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SAGD儲(chǔ)層參數(shù)敏感性分析及應(yīng)用

2015-02-17 07:43:57喬書紅
特種油氣藏 2015年3期
關(guān)鍵詞:熱容量產(chǎn)油熱傳導(dǎo)

劉 名,孔 軒,孫 滕,姜 丹,喬書紅

(中油新疆油田分公司,新疆 克拉瑪依 834000)

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SAGD儲(chǔ)層參數(shù)敏感性分析及應(yīng)用

劉 名,孔 軒,孫 滕,姜 丹,喬書紅

(中油新疆油田分公司,新疆 克拉瑪依 834000)

風(fēng)城油田SAGD技術(shù)已進(jìn)入規(guī)模化開發(fā)應(yīng)用,隨著生產(chǎn)精細(xì)化要求不斷深入,油藏模型的精度要求也越來(lái)越高。油藏認(rèn)識(shí)的精準(zhǔn)性、歷史擬合程度的高低直接影響了模型的精度。利用適合SAGD的粗化技術(shù)保證了地質(zhì)模型信息相對(duì)完整性,但由于滲透率各向異性仍存在信息缺失等問(wèn)題,且模型中巖石熱物性參數(shù)及實(shí)驗(yàn)的黏溫?cái)?shù)據(jù)的可靠性沒(méi)有得到驗(yàn)證,制約了模型精度的進(jìn)一步提升。利用CMG軟件,先后對(duì)油藏基礎(chǔ)靜態(tài)參數(shù)、巖石及熱物性參數(shù)、原油黏度3個(gè)方面,以歷史擬合程度為研究目標(biāo)進(jìn)行敏感性分析。研究認(rèn)為,影響SAGD數(shù)值模擬的關(guān)鍵儲(chǔ)層參數(shù)為凈毛比、滲透率、巖石熱容量、巖石熱傳導(dǎo)率、黏溫曲線等。在此基礎(chǔ)上,建立了一套提高油藏?cái)?shù)值模型精度的方法,歷史擬合程度達(dá)到95%以上。

SAGD數(shù)值模擬;儲(chǔ)層參數(shù);敏感性分析;歷史擬合;重37井區(qū)

引 言

風(fēng)城油田屬于淺層超稠油油藏,從2008年起陸續(xù)應(yīng)用SAGD技術(shù)開發(fā)了重32、重37、重1、重18等區(qū)塊,建立了百萬(wàn)噸的產(chǎn)能規(guī)模[1]。油藏?cái)?shù)值模擬為SAGD生產(chǎn)政策的制訂提供有力支撐。而模型的精度越高,對(duì)油田開發(fā)的指導(dǎo)越準(zhǔn)確。由于不同井組模型粗化網(wǎng)格的不同,油藏基礎(chǔ)靜態(tài)參數(shù)與實(shí)際數(shù)據(jù)必然存在著一定的差異;同一區(qū)塊的不同井組在數(shù)值模擬過(guò)程中采用的是同一套巖石熱物性參數(shù),對(duì)不同井組模型設(shè)定的巖石熱物性參數(shù)做對(duì)應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整必不可少;在實(shí)測(cè)中,不同時(shí)期同一井組的原油黏度均會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化,優(yōu)化調(diào)整黏溫曲線,對(duì)提高模型精度同樣不可或缺。目前,對(duì)提高SAGD模型精度還沒(méi)有一套合理方法,在此類參數(shù)優(yōu)化過(guò)程中,技術(shù)人員需要花大量時(shí)間進(jìn)行油藏模型的調(diào)整。

以重37井區(qū)SAGD試驗(yàn)區(qū)的油藏參數(shù)建立機(jī)理模型,該區(qū)50℃原油黏度為20 000 mPa·s,平均滲透率為1 500×10-3μm2,孔隙度為0.30,含油飽和度為0.70,原始地層壓力為2.5 MPa,油層有效厚度為30 m。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)CMG軟件對(duì)各項(xiàng)儲(chǔ)層參數(shù)進(jìn)行方差分析及歸一化參數(shù)篩選,并建立以各項(xiàng)儲(chǔ)層參數(shù)為自變量、目標(biāo)函數(shù)值為因變量的線性模型、二次模型以及二者結(jié)合的方程,再以對(duì)目標(biāo)函數(shù)值落在95%的回歸區(qū)間內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn),對(duì)各項(xiàng)儲(chǔ)層參數(shù)進(jìn)行敏感系數(shù)判定,最終明確各項(xiàng)儲(chǔ)層參數(shù)的敏感性。建立起一套利用可動(dòng)用儲(chǔ)量、三場(chǎng)分布(溫度、壓力、剩余油飽和度場(chǎng))、生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行3個(gè)層次歷史擬合的方法,大幅提高油藏?cái)?shù)值模型的準(zhǔn)確性,保證了SAGD開發(fā)政策制訂的合理性。

