2021-4-9 | 石油技术论文
试验概况
2005—2008年，辽河油田先后在Ｓ块（薄—中互层状稠油藏，地下存水量少，回采水率低）和Ｇ块（厚层块状稠油藏，地下存水量大，回采水率低）进行了火驱试验，这两个区块均属于普通稠油藏，具体油藏特点见表1。
火驱设计关键参数
1.燃烧方式：燃烧方式包括干式燃烧和湿式燃烧两种。干式燃烧是只注入空气，湿式燃烧是在注入空气中加入一定量的水，利用干式燃烧过程中在燃烧前沿所残留的大量热量，将水加热成蒸汽，驱动原油流入生产井。
2.转湿式燃烧时机：油层点燃后，需要干式燃烧一段距离，待油层已燃区内蓄积一定热量后，才能在注空气的同时掺入一定比例的水，进行湿式燃挠。如果掺水过早或水量过大，将会使火线（燃烧前缘）降温过多，造成灭火；如果掺水过晚，则不能充分发挥湿式燃烧的驱油作用。因而，最佳水—空气比及掺入时机至关重要，转烧时机在距离20％为宜。
3.注气速度：空气注入速度是维持油层高温氧化燃烧的关键参数。注气速度大，燃烧前缘推进速度就快，但注气速度过大，容易发生火窜和气体外溢，导致空气耗量增大，体积扫油系数降低和火驱成本升高；注气速度小，燃烧前缘推进速度慢，火线温度低，会造成油层局部熄火的严重后果。正常的燃烧速度一般在004～016ｍ／ｄ之间。
火驱油藏工程参数设计
1.Ｇ块火驱设计技术要点
1）井网井距设计。针对Ｇ块地层倾角大的特点，设计行列井网“移风接火”式开发。这种方法能最有效地实现重力驱，还可以避免油井多次经过火线损坏油管，提高容积驱替效率，空气需求量较小，已燃区原油重新饱和的可能性小，所有生产井都可用来采油，便于追踪评价，易于控制。通过数模计算优选，采用行列井网，注气井排距为210ｍ，井距为105ｍ。
2）注气井、油井射孔层段优化。由于块状油层厚度大，为防止火线超覆，需要进行注气井、油井射孔层段优化，这也是块状油层火驱设计的亮点。通过数模计算，油井全井段射开，注气井分二级射孔，产油量增加幅度最大，纵向动用均匀，分多级射孔虽然产油量更高，但现场实施难度较大。因而，注气井分二级射孔最优（表2）。在注气井射开二层（注气井射开Ｌ52、Ｌ54小层）的条件下，对注气井错开注气、分层注气、上返式注气、下返式注气等４种注气方式进行了数模研究（表3），对比显示下返式注气火驱开发效果最好，因为下返式注气减少了火线超覆造成的热量损失，也避免了原油重新饱和已燃区域，但是下返式注气方式，现场操作难度大，实施困难；而现场工艺技术水平基本能够满足分层注气方式，其数模计算结果略差于下返式注气方式。因此选择在火驱过程中，注气井采用分二层射孔，层系内分注、合采的方式进行开发。在上述研究的基础上，对注气井分层射孔位置进行了优选，方式一：注气井射开Ｌ52、Ｌ54；方式二：注气井射开Ｌ51、Ｌ53，油井全井段射开。模拟结果表明：方式一火驱效果较好，即注气井射开目的层下部1／2～2／3（表4）。油井射孔层位优选：与蒸汽驱相比，由于产出气体密度比蒸汽低，火线超覆比蒸汽驱蒸汽超覆更加严重，为了防止火线超覆对火驱驱油效率的影响，对油井射孔层位进行了优选，数模研究结果表明（表5）：注气井射孔层位为Ｌ52、Ｌ54时，油井射开下部油层，纵向动用程度高，累产油量高，空气油比低；但油井射开厚度越小，采油速度越低，当油井射开Ｌ52－4小层时，产量增加幅度最大，油井射开含油井段下部层一方面可以降低产气量，另一方面也可以减缓火线超覆造成的纵向动用程度，因此，油井射开对应层系含油井段下部2／3为最优。
3）注气速度设计。块状油藏注气速度设计要考虑燃烧过程中燃烧厚度不断增加对注气量的要求，因而注气量的月增加量大。Ｇ块注气速度设计以数值模拟为基础，优化过火截面积及注气井动态配气技术，合理设计注气速度。采用干式正向燃烧“移风接火”式，分两套层系火驱开发，井距105ｍ，排距300ｍ；采用变速注气的方式注气，初期单井注气速度5000～7000ｍ3／ｄ，折算单位截面积通风强度193ｍ3／（ｍ2•ｈ），动态分段增加注气速度，月增3000～4000ｍ3／ｄ（较层状油层而言，月增量是其3倍以上），油井排液量15～25ｍ3／ｄ，预测火驱生产85年，可提高采收率204％，最终采收率可达到４４％。
2.Ｓ块火驱设计技术
1）井网井距设计。该块上层系为100ｍ正方形井网形式，通过对不同井距火驱数模研究对比来看，井距越小，见效越快，井距越大，见效越慢。对于100ｍ井距从点火到开发结束，生产时间只有４年左右，这样累产油量高，阶段采收率在20％左右。火井周围50ｍ以内含油饱和度为0。从试验出发利用现有井距，反九点井网，当100ｍ边井井底温度达到150～200℃时，关掉边井，变成141ｍ大五点井网。当试验成功后，可改为100～200ｍ行列注气，让火线不断往外推进。
2）燃烧方式设计。对于具体油藏，采用不同的燃烧方式，效果不同（表6）。依据数模结果，Ｓ块湿式燃烧空气油比低，产量高，经济效益好。
3）湿式燃烧时机设计。根据新疆黑油山油样模拟试验研究结果，火线推进至注采井距的20％～35％时实施湿烧较好。Ｓ块杜家台油层上层系在火线推进至注采井距35％时实施湿式燃烧。按井距100～141ｍ推算，火线推进到井距30％时，推进距离约30～42ｍ，正常火线推进速度按01ｍ／ｄ计算，预计燃烧时间为270～380ｄ。即油藏正常燃烧前提下，生产270～380ｄ后，开始掺水转入湿式燃烧阶段。数模结果显示：生产350ｄ，火线推进到注采井距30％左右，是最佳的转湿烧时机，且日掺水量10ｍ3／ｄ左右效果最好（表7）。数模计算结果：在燃烧半径达到35％时，即燃烧35ｍ时，大约在生产330ｄ，开始掺水转入湿烧。
4）注气速度设计。正常燃烧速度一般在004～016ｍ／ｄ之间，火线推进至注采井距的20％～35％时实施湿式燃烧较好。各阶段燃烧时间，可以由燃烧速度和所增加的火线距离求得。一般火驱方案中，根据计算公式，选用变速、偏低的注气速度为宜。同时，数模计算结果也表明，采用变速注气，空气油比低。因而，实际操作中，在保证燃烧的前提下，要根据不同燃烧阶段定期调整注气速度，初期单井注气速度5000ｍ3／ｄ，动态分段增加注气速度，月增量1000ｍ3／ｄ（相当于Ｇ块的1／3），油井排液量控制在10～20ｍ3／ｄ。33火驱参数设计结果采用以上方法，试验区块的火驱参数设计结果见表8