SAGD时移微重力监测技术的应用

总结油藏流体发生驱替、运移过程中蒸汽腔的变化规律，分析剩余油分布区域，制定注采井网完善方案，进而指导SAGD生产调控。研究表明，这种技术的应用对超稠油SAGD开发具有一定的理论和实际意义。

【关键词】时移微重力 SAGD 蒸汽腔 超稠油 监测技术

1概况

辽河油田D块G油藏为一超稠油油藏，油藏埋藏浅，埋深530～640m，厚度大，平均油层厚度106m，孔隙度为36%，渗透率为5.54μm2，研究区域含油面积0.2km2，地质储量249×104t。该区域1997年投入开发，先期采取蒸汽吞吐开发，2005年开始采用直井与水平井组合SAGD（蒸汽辅助重力泄油）技术进行开发[1]，取得了较好的开发效果。在SAGD开发过程中，监测蒸汽腔的扩展情况尤为重要，目前主要的监测方法是利用观察井监测系统[2]，但观察井监测的范围有限，亟需寻求一种新的监测技术，分析蒸汽腔扩展规律，以寻找剩余油分布区域。

时移微重力是对地球重力场的空间和时间变化进行地重复测量。在油气生产过程中，地下物质会重新分布，进而导致局部重力场产生变化。当重力变化量达到重力仪的仪器精度时（μGal级），通过时移微重力测量，我们就有可以对油气储层内物质的运移过程进行定性或定量描述[3]。通过时移微重力监测技术，与生产实际相结合，进一步分析蒸汽腔变化及油藏发育变化，达到改善油藏开发效果的目的。

2 时移微重力模型计算

计算某个地质体所引起的重力异常，首先根据牛顿万有引力公式计算地质体的剩余质量引起的引力位，然后再求出引力位沿重力方向的导数，便得到重力异常。为研究SAGD开发过程中注蒸汽引起地下重力变化的规律及监测数量级范围，建立以研究区油藏参数为基础的简化模型（图1），油层设为580-660米，厚度80米，其中层2为注汽层，初期厚度数值为0m，若储层孔隙全部被蒸汽填充，密度约为1.98g/cm3（含储层骨架），层3为稠油层，初期厚度数值为80m，若储层孔隙全部被稠油填充，密度约为2.43g/cm3（含储层骨架）。

图1 时移微重力正演简化模型

在此基础上进行2种模型计算，模型1是模拟注汽初期，注汽层厚度为恒定值1m，密度不断变化下重力变化值，模型2是模拟随着注汽量增大，注汽层厚度不断增加，注汽层密度不断减小引起的重力变化值。

表1为模型1计算结果，分别模拟孔隙开始充填水蒸汽到全部充填水蒸汽时的密度变化引起的重力变化值，可以看出，当空隙中全部填充水蒸汽时，密度差可达0.45g/cm3，重力变化值最大为14.43μGal。图2为模型2计算结果，可以看出蒸汽腔高度与重力变化值成幂关系曲线，由于油藏体积庞大，引起的重力变化约在几十微伽到几百微伽，在可观测范围内，通过观测研究这种密度的变化，可以监测开发过程中油藏的变化。

图2 时移微重力正演简化模型2计算结果

3 时移微重力解释结果分析

3.1 监测系统设计

时移微重力测区为D块G油层SAGD开采区，测线线距25m，测点点距为12.5m，即测点网格为25m×12.5m（测区的西南加密区线距为12.5m，网格为12.5m×12.5m），共设计测点705个。

3.2时移微重力监测主要结果

该区域自2009年至2013年共进行了5次时移微重力监测，从整体变化趋势看，主要具有以下2个特点：

（1）工区内80%区域体现为负异常。试验区在监测期间，阶段注汽144×104t，累产油35×104t，累产水130×104t，阶段油汽比0.24，采注比1.14，回采水率90%，阶段采出程度16.2%，蒸汽腔体积增大44×104m？，蒸汽腔高度平均上升11m，说明先导试验区地下原油被大量采出，原油体积被大量蒸汽充填。根据模型计算先导试验区微重力变化在-15μGal左右。

同时，结合观察井监测资料进行分析，以杜84-61-59井区为例，从该井区观察井监测资料上可以分析出，2009年至2013年汽腔高度上升了25m，通过微重力变化计算模型2，计算出该区域4年异常值下降了80～120微伽，而微重力监测测得微重力值为-95μGal，与模型计算结果相近（图3-图4）。

图3 杜84-61-59区域微重力异常变化 图4 杜84-馆观24井温变化曲线

（2）描述了蒸汽腔扩展情况。通过对微重力分离和异常提取，得到描述蒸汽腔剩余重力异常，蒸汽腔范围逐年扩大，基本扩展规律是首先从注汽井向水平生产井扩展，蒸汽腔形态为长条形，垂直于水平井生产井，注采井间蒸汽腔完全连通后，开始向注汽井与注汽井间发育，即平行水平井轴向扩展，最终在一定范围内连片发育。目前已发育成三片蒸汽腔（A、B、C腔），根据蒸汽腔扩展形态，可以有效指导生产调控。

图5 时移微重力-20μGal重力异常叠合图

4时移微重力监测结果应用实施效果

通过利用时移微重力异常分析，寻找剩余油分布区，调整注汽井点，完善注采井网，有效地解决了油藏平面动用不均问题，在该区域共增加、调整4个注汽井点，方案过实施后，累积注汽64.5×104t，累积产油22.4×104t，油汽比0.35，试验区4口水平井日产油由264t上升至400t，日产油提高了136t，含水下降6%，取得较好生产效果（图6）。

图6 馆陶先导试验区水平井生产曲线

5结语

（1）时移微重力监测结果与试验区内注采关系、观察井监测资料等具有较好的相关性，分析认为测试结果可靠程度较高。

（2）监测结果的正负异常变化，能定性描述地下流体发生驱替、运移过程，能够作为动态调控的主要依据。

（3）利用正异常分布变化规律，寻找潜力区域，并增加注汽井点，提高泄油能力。

（4）该技术可扩展应用于其他开发方式，并具有指导和借鉴意义。

参考文献：

[1]杨立强，陈月明，王宏远 等.超稠油直井-水平井组合蒸汽辅助重力泄油物理和数值模拟[J].中国石油大学学报（自然科学版），2007，31（4）：64-69.

[2]尤洪军，王宏远，刘洪涛 等.温度观察井系统在超稠油SAGD开发中的应用[J].油气地质与采收率，2008，15（3）：90-101.

[3]李玉君，任芳祥，杨立强 等.稠油注蒸汽开采蒸汽腔扩展形态4D微重力测量技术[J].石油勘探与开发，2013，40（3）：381-384.

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