1 儲(chǔ)層參數(shù)敏感性分析

1.1 油藏基礎(chǔ)靜態(tài)參數(shù)

滲透率、凈毛比、含油飽和度等油藏基礎(chǔ)靜態(tài)參數(shù)是影響油田開發(fā)效果的最重要因素[2-3]。通過(guò)單變量模擬進(jìn)行敏感性分析,認(rèn)為針對(duì)累計(jì)產(chǎn)油的敏感性主次為:滲透率、凈毛比、含油飽和度、孔隙度、垂水比、原始地層壓力(表1),滲透率、凈毛比和含油飽和度最敏感。

滲透率大小對(duì)SAGD產(chǎn)量高低有著決定性影響。由于實(shí)驗(yàn)測(cè)定條件與地層復(fù)雜條件的差別,導(dǎo)致對(duì)滲透率的大小測(cè)定與實(shí)際數(shù)值有很大的差別。模擬結(jié)果顯示,滲透率小于500×10-3μm2時(shí),由于滲透率過(guò)低而降低了流體通過(guò)地層的能力,對(duì)產(chǎn)量影響很大,在風(fēng)城油田辮狀河沉積中這些低滲的部位往往是夾層,因此,數(shù)值模擬過(guò)程中需要對(duì)夾層進(jìn)行精細(xì)表征;當(dāng)滲透率從500×10-3μm2增加到1 500×10-3μm2時(shí),累計(jì)產(chǎn)油從10.90×104t提高到19.16×104t,含水率降低5.7%,油汽比增加0.087(表2)。因此,在該區(qū)域的滲透率調(diào)整,對(duì)整體開發(fā)效果影響很大,這對(duì)三場(chǎng)擬合起到了重要的作用;滲透率大于1 500×10-3μm2時(shí),隨著滲透率的增加,各累計(jì)產(chǎn)量(油、水、液)參數(shù)幾乎保持不變,但是前期開發(fā)效果降低,高峰產(chǎn)油期效果增加,因此,可以在累計(jì)產(chǎn)油不變的情況下,對(duì)日產(chǎn)油進(jìn)行精度較高的擬合。由此可見(jiàn),滲透率的準(zhǔn)確程度,直接關(guān)系數(shù)模結(jié)果和實(shí)際數(shù)據(jù)的匹配性。

表1 油藏基礎(chǔ)靜態(tài)參數(shù)對(duì)累計(jì)產(chǎn)油敏感性分析

表2 滲透率對(duì)SAGD生產(chǎn)參數(shù)影響對(duì)比

凈總比體現(xiàn)油層縱向的集中程度,凈總比越大,可動(dòng)用石油地質(zhì)儲(chǔ)量越大,累計(jì)產(chǎn)油量越高。蒸汽腔至頂所需的時(shí)間越長(zhǎng),由蓋層導(dǎo)致的熱損失越少,含水率也相應(yīng)降低。模擬結(jié)果表明(表3),凈總比從0.3增加到0.9,累計(jì)產(chǎn)油增加12.47×104t,含水降低5.5%。凈總比的優(yōu)化調(diào)整,對(duì)可動(dòng)用石油地質(zhì)儲(chǔ)量、累計(jì)產(chǎn)量(油、水、液)參數(shù)、日產(chǎn)量和產(chǎn)量高峰時(shí)期的擬合都具有重要的意義。

表3 凈總比對(duì)SAGD生產(chǎn)參數(shù)影響對(duì)比

基礎(chǔ)靜態(tài)參數(shù)的變化對(duì)整個(gè)模型的影響較大,在出現(xiàn)歷史擬合率偏低的情況下,首先考慮這些參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整。由于油藏描述水平的不斷提高,以及密閉取心和試油分析等驗(yàn)證,含油飽和度與孔隙度具有較高的準(zhǔn)確性,在辮狀河構(gòu)型建模指導(dǎo)下,通過(guò)相控屬性分布,含油飽和度與孔隙度的分布規(guī)律也比較準(zhǔn)確[4-5],因此,對(duì)含油飽和度與孔隙度的可優(yōu)化空間較小,對(duì)此類參數(shù)的調(diào)整,只需在少部分粗化網(wǎng)格進(jìn)行單獨(dú)優(yōu)化,以在保持模型準(zhǔn)確性的同時(shí),提高模型精度。

