厚層砂礫巖稠油油藏開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)

原油燃燒層是一種提高原油采收率的熱采方法。成本低、能耗低、驅(qū)油效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、前景廣闊，能夠?qū)崿F(xiàn)原油的改質(zhì)。但火驅(qū)伴隨著復(fù)雜的物理化學(xué)變化,驅(qū)油機(jī)理復(fù)雜(具有蒸汽驅(qū)、熱水驅(qū)、煙道氣驅(qū)等多種機(jī)理),實(shí)施過(guò)程中調(diào)控難度大,導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)成功率低?；馃蛯映晒﹂_(kāi)發(fā)的實(shí)例多為薄層油藏,類似遼河油田高3618塊厚層塊狀油藏?zé)o成功經(jīng)驗(yàn)可借鑒。為此,在高3618塊油藏中部主體部位開(kāi)展先導(dǎo)性試驗(yàn),并逐步擴(kuò)大實(shí)施規(guī)模。經(jīng)不斷深入研究逐步形成了一套比較成熟的點(diǎn)火技術(shù)、受效狀況綜合識(shí)別技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)跟蹤調(diào)控技術(shù),實(shí)現(xiàn)了厚層塊狀油藏的火驅(qū)開(kāi)發(fā)。1井網(wǎng)情況高3618塊油藏構(gòu)造上處于遼河斷陷西部凹陷西斜坡北端,含油層系為蓮花油層,為近岸水下扇沉積,主要發(fā)育扇中亞相,儲(chǔ)集層巖性以含礫不等粒砂巖為主,其次為不等粒砂巖和礫狀砂巖,分選差,平均孔隙度23%,平均空氣滲透率2D,為高孔高滲儲(chǔ)集層。斷塊探明含油面積1.16km2,石油地質(zhì)儲(chǔ)量1323×104t,油層埋深1500~1850m,平均有效厚度68m,20℃原油密度0.955g/cm3,50℃脫氣原油黏度3500mPa·s,原始地層壓力18.54MPa,目前地層壓力5MPa,為厚層塊狀稠油油藏。高3618塊于1987年投入開(kāi)發(fā),先后經(jīng)歷了蒸汽吞吐和火驅(qū)開(kāi)發(fā)2個(gè)階段,蒸汽吞吐從井網(wǎng)上又大體劃分為1986—1992年210m基礎(chǔ)井網(wǎng)、1993—1997年150m采油井網(wǎng)、1998—2008年105m采油井網(wǎng)3個(gè)開(kāi)發(fā)階段,蒸汽吞吐階段末有油井87口,開(kāi)井80口,日產(chǎn)油179t,平均單井日產(chǎn)油2.6t,年產(chǎn)油5.5063×104t,采油速度0.42%,采出程度11.9%;2008年5月開(kāi)展火驅(qū)先導(dǎo)性試驗(yàn),截至2012年12月共轉(zhuǎn)驅(qū)13個(gè)井組(圖1),動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量505×104t,占區(qū)塊總地質(zhì)儲(chǔ)量的38%.共有一線油井83口,開(kāi)井71口,日產(chǎn)液365t,日產(chǎn)油157t,采油速度1.25%,綜合含水率59%,日產(chǎn)氣9.7×104m3,年產(chǎn)油5.2×104t,年產(chǎn)氣0.35×108m3.瞬時(shí)空氣油比900m3/t,瞬時(shí)排注比0.7m3/m3,階段空氣油比1500m3/t,階段排注比0.6m3/m3.共有點(diǎn)火井13口,日注氣14.8×104m3,平均單井日注氣1.13×104m3,注入壓力2.2~9.5MPa,年注氣1.6×108m3,階段累計(jì)注氣1.58×108m3.區(qū)塊已建成功能齊全、具有穩(wěn)定注氣能力的火驅(qū)注氣站,正常日注氣能力30×104m3以上。