邊水稠油油藏水平井蒸汽吞吐數值模擬研究

喬美樺，李培武

(1.中國石油大學(北京)，北京 102249； 2.中油遼河油田分公司，遼寧盤錦 124010)

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邊水稠油油藏水平井蒸汽吞吐數值模擬研究

喬美樺1，李培武2

(1.中國石油大學(北京)，北京 102249； 2.中油遼河油田分公司，遼寧盤錦 124010)

LD1區塊儲量小、油層厚度薄、邊水能量充足，為高孔高滲普通稠油油藏。受直井開發單井控制儲量低、鉆井成本費用高等因素限制，一直處于難動用狀態。應用水平井開發此類油藏具有明顯的技術優勢，因此開展水平井部署研究。邊水對稠油油藏蒸汽吞吐開發效果具有較大影響，為了實現經濟效益的最大化，開展滲透率、含油飽和度和水體能量等油藏敏感性研究，優化設計水平井段長度、避水高度來提高單井開發效果，延緩水侵，提高油汽比，為同類油藏的開發提供借鑒。

稠油油藏； 邊水； 蒸汽吞吐； 油藏工程

在油藏開發過程中，邊水可以為油藏開發提供充足的能量補充，延緩油藏壓力下降。但是水體能量過強會導致油井出水，造成油井無法正常生產，最終導致投資失敗[1-2]。由于稠油油藏油水黏度比大、一旦發生水侵，就會出現油井的暴性水淹。對于薄層稠油油藏，采用傳統的直井開發，動用范圍小，單井控制儲量低，無法實現經濟有效開發[3-5]。采用水平井開發此類油藏，具有泄油面積大，生產壓差低等特點，具有很好的技術優勢[6-9]。因此，在具有邊底水能量的薄層稠油油藏水平井開發部署過程中，油藏工程設計顯得尤為重要，有必要進行敏感性及其油藏工程的優化設計研究[10-12]。

1 LD1塊油藏概況

LD1塊油藏埋深1 670～1 820 m，平均油層厚度6.7 m，孔隙度25%～28%，滲透率1 426×10-3μm2，50 ℃脫氣原油黏度1 200～1 600 mPa·s，邊水能量充足，水油體積比5.3，為具有邊水能量的高孔高滲普通稠油油藏。該塊自發現以來，由于區塊儲量小、油層厚度薄、邊水能量充足，受直井開發單井控制儲量低、鉆井成本費用高等因素限制，一直處于難動用狀態。水平井對開發此類油藏具有明顯的技術優勢，因此開展水平井部署研究。該項研究以LD1塊相關參數為基礎進行油藏參數的敏感性研究，分析影響開發效果的主要影響因素，開展油藏工程設計為現場實施提供技術保障。

2 油藏敏感性研究

在邊水油藏中，滲透率、含油飽和度、水油體積比是影響邊水薄層稠油油藏開發效果的主要因素。為了更加清楚了解不同的滲透率、油藏初始含油飽和度以及水體能量大小對開發效果的影響，開展敏感性研究。為實現經濟效益、油井產量的最大化，有必要開展不同油藏參數條件下的敏感性因素研究。利用加拿大CMG公司數值模擬軟件STARS模塊進行熱采數值模擬。

2.1 滲透率

在相同生產條件下，滲透率的大小對邊水推進速度有直接的影響，一般滲透率越大，在相同的生產壓差下水侵速度越快。針對油藏滲透率范圍，取(500～3 500)×10-3μm26個滲透率等級進行對比研究，結果如圖1所示。從圖1中可以看出，當滲透率從500×10-3μm2增至1 000×10-3μm2，原油累積產量有較大幅度上升，滲透率超過1 000×10-3μm2后，滲透率對累積產油的影響減小。

圖1 滲透率敏感性因素研究

Fig.1 Sensitive factors of permeability

2.2 含油飽和度

含油飽和度高低影響單井的產能，進而直接影響油藏最終的開發效果，單井產量和區塊產量，即油藏最終采收率。針對LD1油田測井解釋結果，含油飽和度在40%～80%。因此，對含油飽和度分為5個級進行模擬研究，結果如圖2所示。從圖2中可以看出，含油飽和度對油井的累積產油有較大影響，含油飽和度越高，累積產油量越高；油汽比隨著含油飽和度升高呈直線上升；含油飽和度越高，采出程度也越高。

圖2 不同含油飽和度與累積產量、油汽比關系曲線

Fig.2 Curve of cumulative production and gas oil ratio under different oil saturation

2.3 水油體積比

水油體積比是水體能量的反應，水油體積比越大，表明水體能量越大，在開發過程中水體供給能力越強，一旦油藏內部泄壓，水體能量將快速補充油藏內部虧空，油藏壓力保持水平高。LD1油田水體能量尚不清楚，為減少實施風險，對邊水水體能量的大小進行敏感性研究，分別對水油體積比為1、5、10、50和100的5種水體大小進行研究，結果如圖3所示。從圖3中可以看出，水油體積比增大，水平井累產油升高，但水油體積比從1增加至5時，油汽比升高，水油體積比大于5時，油汽比出現下降趨勢。