1.2 巖石熱物性參數(shù)

巖石熱物性參數(shù)的確定有多種計(jì)算方法,并且各個(gè)方法得出的結(jié)果存在著很大差異,這些差異會(huì)增加數(shù)值模擬結(jié)果不確定性[6-8]。對(duì)巖石熱容量、巖石熱傳導(dǎo)率等6方面進(jìn)行敏感性分析,針對(duì)累計(jì)產(chǎn)油的巖石熱物性參數(shù)敏感性主次為:巖石熱容量、巖石熱傳導(dǎo)率、巖石壓縮系數(shù)、水相熱傳導(dǎo)率、油相熱傳導(dǎo)率、氣相熱傳導(dǎo)率(表4),巖石熱容量和巖石熱傳導(dǎo)率最敏感。

表4 巖石及熱物性參數(shù)對(duì)累計(jì)產(chǎn)油敏感性分析結(jié)果

巖石熱容量體現(xiàn)了巖石吸收熱量的大小,在數(shù)值模擬中讀取為地層中蒸汽腔擴(kuò)展的熱損失量;巖石熱傳導(dǎo)率體現(xiàn)了巖石單位時(shí)間內(nèi)直接傳導(dǎo)的熱量,在數(shù)值模擬中讀取為地層中蒸汽腔擴(kuò)展的速率。數(shù)模模型對(duì)巖石熱容量與巖石熱傳導(dǎo)率的設(shè)定值針對(duì)于整個(gè)模型,此設(shè)定值結(jié)合實(shí)際地層情況為一個(gè)平均值,只能確定其范圍,無(wú)法用一個(gè)特定值對(duì)復(fù)雜的巖石地層進(jìn)行確切描述,再加上計(jì)算方法的差異性,故不同區(qū)塊的巖石熱容量和巖石熱傳導(dǎo)率應(yīng)在合理范圍內(nèi)進(jìn)行修改,以提高數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。對(duì)SAGD生產(chǎn)而言,巖石熱容量降低1.00×106J/(kg·℃),前期平均日產(chǎn)油增加12.73 t/d,后期平均日產(chǎn)油降低14.03 t/d,累計(jì)產(chǎn)油增加10 585 t,含水降低3.73%;巖石熱傳導(dǎo)率增加1.00×105J/(m·℃),蒸汽腔橫向發(fā)育階段的平均日產(chǎn)油降低10.17 t/d,在蒸汽腔向下擴(kuò)展階段的平均日產(chǎn)油增加28.61 t/d,但是累計(jì)產(chǎn)油僅增加298t(表5、圖1)。在累計(jì)產(chǎn)油未達(dá)到擬合時(shí),應(yīng)考慮到巖石熱容量的影響;在累計(jì)產(chǎn)油達(dá)到擬合,日產(chǎn)油具有差距時(shí),應(yīng)考慮到巖石熱傳導(dǎo)率的影響。

表5 巖石熱物性參數(shù)影響SAGD生產(chǎn)參數(shù)對(duì)比

圖1 巖石熱容量和巖石熱傳導(dǎo)率下日產(chǎn)油曲線

1.3 原油黏度參數(shù)

原油黏度是影響超稠油開發(fā)的主要因素,原油黏度越高,開采難度越大,因此,對(duì)于原油黏度大于20 000 mPa·s的油藏,風(fēng)城油田采用SAGD技術(shù)開發(fā)。模擬結(jié)果顯示,原油黏度每增加10 000 mPa·s,累計(jì)產(chǎn)油平均降低1.2×104t,含水平均升高1.25%(表6),產(chǎn)油高峰期平均日產(chǎn)油降低15.6 t/d(圖2)。

表6 不同原油黏度對(duì)SAGD生產(chǎn)參數(shù)影響對(duì)比

在數(shù)值模型中,體現(xiàn)原油黏度變化情況的是黏溫曲線,其反映了在各個(gè)溫度點(diǎn)原油的流動(dòng)情況,但實(shí)際測(cè)得的黏溫曲線,具有一定的誤差,并且在不同階段測(cè)得的黏溫曲線也有一定的差異。相對(duì)準(zhǔn)確的黏溫曲線,對(duì)超稠油油藏?cái)?shù)值模擬起到重要作用。適當(dāng)拉低黏溫曲線可增加日產(chǎn)油量、降低含水率。原油黏度對(duì)生產(chǎn)的敏感性較強(qiáng),因此,在歷史擬合中,對(duì)此參數(shù)調(diào)整時(shí),務(wù)必基于地層原油的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,不能大幅度進(jìn)行更改,否則會(huì)影響到模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

