試驗(yàn)概況

2005—2008年，遼河油田先后在Ｓ塊（薄—中互層狀稠油藏，地下存水量少，回采水率低）和Ｇ塊（厚層塊狀稠油藏，地下存水量大，回采水率低）進(jìn)行了火驅(qū)試驗(yàn)，這兩個區(qū)塊均屬于普通稠油藏，具體油藏特點(diǎn)見表1。

火驅(qū)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)

1.燃燒方式：燃燒方式包括干式燃燒和濕式燃燒兩種。干式燃燒是只注入空氣，濕式燃燒是在注入空氣中加入一定量的水，利用干式燃燒過程中在燃燒前沿所殘留的大量熱量，將水加熱成蒸汽，驅(qū)動原油流入生產(chǎn)井。

2.轉(zhuǎn)濕式燃燒時機(jī)：油層點(diǎn)燃后，需要干式燃燒一段距離，待油層已燃區(qū)內(nèi)蓄積一定熱量后，才能在注空氣的同時摻入一定比例的水，進(jìn)行濕式燃撓。如果摻水過早或水量過大，將會使火線（燃燒前緣）降溫過多，造成滅火；如果摻水過晚，則不能充分發(fā)揮濕式燃燒的驅(qū)油作用。因而，最佳水—空氣比及摻入時機(jī)至關(guān)重要，轉(zhuǎn)燒時機(jī)在距離20％為宜。

3.注氣速度：空氣注入速度是維持油層高溫氧化燃燒的關(guān)鍵參數(shù)。注氣速度大，燃燒前緣推進(jìn)速度就快，但注氣速度過大，容易發(fā)生火竄和氣體外溢，導(dǎo)致空氣耗量增大，體積掃油系數(shù)降低和火驅(qū)成本升高；注氣速度小，燃燒前緣推進(jìn)速度慢，火線溫度低，會造成油層局部熄火的嚴(yán)重后果。正常的燃燒速度一般在004～016ｍ／ｄ之間。

火驅(qū)油藏工程參數(shù)設(shè)計(jì)

1.Ｇ塊火驅(qū)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

1）井網(wǎng)井距設(shè)計(jì)。針對Ｇ塊地層傾角大的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)行列井網(wǎng)“移風(fēng)接火”式開發(fā)。這種方法能最有效地實(shí)現(xiàn)重力驅(qū)，還可以避免油井多次經(jīng)過火線損壞油管，提高容積驅(qū)替效率，空氣需求量較小，已燃區(qū)原油重新飽和的可能性小，所有生產(chǎn)井都可用來采油，便于追蹤評價，易于控制。通過數(shù)模計(jì)算優(yōu)選，采用行列井網(wǎng)，注氣井排距為210ｍ，井距為105ｍ。

2）注氣井、油井射孔層段優(yōu)化。由于塊狀油層厚度大，為防止火線超覆，需要進(jìn)行注氣井、油井射孔層段優(yōu)化，這也是塊狀油層火驅(qū)設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)。通過數(shù)模計(jì)算，油井全井段射開，注氣井分二級射孔，產(chǎn)油量增加幅度最大，縱向動用均勻，分多級射孔雖然產(chǎn)油量更高，但現(xiàn)場實(shí)施難度較大。因而，注氣井分二級射孔最優(yōu)（表2）。在注氣井射開二層（注氣井射開Ｌ52、Ｌ54小層）的條件下，對注氣井錯開注氣、分層注氣、上返式注氣、下返式注氣等４種注氣方式進(jìn)行了數(shù)模研究（表3），對比顯示下返式注氣火驅(qū)開發(fā)效果最好，因?yàn)橄路凳阶鉁p少了火線超覆造成的熱量損失，也避免了原油重新飽和已燃區(qū)域，但是下返式注氣方式，現(xiàn)場操作難度大，實(shí)施困難；而現(xiàn)場工藝技術(shù)水平基本能夠滿足分層注氣方式，其數(shù)模計(jì)算結(jié)果略差于下返式注氣方式。因此選擇在火驅(qū)過程中，注氣井采用分二層射孔，層系內(nèi)分注、合采的方式進(jìn)行開發(fā)。在上述研究的基礎(chǔ)上，對注氣井分層射孔位置進(jìn)行了優(yōu)選，方式一：注氣井射開Ｌ52、Ｌ54；方式二：注氣井射開Ｌ51、Ｌ53，油井全井段射開。模擬結(jié)果表明：方式一火驅(qū)效果較好，即注氣井射開目的層下部1／2～2／3（表4）。油井射孔層位優(yōu)選：與蒸汽驅(qū)相比，由于產(chǎn)出氣體密度比蒸汽低，火線超覆比蒸汽驅(qū)蒸汽超覆更加嚴(yán)重，為了防止火線超覆對火驅(qū)驅(qū)油效率的影響，對油井射孔層位進(jìn)行了優(yōu)選，數(shù)模研究結(jié)果表明（表5）：注氣井射孔層位為Ｌ52、Ｌ54時，油井射開下部油層，縱向動用程度高，累產(chǎn)油量高，空氣油比低；但油井射開厚度越小，采油速度越低，當(dāng)油井射開Ｌ52－4小層時，產(chǎn)量增加幅度最大，油井射開含油井段下部層一方面可以降低產(chǎn)氣量，另一方面也可以減緩火線超覆造成的縱向動用程度，因此，油井射開對應(yīng)層系含油井段下部2／3為最優(yōu)。