圖3 不同水油體積比與累積產量、油汽比關系曲線

Fig.3 Curve of cumulative production and gas oil ratio under different water oil volume ratio

3 水平井蒸汽吞吐油藏工程設計

3.1 水平井長度優化

應用數值模擬方法對水平井部署層位的厚度進行計算，結果見表1。結果表明，隨著水平段長度不斷增加，水平井部署油層厚度下限降低。在油價2 935 元/t條件下，按依據投入等于產出即為極限產量的方法，單井費用8 500萬元，注汽成本100元/t。當水平段長度1 000 m，水平井部署厚度下限為5 m。

表1 不同油層厚度、水平段長度與極限產油量數據

3.2 水平井部署方向

水平井部署方向一般沿著沉積方向、平行邊水、平行構造，有利于提高水平井開發效果、抑制邊水突進、利于鉆進實施。

3.3 水平井縱向位置研究

純油層水平段應靠近油層底部部署，利用蒸汽超覆的作用有效動用上部油層，可以提高熱利用率。LD1油田邊水發育且部分區域存在底水，適當提高水平井縱向位置，可以延緩邊水水侵，延緩水平井壽命，提高單井產量。圖4為水平井縱向距離數值模擬結果，圖5為水平井距油層頂部2 m時含油飽和度場圖。由圖4和圖5可知，在距離頂部2 m處效果最好，單井累積產油最高，可以避免邊水過早竄進，減少熱損失，提高開發效果。

圖4 水平井縱向距離數值模擬結果

Fig.4 Simulation result about longitudinal distance of horizontal well

3.4 距邊水距離優化

水平井距邊水距離與油藏滲透率、原油黏度的大小有直接關系，圖6為不同水油體積比、滲透率與距邊水距離關系曲線。由圖6可知，隨著水平滲透率的增大，避水距離也越來越大，當水平滲透率為500×10-3μm2時，水油體積比為2的油藏距邊水距離60 m，當滲透率增加至2 500×10-3μm2時，距邊水距離應增大到200 m。

圖5 水平井距油層頂部2 m時含油飽和度場圖

Fig.5 Oil saturation filed when 2 meters from horizontal well to the top of oil zone

圖6 不同水油體積比時滲透率與距邊水距離關系曲線

Fig.6 Relationship between horizontal permeability and distance to the edge water under different water oil volume ratio

圖7為不同水油體積比、原油黏度距邊水距離優化結果。由圖7可知，原油黏度在5 000 mPa·s時，水油體積比為2的油藏距邊水距離40 m，當原油黏度達到60 000 mPa·s時，油藏距邊水距離應達到190 m。

Fig.7 Optimization result of the relationship between oil viscosity and distance to the edge water under >different water oil volume ratio

3.5 注采參數優化設計

注采參數對蒸汽吞吐效果至關重要。蒸汽吞吐主要的注采參數包括注汽強度、注汽速度、注汽干度、燜井時間等，對其進行優化設計，設計結果見表2。采用蒸汽吞吐開發，預計階段采出程度達到17.1%。

表2 水平井注采參數優化結果

4 結論

(1) 隨著滲透率、含油飽和度的增加，單井產量增加，油汽比增加，開發效果好，階段采出程度高。

(2) 水體能量大小對開發效果有較大影響，同時受到滲透率等油藏條件的影響，滲透率越大，水侵風險越大，油藏工程設計過程中要求避水距離越大。

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(編輯 宋官龍)

Simulation of Heavy Oil Reservoir with Edge Water by Horizontal Well with Steam Stimulation

Qiao Meihua1, Li Peiwu2

(1.China University of Petroleum, Beijing 102249, China;2.PetroChinaLiaoheOilfieldCompany,PanjinLiaoning124010,China)

LD1 block is an ordinary heavy oil reservoirs of high porosity and permeability with characteristic of small reserves, thin reservoir thickness, and sufficient energy of edge water. With the limit of low single well controlled reserves of vertical wells and high drilling cost, it is difficult to exploit the block. Development and application of horizontal wells have obvious advantages in such reservoirs, so study about horizontal well deployment is started. Edge water has a great influence on exploitation of heavy oil reservoir using steam stimulation. In order to maximize economic benefits, sensitivity study in permeability, oil saturation and water energy are carried out.The length of horizontal well and the height of water avoidance are optimized to improve the effect of single well development and oil steam ratio, delay the water invasion, and provide reference for the same kind reservoirs.

Heavy oil reservoir;Edge water;Steam stimulation;Reservoir engineering

1006-396X(2015)02-0050-04

2015-02-02

2015-03-01

國家科技重大專項“渤海灣盆地遼河坳陷中深層稠油開發技術示范工程”(2008ZX05053)。

喬美樺(1995-)，女，在讀本科生，石油工程專業，從事油氣田開發研究；E-mail:qiaomeihua01@163.com。

李培武(1979-)，男，碩士，高級工程師，從事稠油油藏開發研究；E-mail:lipeiwu79@163.com。

TE345

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2015.02.010