2燃燒油層的關(guān)鍵技術(shù)2.1注蒸汽預(yù)熱輔助技術(shù)(1)點(diǎn)火方式1電點(diǎn)火:利用井底電加熱點(diǎn)火器點(diǎn)燃地層原油,是一種最常見(jiàn)的點(diǎn)火方法,采用的是勝利油田公司研制的SL—Ⅱ型點(diǎn)火器,將特種點(diǎn)火電纜與點(diǎn)火器連接后下入井中再注空氣,通過(guò)地面自動(dòng)化控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火器功率,使油層溫度達(dá)到燃點(diǎn)以上,從而點(diǎn)燃油層。2化學(xué)點(diǎn)火:是在注氣井的油層內(nèi)擠入適量的化學(xué)劑,該化學(xué)劑遇到不斷注入的空氣或氧氣會(huì)發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)(即燃燒),從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)燃油層的目的。目前,針對(duì)火燒油層化學(xué)點(diǎn)火項(xiàng)目,正在研究新型助燃劑,借鑒了許多燃油方面的助燃劑添加技術(shù),已取得了很大進(jìn)展。(2)注蒸汽預(yù)熱參數(shù)測(cè)算化學(xué)點(diǎn)火時(shí),油層經(jīng)歷一個(gè)自燃的過(guò)程。在這一過(guò)程中有以下3個(gè)關(guān)鍵因素:一是控制注入空氣速度,速度過(guò)低則不能保證低溫氧化的維持,過(guò)高則形成冷空氣的吹掃降溫;二是控制點(diǎn)火時(shí)間,點(diǎn)火時(shí)間過(guò)短則沒(méi)有達(dá)到高溫燃燒的門限溫度,點(diǎn)火時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則地層積碳過(guò)多,會(huì)造成低溫氧化或熄火;三是油藏初始溫度不能過(guò)低,過(guò)低則自燃點(diǎn)火時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致施工困難?，F(xiàn)場(chǎng)摸索出注蒸汽預(yù)熱輔助技術(shù),大大縮短了點(diǎn)火時(shí)間。由于注入蒸汽起預(yù)熱作用,所以注汽參數(shù)不是唯一解,只要在此階段將預(yù)熱后自燃點(diǎn)火時(shí)間縮短到1~2d內(nèi),就能滿足施工要求。在進(jìn)行預(yù)熱的注蒸汽量設(shè)計(jì)時(shí),注汽強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)取20t/m.注汽速度太低井筒熱損失率太大,往往導(dǎo)致井底蒸汽干度過(guò)低,太高則易發(fā)生汽竄,現(xiàn)場(chǎng)取200m3/d.蒸汽干度現(xiàn)場(chǎng)一般取40%.預(yù)熱帶的溫度則按注蒸汽的蒸汽帶溫度來(lái)進(jìn)行計(jì)算,設(shè)計(jì)時(shí)要保證預(yù)熱后加熱帶地層平均溫度高于85℃。(3)點(diǎn)火階段注空氣參數(shù)設(shè)計(jì)點(diǎn)火階段注入空氣的主要作用是使井筒附近的油層能發(fā)生氧化反應(yīng),因此注入速度取決于含油飽和度、油層厚度和原油低溫氧化反應(yīng)速度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的氧氣消耗速率,可以得到維持低溫氧化的最低注氣速度。一般如果注氣量過(guò)少,只能點(diǎn)燃油層的一小部分,而整個(gè)井段難以點(diǎn)燃。如果注氣速度過(guò)大,則油層尚未點(diǎn)燃,冷空氣就攜帶低溫氧化產(chǎn)生的熱量進(jìn)入了地層深處,熱量累積達(dá)不到點(diǎn)火要求,可能導(dǎo)致點(diǎn)火不成功。(4)點(diǎn)火時(shí)間測(cè)算根據(jù)自燃點(diǎn)火時(shí)間公式計(jì)算,如果超過(guò)之前設(shè)定的點(diǎn)火時(shí)限(一般不超過(guò)50h,時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則積碳過(guò)多,影響燃燒的建立),則重新設(shè)計(jì)注蒸汽預(yù)熱階段的注蒸汽量和注蒸汽速度,直到達(dá)到要求的點(diǎn)火時(shí)間為止。