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稠油注蒸汽开采蒸汽腔扩展形态4D微重力测量技术dd-【新闻】

发布时间:2021-04-05 22:08:07 阅读: 来源:热缩套厂家

稠油注蒸汽开采蒸汽腔扩展形态4D 微重力测量技术

中国页岩气网讯:微重力测量(Microgravimetry)是指在一个较小范围内进行的高精度重力测量,其主要特点在于:探测对象小,测量范围小;测量精度高,可达微伽级。

20 世纪50 至70 年代微重力测量首先兴起于欧美,并得到广泛应用。80 年代中国引进了一批拉科斯特重力仪,在地球动力学研究、地基勘测、资源探察等方面取得了良好的效果并积累了一些经验。

4D 微重力测量主要利用不同时期重复测量的重力数据来研究地下介质,特别是地下流体的变化状态及过程。

辽河油田杜84 块馆陶组超稠油油藏含油面积0.55k㎡,地质储量791×100000 t,储集层孔隙度36.3%,渗透率5.54 μ㎡,油层深度640~780 m,平均油层厚度78.6m,50 ℃时原油黏度为23.19×100000mPa·s。该油藏自2005 年转入蒸汽辅助重力泄油(SAGD)方式开采,连续注蒸汽采油引起的地下物质密度(稠油密度约2.43 g/cm3,蒸汽密度约1.98 g/cm3)变化可达0.45 g/cm3左右,由此引起的重力变化约为几十微伽至近200μGal,因而可通过目的层4D 微重力观测监测蒸汽腔形态及其变化,并指导开发方案的调整。

本文利用4D 微重力测量技术,在建立研究区重力变化计算模型的基础上,通过分析目的层流体微重力场变化,确定SAGD 工区蒸汽腔形态,并指导调整注汽方案。

1、微重力测量原理

以地面某点作为坐标原点,z 轴方向沿重力方向,x、y 轴在水平面上,则任意形态地质体的重力异常表达式为:

(1)

在4D微重力观测中,首先测得研究区4D微重力场,然后利用小波尺度变换、小波三阶逼近剥离目的层区域场,得到反映目的层中流体分布的剩余重力异常:

在注蒸汽开发(蒸汽吞吐、蒸汽驱或SAGD 生产方式)的稠油或超稠油油藏中,随着生产的深入,油藏中的稠油或超稠油被蒸汽(或蒸汽冷凝形成的水)驱替,蒸汽与稠油或超稠油密度的差异将引起重力场变化:

式中 ΔG——重力异常,μGal;G——万有引力常数,6.67×10^11 N·㎡/kg2;σ——地质体剩余密度,kg/m3;ξ,ζ,η——所测地质体的坐标,m;V——所测地质体的体积,m3;ΔGr——剩余重力异常,μGal;ΔGR——区域重力异常,μGal;Δg——剩余重力异常变化,μGal;ΔGr(t1),ΔGr(t2)——t1、t2 时刻剩余重力异常,μGal。

因而分析不同时期观测的微重力异常,可得到蒸汽腔叠合图,进而可分析不同时期蒸汽腔形态、数量及变化。

2、微重力变化计算模型的建立

采油和注汽均可使地质体的密度发生变化(尤其是注汽过程,其产生的最大密度差可达0.45g/m3),从而引起重力异常的变化。为了分析蒸汽腔形态及其变化,建立目的层微重力变化计算模型:目的层深度(包括注汽层和稠油层)为650~780m,厚度130m,上层注汽,下层采油。由于含油层总厚度一定,随注汽量增大,注汽层厚度不断加大,油层厚度相应减小,注汽层密度随之减小,从而引起重力异常变化。为了使模型更具有实用性,同时减少计算量,注汽层从原始油层深度650 m(此时,刚开始注汽,注汽层厚度为0)开始,以10 m 为步长逐渐增厚,注汽层厚度每增加10 m,由于含油层总厚度一定,则稠油油层减少10m。计算模型具体参数及模型计算得到的重力变化值见表1。

表1 模型参数及重力变化计算值

由模型计算结果可以看出,稠油注汽开采中注汽层密度变化引起的重力异常变化为7.87 ~ 191.49μGal。由此可见,通过4D 微重力观测完全能监测油田开采中目的层流体重力异常变化。

3、微重力变化计算模型的应用

辽河油田杜84 块馆陶组超稠油油藏自2005 年利用SAGD 技术进行开发以来,累计注蒸汽达385.648 1×100000t(截至2012 年6 月)。为了表征注入蒸汽的运移及形态,于2009 年、2010 年2 次测量研究区微重力场,结合不同深度油层的注汽量和产油、产水量,圈定测区重力异常区,分析蒸汽腔的变化,从而得出油藏的动用情况。

基于不同时期测得的研究区4D 微重力场,首先利用小波多尺度变换、小波三阶逼近剥离目的层区域场,得到反映目的层中流体分布的剩余重力异常(见图1),以?20 μGal为主体异常,预测蒸汽腔分布。图2 为根据2 次观测的微重力异常分析得到的蒸汽腔叠合图,基本能反映不同时期蒸汽腔形态、数量及变化。

图1 剩余重力异常图

从蒸汽腔平面变化分析:两个时期(2009 年、2010年)蒸汽腔分布大体一致,部分蒸汽腔有一定的偏移,微重力异常分析得到的蒸汽腔分布与2009 年6 月及2010年9 月数值模拟结果(见图3)基本相符,均反映了4号蒸汽腔变大,1 号、2 号、3 号蒸汽腔向d58-56 井偏移。井温测试曲线(见图4)也表明,2 号蒸汽腔有扩大趋势,与微重力测试解释结果相符(见图2)。可见,数值模拟及井温测试均验证该项技术在理论上可行,实践上可靠。

图2 2009 年、2010 年预测蒸汽腔叠合图

图3 蒸汽腔分布数值模拟结果

根据2010 年11 月微重力监测结果,4 号蒸汽腔在向d58-54 井扩张的同时,在d56-154 井范围(即Gh12井方向)有缩小趋势(见图2),Gh12 井的产油量明显降低,由2009 年5 月的平均日产84.2 t,下降至2010年5 月的65.4 t。

图4 Gg3井井温变化(反映2号蒸汽腔不断变大)曲线

为了提高Gh12 井的产量,2011 年初对研究区油藏开发方案(主要是注汽方案)进行调整,加大d56-154井注汽量,对4 号蒸汽腔进行改善,经过近1 年的恢复,Gh12 井的产量明显提高,2012 年5 月日产油已恢复至82.8t,效果显著。

结论:

稠油注蒸汽开发过程中,蒸汽腔变化导致目的层流体密度的变化,从而引起地表的微重力变化,测量研究区地质体重力异常,经小波变换剥离目的层区域场,可得到反映注汽层和稠油层流体密度的剩余重力异常。

由数据模拟结果以及井温测试曲线可知,4D 微重力解释结果基本能反映蒸汽腔形态及其变化,可用于分析油藏注蒸汽开发动态,为调整注采方案、改善油藏开发效果提供指导。

      责编:王亭亭

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