3）注氣速度設(shè)計(jì)。塊狀油藏注氣速度設(shè)計(jì)要考慮燃燒過程中燃燒厚度不斷增加對注氣量的要求，因而注氣量的月增加量大。Ｇ塊注氣速度設(shè)計(jì)以數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，優(yōu)化過火截面積及注氣井動態(tài)配氣技術(shù)，合理設(shè)計(jì)注氣速度。采用干式正向燃燒“移風(fēng)接火”式，分兩套層系火驅(qū)開發(fā)，井距105ｍ，排距300ｍ；采用變速注氣的方式注氣，初期單井注氣速度5000～7000ｍ3／ｄ，折算單位截面積通風(fēng)強(qiáng)度193ｍ3／（ｍ2•ｈ），動態(tài)分段增加注氣速度，月增3000～4000ｍ3／ｄ（較層狀油層而言，月增量是其3倍以上），油井排液量15～25ｍ3／ｄ，預(yù)測火驅(qū)生產(chǎn)85年，可提高采收率204％，最終采收率可達(dá)到４４％。

2.Ｓ塊火驅(qū)設(shè)計(jì)技術(shù)

1）井網(wǎng)井距設(shè)計(jì)。該塊上層系為100ｍ正方形井網(wǎng)形式，通過對不同井距火驅(qū)數(shù)模研究對比來看，井距越小，見效越快，井距越大，見效越慢。對于100ｍ井距從點(diǎn)火到開發(fā)結(jié)束，生產(chǎn)時間只有４年左右，這樣累產(chǎn)油量高，階段采收率在20％左右。火井周圍50ｍ以內(nèi)含油飽和度為0。從試驗(yàn)出發(fā)利用現(xiàn)有井距，反九點(diǎn)井網(wǎng)，當(dāng)100ｍ邊井井底溫度達(dá)到150～200℃時，關(guān)掉邊井，變成141ｍ大五點(diǎn)井網(wǎng)。當(dāng)試驗(yàn)成功后，可改為100～200ｍ行列注氣，讓火線不斷往外推進(jìn)。

2）燃燒方式設(shè)計(jì)。對于具體油藏，采用不同的燃燒方式，效果不同（表6）。依據(jù)數(shù)模結(jié)果，Ｓ塊濕式燃燒空氣油比低，產(chǎn)量高，經(jīng)濟(jì)效益好。

3）濕式燃燒時機(jī)設(shè)計(jì)。根據(jù)新疆黑油山油樣模擬試驗(yàn)研究結(jié)果，火線推進(jìn)至注采井距的20％～35％時實(shí)施濕燒較好。Ｓ塊杜家臺油層上層系在火線推進(jìn)至注采井距35％時實(shí)施濕式燃燒。按井距100～141ｍ推算，火線推進(jìn)到井距30％時，推進(jìn)距離約30～42ｍ，正常火線推進(jìn)速度按01ｍ／ｄ計(jì)算，預(yù)計(jì)燃燒時間為270～380ｄ。即油藏正常燃燒前提下，生產(chǎn)270～380ｄ后，開始摻水轉(zhuǎn)入濕式燃燒階段。數(shù)模結(jié)果顯示：生產(chǎn)350ｄ，火線推進(jìn)到注采井距30％左右，是最佳的轉(zhuǎn)濕燒時機(jī)，且日摻水量10ｍ3／ｄ左右效果最好（表7）。數(shù)模計(jì)算結(jié)果：在燃燒半徑達(dá)到35％時，即燃燒35ｍ時，大約在生產(chǎn)330ｄ，開始摻水轉(zhuǎn)入濕燒。

4）注氣速度設(shè)計(jì)。正常燃燒速度一般在004～016ｍ／ｄ之間，火線推進(jìn)至注采井距的20％～35％時實(shí)施濕式燃燒較好。各階段燃燒時間，可以由燃燒速度和所增加的火線距離求得。一般火驅(qū)方案中，根據(jù)計(jì)算公式，選用變速、偏低的注氣速度為宜。同時，數(shù)模計(jì)算結(jié)果也表明，采用變速注氣，空氣油比低。因而，實(shí)際操作中，在保證燃燒的前提下，要根據(jù)不同燃燒階段定期調(diào)整注氣速度，初期單井注氣速度5000ｍ3／ｄ，動態(tài)分段增加注氣速度，月增量1000ｍ3／ｄ（相當(dāng)于Ｇ塊的1／3），油井排液量控制在10～20ｍ3／ｄ。33火驅(qū)參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果采用以上方法，試驗(yàn)區(qū)塊的火驅(qū)參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果見表8