2.2連通狀況v通過(guò)注采關(guān)聯(lián)性分析判別受效方向,推測(cè)井組各向的連通狀況V,為引效、控堵等控火措施提供依據(jù)。確立現(xiàn)場(chǎng)注采連通狀況的辦法是:先求取相關(guān)的函數(shù)值,即見(jiàn)氣時(shí)間指數(shù)V1、見(jiàn)氣幅度V2、沿途井相似程度V3,最后求取連通狀況V=V1×V2×V3,V越大,則連通狀況越好。1見(jiàn)氣時(shí)間指數(shù)V1:油井的見(jiàn)氣時(shí)間指數(shù)用20天/見(jiàn)氣天數(shù)表示。見(jiàn)氣天數(shù)為點(diǎn)火井點(diǎn)火日期起到產(chǎn)氣量上升幅度大于2000m3期間的天數(shù),見(jiàn)氣天數(shù)如果小于20d,則見(jiàn)氣時(shí)間指數(shù)取1,如果大于20d,則見(jiàn)氣時(shí)間指數(shù)用20d/見(jiàn)氣天數(shù)表示;2見(jiàn)氣幅度V2:指點(diǎn)火井對(duì)油井產(chǎn)氣量的貢獻(xiàn)程度,用油井產(chǎn)出氣量/點(diǎn)火井注入氣量來(lái)表示,大于1則取1,小于0.1則忽略不計(jì);3沿途井相似程度V3:如果點(diǎn)火井和油井中間有另一油井和該井見(jiàn)氣動(dòng)態(tài)相類似,則認(rèn)為有穩(wěn)定通道,對(duì)沿途井相似程度進(jìn)行取值,取中間井的見(jiàn)氣時(shí)間指數(shù)×見(jiàn)氣幅度值,稱沿途井相似程度值,將值賦予該油井。2.3采用氣體指數(shù)法識(shí)別地下燃燒燃燒狀況受注入、采出等多方面因素影響,實(shí)際上不會(huì)嚴(yán)格按照?qǐng)A形向外推進(jìn),大多數(shù)會(huì)沿著一個(gè)優(yōu)勢(shì)方向向外發(fā)展,這就使得某一方向上空氣流量很大,而其他方向供氣不足,因而會(huì)出現(xiàn)各向燃燒狀況不同,高溫和低溫燃燒共存的現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)通常采用井溫測(cè)試結(jié)果和尾氣組分對(duì)地下燃燒狀況進(jìn)行識(shí)別。通過(guò)部署定點(diǎn)溫度觀察井、油井作業(yè)測(cè)試、火井定期井溫剖面測(cè)試來(lái)直接了解地層溫度變化。所選井要全部位于控制火驅(qū)范圍內(nèi),且以單井連續(xù)測(cè)試為主,以便于分析對(duì)比,區(qū)塊年測(cè)試達(dá)60井次以上。理論上講,稠油尾氣大部分都是由長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔锝?jīng)裂解反應(yīng)生成的CO和CO2,為此,引入氣體指數(shù)(GI)公式該尾氣氣體指數(shù)體現(xiàn)了實(shí)際產(chǎn)出廢氣和理論產(chǎn)出廢氣之間的比值,可以認(rèn)為GI增大過(guò)程是油層點(diǎn)燃過(guò)程,GI減小過(guò)程是油層熄滅過(guò)程(圖2)。在火燒初始階段,GI=0;隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行,GI值逐漸增大,在穩(wěn)定燃燒階段,GI會(huì)趨近于某一定值;在結(jié)束階段,GI會(huì)逐漸下降到0.現(xiàn)場(chǎng)判別燃燒狀態(tài)時(shí)認(rèn)為,GI<0.4為建立燃燒階段,0.4<GI<0.6為低溫穩(wěn)定燃燒,0.6<GI<0.8為次高溫燃燒,0.8<GI<1為高溫穩(wěn)定燃燒。