稠油油藏地质控制因素对注汽开发效果的影响分析

张红香　陈少鸿　刘清　马志国　王勇

摘 要：目前整体部署水平井的区块均采用注蒸汽吞吐或HDCS方式开发，预测主要整体水平井开发稠油区块平均吞吐采收率仅为18.5%，采收率低。对于这部分区块来说，吞吐后期适时转蒸汽驱是大幅度提高采收率的必要手段。以稠油油藏的平均油藏地质参数为基础，建立不同类型油藏水平井井组概念模型，采用油藏数值模拟方法，系统剖析了各种关键地质控制因素对水平井蒸汽开发效果的影响。影响水平井蒸汽热采的地质因素较多，这里主要探讨了油藏关键地质控制因素（储层渗透率、原油饱和度、储层非均质性和地层倾角）的影响，并建立了各因素之间的相关关系图版。

关键词：注蒸汽吞吐；稠油油藏；地质控制因素；井网井距

以油田稠油油藏的平均油藏地质参数为基础，建立不同类型油藏水平井井组概念模型，采用油藏数值模拟方法，系统剖析了各种关键地质控制因素（储层渗透率、原油饱和度、储层非均质性和地层倾角）对蒸汽驱开发效果的影响，建立各因素之间的相关关系，以此来指导稠油区块蒸汽驱地质条件筛选及水平井蒸汽驱开发过程中合理井网井距的规划部署。

1储层渗透率对水平井蒸汽驱的影响

储层渗透率对水平井蒸汽驱的开发效果有较大影响。随着储层渗透率的增大，流体在地下的渗流阻力变小，水平井间热连通时间变小，蒸汽驱的开发效果变好。因此，对于不同的油藏储层来说，肯定存在一个渗透率界限值，当储层渗透率小于此值时，水平井蒸汽驱效果很差，甚至无效。因此，以稠油油藏的典型油藏地质参数为基础，建立了不同油性、不同储层渗透率一注一采水平井井组概念模型，模拟研究了不同油性储层不同渗透率时水平井蒸汽驱的开发效果。随着储层渗透率的增大，水平井蒸汽驱的开发效果变好，对应的油藏净产油量逐渐增加，但增加的幅度逐渐平缓。当储层渗透率从200mD变化到300mD时，井组水平井蒸汽驱的开发效果明显好转，净产油曲线变化幅度较大；储层渗透率达到300mD以后，井组水平井蒸汽驱净产油的變化幅度减缓，再改善储层的渗透性，对水平井蒸汽驱的开发效果影响不大。分析原因为：油层渗透率越大，地层流体渗流阻力越小，流动能力越强，开发效果越好。这里的300mD就是前面说的储层水平井蒸汽驱的渗透率极限。

2原油饱和度对水平井蒸汽驱的影响

稠油油藏水平井蒸汽驱前的含油饱和度对汽驱采收率影响很大。针对不同油性的稠油油藏，模拟研究了不同含油饱和度时水平井蒸汽驱的开发效果。不管哪一种油藏类型，随着原油饱和度的增大，井组的采收率和净产油量都逐渐增加。分析原因为：含油饱和度增加将降低蒸汽驱的热损失。大部分热量将用于加热原油，蒸汽热利用率提高；原油饱和度越低，含水饱和度相应越高，从而使注入的热量过多地消耗在对地层水的加热上，热利用效率降低。从不同油性水平井蒸汽驱的研究看，各种油性的含油饱和度极限分别是：普通稠油35%、特稠油38%、超稠油40%、特超稠油45%。根据不同油性稠油油藏水平井蒸汽驱的含油饱和度界限值，建立了水平井蒸汽驱含油饱和度界限与原油粘度的相关关系，关系式为So=35.139e2E-06μo。

