SAGD微压差泄油阶段启动压力优化研究

桑林翔，杨 果，成永强，张洪源，郭俊成

(中国石油新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000)



SAGD微压差泄油阶段启动压力优化研究

桑林翔，杨 果，成永强，张洪源，郭俊成

(中国石油新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000)

针对风城油田SAGD循环预热阶段连通程度低的问题，将循环预热分为井筒预热、均衡提压、稳压循环和微压差泄油4个阶段，运用参数回归法和油藏数值模拟法对微压差泄油阶段启动压力进行了研究。研究表明：微压差泄油阶段启动压力梯度与原油流度呈幂函数关系，流动速度与原油流度呈二次函数关系；微压差泄油阶段启动压力以0.15～0.20 MPa为宜，经过12 d，注采井间可形成均匀泄油通道，连通程度可达到70%以上。研究结果在重32井区进行了验证，循环预热结束后，井区平均连通程度达到84.6%，循环预热效果大幅提高。

SAGD；微压差泄油；启动压力梯度；连通程度；风城油田重32井区

0 引 言

SAGD技术是超稠油开发的一项前沿技术，分为循环预热阶段和生产阶段，其中循环预热阶段是SAGD超稠油开发技术的基础和重要阶段[1-7]。在实际生产中，由于储层非均质性和压差控制不合理等问题，循环预热阶段水平段连通程度低，生产调控难度大。为提高循环预热效果，将循环预热阶段精细划分为井筒预热、均衡提压、稳压循环和微压差泄油4个阶段[8-14]。当井组经历井筒预热、均衡提压和稳压循环阶段后，井间温度场建立，初步建立热连通，由于生产井采用机抽生产，在水平段A点注采井间生产压差大，容易形成局部泄油通道，不利于水平段均匀动用，影响生产效果。转入微压差泄油阶段后，通过施加一定启动压力促进井间原油均匀下泄，可有效避免单点汽窜发生。以风城油田重32井区为例，对微压差泄油机理、启动压力大小及施加时间进行了优化，研究内容对类似油藏SAGD循环预热现场实践具有指导意义。

1 微压差泄油机理

井组在稳压循环阶段后期，井间初步建立热连通，通过逐步降低注汽井产液量转入微压差泄油阶段。转入微压差泄油阶段后注汽井短管关闭、长管注汽，生产井短管排液、长管注汽。注汽井压力逐渐上升，注采井间形成压差。当井间压差达到原油最小启动压力时，原油开始向生产井内流动。此时，注采井间压差沿水平段分布均匀，井间原油均匀下泄至生产井内，最终形成均匀泄油通道[15-16]，避免了直接转入SAGD生产阶段由于脚跟处生产压差大造成蒸汽单点突破的现象(图1)。

图1 转SAGD生产阶段与微压差泄油阶段井底压力分布对比

与持续稳压循环建立泄油通道对比，微压差泄油阶段由注汽井向生产井施加一定启动压力，井间原油泄油能力提高，原油加快流至生产井并采出，缩短了预热时间。

2 启动压力优化

稠油油藏具有非达西渗流特征，存在启动压力梯度现象[17-19]，转入微压差泄油阶段需要由注汽井向生产井施加一定启动压力提高原油泄油速度。首先利用高温相对渗透率实验装置测量重32井区不同原油流度下最小启动压力和临界启动压力，然后采用参数回归法拟合该区块齐古组油藏启动压力梯度[20-21]。拟合结果表明，该区块原油最小启动压力梯度和临界启动压力梯度与原油流度呈幂函数关系[22-24]：

(1)

(2)

式中：Δp为注采井间压差，MPa；Δx为注采井距离，m；Kg为油藏渗透率，10-3μm2；μo为原油黏度，mPa·s。

稳压循环阶段结束后，重32井区注采井间温度上升至120℃，原油黏度降至200 mPa·s。由式(1)可知，此时最小启动压力梯度为0.03 MPa/m。注采井间距离为5 m，因此，转入微压差泄油阶段后施加最小启动压力为0.15 MPa，原油即开始具有流动性。

由于储层存在非均质性，施加启动压力越大，水平段泄油能力分异性越强，越易造成高渗段优先连通，导致转SAGD生产后该处出现蒸汽单点突破或局部窜通现象。应用数值模拟软件模拟不同启动压力情况下注采井间连通程度，结果表明：启动压力为0.20 MPa时，井间温度场温度分布均匀，预热结束后连通程度达到70%以上；启动压力大于0.20 MPa，连通程度降低，启动压力达到0.40 MPa时连通程度仅为55%(图2)。

综上所述，风城油田重32井区微压差泄油阶段应施加0.15～0.20 MPa启动压力，保证井间原油均匀泄至生产井中，连通程度可达到70%以上。

图2 不同启动压力微压差泄油阶段结束后连通程度对比

3 微压差泄油时间优化

微压差泄油阶段施加启动压力越大，原油流动速度越快，预热结束后连通程度越低；施加启动压力越小，原油流动速度越慢，预热结束后连通程度越高。当转入微压差泄油阶段，井间施加0.15～0.20 MPa的启动压力，注采井间距离为5 m，驱动压力梯度为0.03～0.04 MPa/m，由于该值介于最小启动压力梯度(0.03 MPa/m)和临界启动压力梯度(0.97 MPa/m)之间，因此原油流动方程呈二次多项式形式。通过对不同驱动压力梯度下原油流动速度进行参数回归，求取此压力梯度区间内原油流动速度方程为：

(3)

式中：v为原油流动速度，m/d。

当微压差泄油阶段施加启动压力0.20 MPa时，原油流动速度为0.42 m/d，则井间原油全部下泄至生产井共需12 d。即微压差泄油阶段施加0.15～0.20 MPa启动压力，历时至少12 d，井间原油全部泄至生产井中，逐步形成均匀泄油通道。

4 应用效果

重32井区22井组微压差泄油阶段施加平均启动压力0.19 MPa，历时15 d，注采井间建立均匀泄油通道，平均连通程度为84.6%，此时转入SAGD生产阶段，杜绝了A点汽窜的现象，日产油达到14.8 t/d，取得了较好的生产效果。

以FHW116井组为例，该井组井间渗透率为1 025×10-3μm2，转入微压差泄油阶段时井间原油黏度为200 mPa·s，由式(1)、(2)可知最小启动压力梯度与最大启动压力梯度分别为0.033、0.932 MPa/m，由式(3)可知原油流动速度为0.24 m/d，转入微压差泄油阶段第21 d，采用试转SAGD生产法判断连通程度为78%，转SAGD生产初期日产油达15 t/d。

5 结论及认识

(1) 稠油油藏具有启动压力梯度现象，当驱动压力梯度超过最小启动压力梯度时，稠油开始流动。

(2) 微压差泄油阶段控制注采井间启动压力为0.15～0.20 MPa，循环预热结束后连通程度可达到70%以上。

(3) 微压差泄油阶段历时至少12 d，井间原油可全部泄至生产井中，建立均匀泄油通道。

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编辑 孟凡勤

20150131；改回日期：20150528

中国石油天然气股份公司“新疆大庆”重大科技专项“浅层稠油、超稠油开发技术研究与应用”(2012E-34-05)

桑林翔(1973-)，男，高级工程师，1996年毕业于大庆石油学院油藏工程专业，现从事油气田开发研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.04.025

TE357.4

A

1006-6535(2015)04-0098-03