区实际情况与经济因素,选择方案2作为最优注汽速度。
4.3. 井底蒸汽温度优选
整体趋势为随着井底蒸汽温度 [10] 的上升,累注汽量保持不变,累产油与油气比小幅度上升,累产液先上升明显后变为缓慢上升(表3)。综合考虑试验区实际情况与经济因素,选择方案2作为最优井底蒸汽温度,即井底蒸汽压力达到6.4 MPa以上。
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Table 1. System resulting data of standard experiment
表1. 转蒸汽驱时机优化结果对比表
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Table 2. Comparison of bottom-hole steam quality in steam drive
表2. 蒸汽驱井底蒸汽干度研究结果对比表
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Table 3. Comparison of bottom-hole steam temperature in steam drive
表3. 蒸汽驱井底蒸汽温度研究结果对比表
5. 结论
1) 蒸汽吞吐加热范围较小,未达到油层温度基本连通对转蒸汽驱是不利的,需继续进行蒸汽吞吐,提高采注比,降低油层压力,增加加热范围,为转蒸汽驱创造有利条件。
2) 由于低采注比低,致使注入蒸汽向采油井驱替慢,加热范围较小。
3) 后续吞吐一周期待吞吐引效后进行转蒸汽驱效果明显优于直接转蒸汽驱。
4) 随着注汽井注汽速度、井底蒸汽温度的提高,蒸汽驱的效果逐渐变好,超过最优选定参数,蒸汽驱的效果提升变得不明显。