2.4火驅(qū)前端位置預(yù)測(cè)火驅(qū)前緣位置是采取各項(xiàng)措施最根本的依據(jù),對(duì)火驅(qū)前緣位置的正確預(yù)測(cè)可以通過(guò)示蹤劑監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn):油層燃燒后,某一油井不同方向上的火線前緣位置可用下式求得3火災(zāi)油層的主要監(jiān)控技術(shù)3.1火驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)操作方面開(kāi)發(fā)試驗(yàn)初期,井網(wǎng)極不完善,點(diǎn)火井6口,一線可利用油井總井?dāng)?shù)僅14口,處于嚴(yán)重失衡狀態(tài)。受此影響,火驅(qū)初期氣竄現(xiàn)象非常嚴(yán)重?，F(xiàn)場(chǎng)按照以下原則展開(kāi)調(diào)控:1按兩套層系進(jìn)行火驅(qū)開(kāi)發(fā)部署;2部署時(shí)按原吞吐注汽105m井距完善井網(wǎng),轉(zhuǎn)驅(qū)時(shí)按點(diǎn)火井排距210m、排內(nèi)井距105m設(shè)計(jì);3對(duì)井況差的井側(cè)鉆。2011年以來(lái),部署實(shí)施新井43口,側(cè)鉆井26口,其中一線試驗(yàn)區(qū)實(shí)施新井18口,側(cè)鉆10口,有效完善了火驅(qū)注采井網(wǎng),一線油井?dāng)?shù)增至火驅(qū)前的3倍,建立了完善的井網(wǎng)基礎(chǔ)。3.2射孔控制要點(diǎn)考慮地層傾角,注采關(guān)系上應(yīng)利用重力泄油作用,規(guī)避向上傾方向氣竄的超覆影響。注采層位設(shè)計(jì)上火井以頂部為主,油井射開(kāi)對(duì)應(yīng)井段下部2/3,由于油藏由蒸汽吞吐轉(zhuǎn)入火驅(qū)開(kāi)發(fā),原大井段射孔方式不適應(yīng)。注采層位設(shè)計(jì)上點(diǎn)火井以頂部為主,油井射開(kāi)對(duì)應(yīng)井段下部2/3,由于油藏由蒸汽吞吐轉(zhuǎn)入火驅(qū)開(kāi)發(fā),原大井段射孔方式不適應(yīng),存在超覆現(xiàn)象。實(shí)施時(shí)結(jié)合火驅(qū)特征,重點(diǎn)把握以下幾點(diǎn):1盡可能多地補(bǔ)射開(kāi)火驅(qū)井網(wǎng)上的井點(diǎn),減少氣竄;2重點(diǎn)實(shí)施見(jiàn)效明顯的電點(diǎn)火周圍井,保證效果;3油井老層沿用蒸汽吞吐大井段射開(kāi)生產(chǎn)方式,對(duì)出現(xiàn)的氣竄井及時(shí)封堵上部油層,新層射開(kāi)對(duì)應(yīng)井段下部2/3.實(shí)施火驅(qū)以來(lái),通過(guò)調(diào)補(bǔ)層完善層位對(duì)應(yīng)11口井13井次,累計(jì)增油7623t,有效率達(dá)69%.3.3索出單井方案氣體受效方向直觀地反映了油藏的各向連通狀況,火驅(qū)開(kāi)發(fā)前期,35%的井竄流或有竄流顯示,指狀突進(jìn)現(xiàn)象明顯,導(dǎo)致其余65%的井無(wú)受效反應(yīng),未建立燃燒,如不及時(shí)調(diào)整將會(huì)導(dǎo)致火驅(qū)開(kāi)發(fā)失敗。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)實(shí)踐,摸索出了一套實(shí)用的辦法,即以井組為單元,監(jiān)控井組空氣注入速率、空氣油比、瞬時(shí)排注比、氣竄單井產(chǎn)氣量等指標(biāo),要求:1井組空氣注入速率不小于方案要求最低值(25m3/h·m);2瞬時(shí)空氣油比不高于2500m3/t,空氣油比反映了注入1m3空氣所能產(chǎn)出的油,這個(gè)數(shù)值越小說(shuō)明火驅(qū)效果越好;3井組注采比應(yīng)控制在2.0m3/m3以內(nèi),過(guò)高則易突破形成單向氣竄通道,造成地下存氣率低;4單井最高日產(chǎn)氣控制在1×104m3以內(nèi)。