圖2 50℃下不同原油黏度對(duì)日產(chǎn)油的影響

2 實(shí)際應(yīng)用

通過(guò)以上敏感性分析,結(jié)合“先儲(chǔ)量、后累產(chǎn)、再日產(chǎn)”的歷史擬合方法,確定了油藏?cái)?shù)值模擬優(yōu)化調(diào)整步驟:在模型計(jì)算數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)相差較大時(shí),首先應(yīng)該著眼于可動(dòng)用儲(chǔ)量的擬合調(diào)整,其次結(jié)合三場(chǎng)分布對(duì)滲透率、含油飽和度和孔隙度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整;在模型計(jì)算數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)相差較小時(shí),需考慮到巖石熱容量、巖石熱傳導(dǎo)率、黏溫曲線的優(yōu)化調(diào)整。調(diào)整方法:①凈總比的調(diào)整,務(wù)必在可動(dòng)用石油儲(chǔ)量的擬合基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整;②滲透率、含油飽和度與孔隙度的調(diào)整,需結(jié)合溫度、壓力和剩余油飽和度的三場(chǎng)分布情況,對(duì)部分粗化網(wǎng)格進(jìn)行局部?jī)?yōu)化調(diào)整;③巖石熱容量、巖石熱傳導(dǎo)率、黏溫曲線的調(diào)整,因?yàn)樾∽儎?dòng)會(huì)導(dǎo)致大變化,需綜合各種資料,選取最準(zhǔn)確的資料進(jìn)行微調(diào),基于產(chǎn)油趨勢(shì)變化進(jìn)行調(diào)整。

選取FHW3074井組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。油藏模型特征:平均孔隙度為0.31,滲透率為832.9×10-3μm2,含油飽和度為0.62,油層厚度為16.2 m,控制原油儲(chǔ)量為11.4×104t。未經(jīng)過(guò)任何調(diào)整得到的累計(jì)產(chǎn)油擬合程度僅為44%,并且產(chǎn)油趨勢(shì)相差較多。首先,檢查可動(dòng)用儲(chǔ)量,該值偏小,經(jīng)過(guò)對(duì)部分粗化后的網(wǎng)格進(jìn)行微調(diào),得到調(diào)整曲線1(圖3),此時(shí)累計(jì)產(chǎn)油擬合程度上升至75%,產(chǎn)油趨勢(shì)變化依然相差較大。然后,結(jié)合數(shù)模溫度場(chǎng)剖面與實(shí)際生產(chǎn)井下測(cè)試溫度,對(duì)應(yīng)性較差,分析認(rèn)為是由于部分區(qū)域滲透率信息缺失造成,調(diào)整后,得到調(diào)整曲線2,此時(shí)累計(jì)產(chǎn)油擬合程度大幅提高,達(dá)到89%,產(chǎn)油趨勢(shì)得到明顯改變。最后,適當(dāng)增加巖石熱容量,增加巖石熱傳導(dǎo)率,拉低黏溫曲線后,得到調(diào)整曲線3,累計(jì)產(chǎn)油與產(chǎn)油趨勢(shì)的擬合程度大幅提高,整體擬合程度達(dá)到95%以上(圖3)[9]。

圖3 FHW3074井組歷史擬合過(guò)程

3 結(jié) 論

(1) 影響SAGD開發(fā)效果最敏感的儲(chǔ)層參數(shù)為凈總比、滲透率、巖石熱容量、巖石熱傳導(dǎo)率和原油黏度。

(2) 建立了一套通過(guò)調(diào)整敏感參數(shù)提高SAGD數(shù)模模型歷史擬合程度的方法,按照先儲(chǔ)層屬性后油藏物性的原則,以可動(dòng)用儲(chǔ)量的擬合為基礎(chǔ),根據(jù)三場(chǎng)(溫度、壓力、含油飽和度場(chǎng))分布,對(duì)部分粗化網(wǎng)格屬性進(jìn)行局部?jī)?yōu)化調(diào)整,最后對(duì)產(chǎn)油趨勢(shì)進(jìn)行優(yōu)化擬合,擬合率達(dá)到95%以上。

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編輯 林樹龍

20141231;改回日期:20150410

中國(guó)石油天然氣股份公司重大科技專項(xiàng)“新疆大慶”課題之五“淺層稠油、超稠油開發(fā)技術(shù)研究與應(yīng)用”(2012E-34-05)

劉名(1986-),工程師,2008年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(華東)資源勘查工程專業(yè),現(xiàn)從事油氣田開發(fā)工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.03.009

TE319

A

1006-6535(2015)03-0038-04

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