S断块稠油油藏直井与水平井组合蒸汽吞吐工艺参数优化设计

田鸿照，孙 野

（中国石油长城钻探工程公司地质研究院，辽宁盘锦124010）

1 油藏概况

蒸汽吞吐是开发稠油油藏的一种经济有效的方法［1-3］。S断块有两口直井进行了蒸汽吞吐先导试验，试采结果表明S断块具有蒸汽吞吐开发的潜力。由于S断块为一中低孔、中低渗、深层稠油油藏，且两口蒸汽吞吐井在实施过程中未达到设计要求，开发效果较差。为了加快产能建设的步伐，提高油藏的后续开发效果，本文探索使用直井与水平井组合蒸汽吞吐的方式进行开发，并进行蒸汽吞吐注采工艺参数优化设计。

S断块构造上为一受断层控制的断背斜，主要含油层系为侏罗系，储层岩性以砂砾岩和砂岩为主，平均孔隙度为19.9%，平均渗透率为114.9×10-3μm2。油层埋深为1 300～1 600 m，油层平均有效厚度为28.2 m，含油面积为1.74 km2，石油地质储量为621.2×104t。油藏原始地层压力为16.4 MPa，原始油层温度为59.7 ℃，含油饱和度为65%，原油粘度（50 ℃）为800～2 000 mPa·s，原油密度（20 ℃）为0.954～0.968 g／cm3，属于中低孔、中低渗、深层稠油油藏。

2 开发方式优选

2.1 开发方式

通过五种开发方式对比，直井与水平组合吞吐＋蒸汽驱累产油、采出程度最高，经济效益最好，因此推荐S断块采用直井与水平组合吞吐＋蒸汽驱开发方式开发（表1）。考虑吞吐后期转蒸汽驱，优化了最好的布井方式及射孔层位［4］，即水平井位于两排直井中间，吞吐阶段直井射孔层全井段射开，水平井射孔层为13层，距油层底界约7 m。

2.2 水平井段长度

水平井段的长短是决定着开发效果的好坏，水平井段越长，相应的经济投入就越大，但与油层接触面积就越大，开发效果就会越好［5-6］。从表2 中可以看出，水平井段越长，产量越高，但水平井段长为300 m 时，采出程度较高，经济效益较好。考虑油层非均质性、地层倾角及对井底蒸汽干度的要求，推荐水平井段长300 m。

3 注采参数优选

3.1 注采井排距、井距优选

在稠油热采井网井距优选过程中，要增加采油速度并及时见到汽驱效果，就应减小井距；但井距越小，需钻的油井数量就会增多，导致开发投资增大［7］。从图1、图2中看出，采用100 m 注采井距吞吐＋汽驱采出程度高，总收入最高；而注汽直井井距100 m 的条件下，采油速度适中，总收入高。因此，推荐注采井排距、井距均为100 m。

表1 不同开发方式效果对比

表2 不同水平井段长度下开发指标预测

图1 注采井排距与总收入、采出程度关系曲线

图2 直井井距与总收入、采出程度关系曲线

3.2 井底蒸汽干度

影响蒸汽吞吐开发效果的首要因素是井底蒸汽干度［8］。对于深层稠油油藏，注汽的井筒热损失较大，井底蒸汽干度也会降低。图3、图4 表明，在保持一定的注入量和注汽速度下，井底蒸汽干度大于40%时，产量增加幅度最大，吞吐开发效果最好。

3.3 注汽速度

增加注汽速度可以有效降低井筒的热损失，保证井底蒸汽干度，还可缩短油井停产注汽的时间，有利于提高吞吐效果［2，8］。对于S 断块这类深层油藏，进行蒸汽吞吐时需提高蒸汽速度以保证井底干度及注入压力。图5、图6表明了注汽速度对该断块产油量的影响。综合各方面生产指标及油层吸汽能力，推荐注汽速度保持在360 m3／d左右。

图3 直井井底蒸汽干度随产油量变化曲线

图4 水平井井底蒸汽干度随产油量变化曲线

3.4 注汽强度

蒸汽注入量过高，会导致油井停产作业时间延长，还可能造成地层中原油远离井底，导致周期油汽比下降；注汽量减小，周期产油量又会降低。因此，对于一个具体的稠油油藏，蒸汽注入量有一个最佳范围［7］。图7、图8表明，直井一周期注汽强度为60t／m，水平井一周期注汽强度为10 t／m，开发效果好。

图5 直井注汽速度随产油量变化曲线

图6 水平井注汽速度随产油量变化曲线

图7 直井注汽强度随产油量、油汽比变化曲线

图8 水平井注汽强度随产油量、油汽比变化曲线

3.5 注汽压力

理论研究及现场实践表明［6，8］，注汽压力及相应的注汽速度要低于油层的破裂压力。若超高速、超高压力注汽，可能会压裂油层，导致裂缝性蒸汽窜流，使蒸汽吞吐后期轮次及蒸汽驱开采阶段的热采效果变差。图9表明，注汽压力18 MPa就能满足注汽要求。在实施过程中，为了保证注汽量，实现吞吐阶段的产量，现场须保证注汽压力小于破裂压力（油层在1 350 m 处的破裂压力为23.1 MPa）。

图9 不同注汽压力下产油量变化曲线

3.6 焖井时间

注汽后的焖井是为了把蒸汽所携带的潜热有效地传给油藏，把油层均匀并充分加热，防止生产时采出过多的蒸汽，以提高蒸汽的利用率。焖井时间短，热交换不充分，产出液带出大量热，热利用率低；焖井时间太长，井底热损失大，造成热能浪费［9］。对于S断块稠油油藏，在注汽条件一定的情况下，焖井时间在6 d左右时吞吐开发效果最好（图10、图11）。

图10 直井焖井时间随产油量变化曲线

图11 水平井焖井时间随产油量变化曲线

3.7 不同周期的注汽量

只有逐周期地增加注汽量，扩大油层中的加热半径，才能提供足够的可流动原油，达到蒸汽吞吐降压采油的目的［10］。从图12、13中可以看出，直井6周期、水平井7周期之后注汽量不再增加，此时产油量增加幅度最大，开发效果最好。根据优选的注汽强度，直井一周期注汽量为1 800 m3，水平井一周期注汽量为3 000 m3。

图12 直井注汽量递增百分数与净产油变化曲线

图13 水平井注汽量递增百分数与净产油变化曲线

4 结论及建议

（1）根据S断块埋藏较深、油层较厚的特点，使用直井与水平井组合的热采方式可以获得较好的开发效果。同时为了避免井筒热损失太大，以及减小油流阻力，可使用高温注汽井口、隔热管、伸缩管、高温封隔器、筛管等组成的注汽管柱，延长吞吐周期。

（2）为保证蒸汽吞吐作业的顺利实施，在具体实施时，应注意注入蒸汽温度要高，干度要尽可能的大，注汽速度在350 m3／d左右，焖井时间6天左右，单个吞吐周期时间不宜过长，周期次数约为6-7次。

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