以上述4條原則為調(diào)控依據(jù),當(dāng)油井產(chǎn)量出現(xiàn)異常時(shí),優(yōu)先從注入氣源頭,以井組為單元治理,定期展開(kāi)井組注采動(dòng)態(tài)調(diào)配氣分析,配合氣大單井封堵、關(guān)井,低效井引效、解堵等措施,區(qū)塊竄流得到明顯緩解。3.4氣竄井治理措施(1)強(qiáng)制封閉氣竄通道在稠油開(kāi)采中后期,氣竄形式非常復(fù)雜,火驅(qū)過(guò)程中注入的空氣會(huì)沿既有通道竄進(jìn),對(duì)火驅(qū)均勻推進(jìn)不利,如果火線各向均勻推進(jìn),則能大大提高火驅(qū)的最終采收率。該區(qū)塊歷史上曾出現(xiàn)明顯竄流井,日產(chǎn)氣高達(dá)2×104~3×104m3,為正常油井產(chǎn)氣量的15~20倍,因此對(duì)已發(fā)生氣竄的油井采取及時(shí)治理措施。(2)吞吐引效引導(dǎo)火線方向?qū)τ诘蜏厝紵较蛴途?若地層溫度達(dá)到90℃以上,實(shí)施吞吐引效,引導(dǎo)火線推進(jìn)。近年來(lái),實(shí)施該類措施28井次,有效率85%,有效地解決了火驅(qū)受效井近井地帶油層堵塞造成的滲透性下降問(wèn)題,引導(dǎo)火線均勻推進(jìn)效果明顯。對(duì)明顯見(jiàn)效井低溫氧化導(dǎo)致的油層滲透性降低、產(chǎn)量下降現(xiàn)象,采取酸化、射流噴孔等輔助措施效果顯著。4火驅(qū)效果評(píng)價(jià)(1)點(diǎn)火成功率不斷提高對(duì)個(gè)別點(diǎn)火效果差的點(diǎn)火井,調(diào)整井段重新點(diǎn)火取得成功。(2)地下燃燒狀態(tài)不斷改善產(chǎn)出端氣體反映,尾氣指數(shù)GI值逐漸增大,火驅(qū)范圍內(nèi)60%以上區(qū)域油層建立穩(wěn)定燃燒,40%區(qū)域油層高溫氧化燃燒。(3)油藏溫度場(chǎng)逐步擴(kuò)展平面上油層溫度由轉(zhuǎn)驅(qū)前的60℃上升至67~315℃.縱向上火驅(qū)溫度逐步擴(kuò)展和上升,波及油層厚度達(dá)10~55m.(4)地層壓力逐步提高壓力觀察井顯示,地層壓力由火驅(qū)前約1MPa上升到目前3.8MPa.(5)火驅(qū)前緣推進(jìn)不均狀況得到控制火線單向推進(jìn)方向由19個(gè)減少至8個(gè),火線前緣的最前端與火井井距間的最大幅度差由65m減少至33m.(6)油井見(jiàn)效不均現(xiàn)象得到緩解一線見(jiàn)效井由50%提高到100%,二線見(jiàn)效井由12%提高到55%.(7)區(qū)塊產(chǎn)量明顯上升區(qū)塊產(chǎn)油量由火驅(qū)前的127t/d上升為目前的220t/d,采油速度由吞吐預(yù)測(cè)0.23%上升至0.45%,單井日產(chǎn)油由吞吐預(yù)測(cè)1.0t提高至2.8t,區(qū)塊綜合遞減率和自然遞減率逐年下降。(8)預(yù)測(cè)最終采收率較高利用火驅(qū)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行評(píng)價(jià),高3618塊油藏在2011年度火驅(qū)效果總體較好。根據(jù)帶傾角地層線性火驅(qū)典型生產(chǎn)階段特點(diǎn),綜合高3618塊油藏生產(chǎn)現(xiàn)狀:綜合含水率60%、單井產(chǎn)量2.8t/d、空氣油比1200m3/m3,認(rèn)為該塊目前處于排水階段后產(chǎn)量上升階段,主要開(kāi)發(fā)指標(biāo)與理論曲線基本吻合,下步按理論曲線預(yù)測(cè),區(qū)塊高峰期年產(chǎn)油將達(dá)到20×104t,最終采收率將達(dá)到42%,增加可采儲(chǔ)量362×104t.(9)取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益截至2012年12月,高3618塊油藏火驅(qū)累計(jì)增油3