薄层稠油油藏多组分SAGD物理模拟试验研究

彭旭

(中石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁 盘锦124010)



薄层稠油油藏多组分SAGD物理模拟试验研究

彭旭

(中石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁 盘锦124010)

针对S块薄层超稠油油藏原油黏度大、蒸汽吞吐产能低的难题，室内开展了高压二维比例物理模拟试验，研究了SAGD及多组分SAGD蒸汽腔发育规律、生产动态特征及开发效果。试验结果表明，该油藏双水平井SAGD蒸汽腔上升速度快、横向扩展及下降速度慢。生产特点是：产量上升速度快，稳产期短，生产时间短。添加烟道气和降黏剂后，扩大了蒸汽波及体积，延长生产时间1.4a，提高采收率4.3%，最终达60%。

薄层油藏；SAGD；水平井；多组分SAGD；物理模拟

S油藏为一浅层超稠油油藏，储层孔隙度30.5%，渗透率2.20D，为高孔、高渗储层；有效厚度薄，平均12m，油层地面原油密度平均1.005g/cm3；50℃地面原油黏度为46700mPa·s。由于原油黏度大、夹层发育，蒸汽吞吐等方式开发效果较差，初期有产能但生产时间短、油汽比低，无法实现经济有效动用，亟待寻找更有效的开发方式。

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)以及多组分SAGD是开发超稠油的一项有效技术，其机理研究及矿场试验日臻成熟[1～4]。将目标区与国外SAGD油藏筛选标准[5～7]进行比较，如表1所示。标准要求油藏连续厚度大于20m，而S油藏平均厚度仅为12m，低于标准值。为了降低开发风险，在室内建立了符合油藏特点的双水平井SAGD物理模型，开展了SAGD及多组分SAGD试验。

表1 S油藏应用SAGD开发评价

1 试验部分

1.1 试验设备

试验采用了一套大型高温高压二维比例物理模拟装置(图1)，模型几何尺寸：500mm×500mm×40mm。包括注入系统、模型本体、覆压系统、采出系统、数据采集与后处理软件5部分。

1)注入系统 主要包括美国Quizix6000型高压精密计量泵、蒸汽发生器、气体流量计、气液混合器。注入系统向井网模型提供一定温度、流速、干度的蒸汽，以及蒸汽与非凝结气的混合物。

2)模型系统 用于模拟储层原型，由盖层、油层、底层构成。油层中不同位置可以布设温度、压力测试点用于监测模型温度场、压力场变化。模拟井管采用∅8mm不锈钢管，射孔方式采用激光割缝。模型系统耐温350℃，压力10MPa。

3)覆压系统 是给井网模型施加上覆压力的。由覆压缸、自动跟踪泵、安全阀等构成。

4)采出系统 由回压控制器、气液分离装置、湿式气体流量计、烟气收集净化装置、电子天平等构成。可以实现模拟油藏定压力开采，同时可对产出流体进行分离和精确计量。

5)数据采集及后处理软件 是对井网模型、覆压系统的温度、压力信号进行采集处理，可以直接显示各种场图。

图1 SAGD物理模拟试验流程图

图2 原油黏度温度曲线

1.2 试验用料

1)试验用油 S区块现场生产原油，室内进行脱水处理，含水率<1%。采用哈克旋转黏度计测试了原油黏度-温度曲线，如图2所示。

2)试验用砂 目数为80～120的石英砂，按照一定比例混合而成；室内测试渗透率、热物性参数。

3)试验用气 按照85%N2+15%CO2(体积分数)配制烟道气，混合均匀后，取样进行色谱分析，确定气体组分。

4)试验用降黏剂 辽河油田科技实业公司生产GSW-1型降黏剂(质量分数2%的溶液)。

1.3 试验过程

1.3.1 模型设计

室内模拟双水平井组合的SAGD纵剖面。依据SAGD相似准则，将油藏参数比例模化为模型参数，见表2。

表2 SAGD油藏参数与模型参数

1.3.2 试验步骤

1)试验准备 根据油藏地质特点，设计模型注采井距、油层厚度、孔隙度、渗透率、初始含油饱和度等参数。在上述基础上进行岩心及流体准备、物性测试。

2)模型准备 ①将模拟井、热电偶、压力传感器等布设到试验方案设计的位置；②模型内壁作耐高温防窜流处理；③采用湿装法，将油层砂均匀装填进模型，边装填边振动，使模型砂紧密装填；④密封性测试，在注汽压力下采用气体进行试压；⑤连接试验流程，再次试压，保证整套流程在试验压力下不泄露。