3储层非均质性对水平井蒸汽驱的影响

3.1平面非均质性

在稠油热采特别是蒸汽驱过程中，储层渗透率非均质性（特别是纵向渗透率非均质性）对蒸汽驱开采效果影响很大。为研究平面渗透率非均质性对水平井蒸汽驱开发效果的影响规律，模拟研究了注汽水平井位于储层中上部，生产水平井位于储层中下部时，生产井和注汽井布置在储层平面不同位置时水平井井组蒸汽驱的开采效果。随着储层平面渗透率级差的增大，油藏采收率降低。当生产井位于储层低渗带，注汽井位于储层高渗带时，即方案①，随着储层平面渗透率级差的增大，油藏采收率先增加后减小，采收率高点出现在渗透率级差5左右。虽然随着储层平面渗透率级差的增大，水平井蒸汽驱的开发效果变差，但变化幅度都不大。

3.2纵向非均质性

在稠油热采特别是蒸汽驱过程中，储层纵向渗透率非均质性对蒸汽驱开采效果影响很大，其主要原因是：纵向渗透率存在非均质时，各均质段吸汽能力存在差异，蒸汽沿高渗层窜流而过早地突破，加上蒸汽超覆作用，使其波及系数减小、驱油效率降低，最终导致蒸汽驱采收率降低，开采效果变差。为研究纵向渗透率非均质对水平井蒸汽驱开发效果的影响，模拟研究了注汽水平井位于储层中上部、生产水平井位于储层中下部时储层正韵律和反韵律时水平井井组蒸汽驱的开采效果。从储层纵向非均质时水平井蒸汽驱纵向温度场看，在同一韵律（特别是反韵律）下，纵向渗透率非均质性越严重，蒸汽突破时间越提前，纵向波及效率越低，导致蒸汽驱开采效果越差。

4地层倾角对水平井蒸汽驱的影响

地层倾角是稠油油藏水平井蒸汽驱的影响因素之一。随着地层倾角的增大，蒸汽超覆增大，蒸汽吞吐效果变差。因此，模拟不同布井方式不同地层倾角对水平井蒸汽驱开发效果的影响很有必要。

4.1不同布井方式不同地层倾角

根根据目前整体水平井开发区块的实际情况，采用油藏数值模拟技术，研究了平行于构造和垂直构造布井时不同地层倾角条件下水平井蒸汽驱的开发效果。从研究结果来看，水平井平行于构造的井网形式好于垂直于构造。随着地层倾角的增大，油藏采收率呈现递减的趋势，垂直于构造时变化趋势更明显。当地层倾角≤5°时，采收率变化幅度较大，与均质油藏相比差2%～5%；地层倾角>5°后，采收率变化幅度减小。分析原因为：地层倾角的增加对蒸汽热采不利，倾角越大，蒸汽的重力超覆越严重，热利用率越低，水平井蒸汽驱开发效果越差。

4.2变井距改善不同倾角的影响

对平行于构造不同倾角油藏水平井蒸汽驱的开发效果进行研究。仍和前面研究的思路一样，应用油藏数值模拟技术，在采用排状井网形式进行水平井蒸汽驱开采的油藏中选取一个一注两采的水平井井组单元，对平行于构造不同地层倾角时水平井蒸汽驱的开发效果进行了优化研究。通过研究发现，随着地层倾角的增大，蒸汽超覆作用越明显，但当地层倾角增大到一定程度后，容易发生汽窜，影响开发效果。地层倾角超过5°以后，不利于水平井蒸汽驱开发，蒸汽汽窜的影响大于蒸汽超覆对生产井的作用，储层动用较差，采收率出现急速递减的趋势。

因此，对倾角较大的油藏，应采用变井距井网开发。根据不同地层倾角时水平井蒸汽驱构造高、低部位生产井与中间部位注汽井之间的合理井距比值，建立了二者之间的相关关系，关系式为L=1.0144e0.0185θ，式中：L—井距，m；θ—地层倾角，°。以此可以指导存在地层倾角的其它稠油区块水平井蒸汽驱过程中井网的规划部署及合理井距的筛选。

参考文献：

[1]李卉，等.影响水平井蒸汽驱效果地质因素分析[J].特种油气藏，2016，17（1）：75～77.