3)模型初始化 ①抽真空，饱和蒸馏水，计算模型孔隙度；饱和油，测定含油饱和度；② 建立初始温度场。

4)SAGD驱替试验 双水平井循环预热，井间温度达到85℃以上，转入SAGD生产，上水平井连续注汽，下水平井连续采油，含水率大于98%，停止试验。

5)多组分SAGD试验 SAGD过程中蒸汽腔到达油藏顶部后，注入降黏剂段塞0.3PV，依次注入烟道气和水蒸汽。烟道气与水蒸汽比为10∶1，注入方式为段塞注入，段塞大小为4PV，烟道气总注入量为0.4PV。

2 试验结果及分析

2.1 温度场发育特点

薄层油藏双水平井SAGD整体特点是汽腔上升阶段时间短，汽腔横向扩展及下降时间长[3]。汽腔发育过程中，由于受到夹层的遮挡，其发育存在一定的单层突进现象，由于蒸汽的超覆特性，汽腔发育上部油藏好于下部油藏，如图3所示。根据汽腔发育特点，将SAGD过程分为汽腔形成、汽腔扩展、汽腔下降3个阶段。

1)汽腔形成阶段 随着注汽井蒸汽注入，蒸汽在超覆作用下向油藏上方发展，在注入井上方形成蒸汽腔。由于隔夹层的遮挡，汽腔发育存在一定的单层突进现象，有别于标准的“倒三角形”。

2)汽腔扩展阶段 当蒸汽腔达到油藏顶部，汽腔开始横向扩展。汽腔通过热传导作用将周围油藏加热，原油黏度迅速降低。蒸汽区周围油层中的原油由于重力作用而沿汽腔与原油交界面向下流动进入水平生产井，与界面处蒸汽冷凝水一起被采出。

3)汽腔下降阶段 当汽腔横向扩展至油层顶部两侧边界时，随着蒸汽的继续注入，汽腔开始缓慢向下发展。最后下水平生产井上方基本都被汽腔充满，大量蒸汽从生产井采出，产油量急剧下降，含水率急剧上升，SAGD过程结束。

多组分SAGD试验，温度场变得不规则。该方式下降黏剂辅助降黏后，有利于注汽井周围的原油泄流，原油泄流后汽腔进一步扩展，发育更均匀，波及范围更大，形状不同于传统的SAGD汽腔形态。

图3 不同方式汽腔发育过程

图5 不同方式下油汽比曲线

图6 不同方式下采收率曲线

2.2 生产动态特征

2.2.1 产油量、含水率

不同方式下产油量、含水率曲线如图4所示。整体规律是含水率先降低再上升，产油量是先迅速上升到峰值再迅速下降。SAGD峰值产量37.5t/d，多组分SAGD峰值产量47t/d；约3.5a后，产油量降低至10t/d以下，含水率升高至85%。多组分SAGD比SAGD具有日产油高、峰值产量高、含水率低的特点，且生产时间延长1.4a。

2.2.2 油汽比、采收率

图5为不同方式下油汽比曲线，SAGD可开采至5.3a，累计油汽比0.199；多组分SAGD可开采至6.7a，最终累计油汽比0.169，比SAGD低0.03。从曲线中可以看出，在生产时间5.3a内，多组分SAGD累计油汽比始终高于SAGD。

图6为不同方式下采收率曲线，多组分SAGD比SAGD采收率提高4.3%，最终采收率达60%。相同时间下多组分SAGD采收率均高于SAGD采收率，因此该油藏SAGD开采过程中添加气体和降黏剂可以有效提高油藏采收率。

3 结论

1)S薄层油藏双水平井SAGD温度场发育特点是汽腔上升阶段时间短、横向扩展时间长，开采机理以斜面泄油为主。生产特点是产量上升快，稳产期短，最终采收率达55.7%，累计油汽比0.199。

2)多组分SAGD由于降黏剂加入，降低原油黏度，后续的气体和蒸汽将段塞推得更远，原油流动性增强，该方式蒸汽腔发育更均匀、波及范围更大。同比SAGD具有峰值产量高、稳产期长、生产时间延长的特点，最终延长了生产时间1.4a，提高采收率4.3%。

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[编辑] 帅群

2016-06-05

国家科技重大专项(2016ZX05055)。

彭旭(1980-)男，工程师，研究方向为稠油热采物理模拟实验及提高采收率，46338350@qq.com。

TE345

A

1673-1409(2016)32-0064-04

[引著格式]彭旭.薄层稠油油藏多组分SAGD物理模拟试验研究[J].长江大学学报(自科版),2016,13(32):64～67.