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

研究了中深层超稠油油藏在直井蒸汽吞吐中后期,用直井注汽水平井采油的方式转蒸汽辅助重力泄油（steam as-sisted gravity drainage,SAGD）开发的机理。应用高温高压比例物理模拟方法,研究了水平井布于直井斜下方时SAGD蒸汽腔的形成和扩展过程。结果表明,转SAGD的初期以蒸汽驱动作用为主并逐步向重力泄油作用过渡,并可划分为蒸汽吞吐预热、驱替泄油、稳定泄油、衰竭开采4个开采阶段。利用数值模拟优选了布井方式、井网井距、水平井段长度、转SAGD时机和注采参数。该模拟方法在辽河油田杜84块超稠油油藏开发中取得了较好的现场试验效果。     

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

研究了中深层超稠油油藏在直井蒸汽吞吐中后期,用直井注汽水平井采油的方式转蒸汽辅助重力泄油(steam as-sisted gravity drainage,SAGD)开发的机理.应用高温高压比例物理模拟方法,研究了水平井布于直井斜下方时SAGD蒸汽腔的形成和扩展过程.结果表明,转SAGD的初期以蒸汽驱动作用为主并逐步向重力泄油作用过渡,并可划分为蒸汽吞吐预热、驱替泄油、稳定泄油、衰竭开采4个开采阶段.利用数值模拟优选了布井方式、井网井距、水平井段长度、转SAGD时机和注采参数.该模拟方法在辽河油田杜84块超稠油油藏开发中取得了较好的现场试验效果.     

隔夹层对直井水平井SAGD发开效果的影响

辽河油田兴VI组SGAD先导试验区储层中由于隔夹层的存在,使得直井水平井SAGD蒸汽腔扩展以及开发效果受到影响。在分析试验区地质特征的基础上,通过建立理论模型的方法,研究了SAGD过程中夹隔层对蒸汽腔的扩展规律、含水率以及开采程度的影响。研究结果表明：隔夹层仅在SAGD开发初期对蒸汽腔的扩展产生一定的影响,导致井组含水高、产量低,蒸汽腔的斜面比较粗糙,使得其泄油面增长。但总体上不会影响蒸汽腔的形成以及SAGD开发的最终采收率,只是在刚形成蒸汽腔时对其局部的扩展起到了一定的减缓作用,导致各阶段的生产时间不一样。采用在直井与水平井之间以重力泄油为主,在直井与直井之间是以蒸汽驱为主的复合开发方式,在注汽井隔夹层上下同射,直井辅助生产,实现SAGD与蒸汽驱联合驱开采的方式,可以有效地降低隔夹层在SAGD开发中的影响。     

隔夹层对直井水平井蒸汽辅助重力泄油开发效果的影响

辽河油田兴VI组SGAD先导试验区储层中由于隔夹层的存在,使得直井水平井SAGD蒸汽腔扩展以及开发效果受到影响。在分析试验区地质特征的基础上,通过建立理论模型的方法,研究了SAGD过程中夹隔层对蒸汽腔的扩展规律、含水率以及开采程度的影响。研究结果表明:隔夹层仅在SAGD开发初期对蒸汽腔的扩展产生一定的影响,导致井组含水高、产量低,蒸汽腔的斜面比较粗糙,使得其泄油面增长。但总体上不会影响蒸汽腔的形成以及SAGD开发的最终采收率,只是在刚形成蒸汽腔时对其局部的扩展起到了一定的减缓作用,导致各阶段的生产时间不一样。采用在直井与水平井之间以重力泄油为主,在直井与直井之间是以蒸汽驱为主的复合开发方式,在注汽井隔夹层上下同射,直井辅助生产,实现SAGD与蒸汽驱联合驱开采的方式,可以有效地降低隔夹层在SAGD开发中的影响。     

考虑沿程非均匀吸汽下SAGD产能预测模型

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)相比于其他热采方法对稠油开发效果更好。目前常用的SAGD产能预测模型主要基于沿程均匀吸汽提出,矿场应用困难。针对这个问题,对SAGD沿程生产过程进行试验研究,基于试验获得沿程非均匀吸汽现象,结合达西定律、热传导定律及物质平衡方程,推导出新的SAGD产能预测模型。结果表明:三维SAGD开发物理过程比二维SAGD更加复杂;所建立的新模型在产能预测上比以往的模型更加准确;以往在二维剖面上将SAGD划分为蒸汽腔上升、蒸汽腔横向扩展及蒸汽腔下降3个阶段,但是在更加符合矿场实际的包含沿程方向的三维角度,这个阶段划分方式并不适用;蒸汽干度是影响双水平井SAGD沿程蒸汽分布的一个重要因素。     

相对低/高渗区对蒸汽辅助重力泄油传热传质影响的数值模拟研究

为了研究相对低/高渗透区对蒸汽辅助重力泄油(SAGD)传热传质的影响,针对6种常见的渗透率分布模式,利用油藏数值模拟方法建立SAGD数值模型,并对比分析了蒸汽腔发育和含油饱和度变化特征。结果表明:当平面方向相对低渗区物性一定时,其距离SAGD井对越近,对该侧蒸汽腔和泄油区域侧向扩展的抑制作用就越强,SAGD传热传质非对称性越明显;平面方向相对高渗区的存在对该侧蒸汽腔和泄油区域侧向扩展具有促进作用,且相对高渗区距离SAGD井对越远,促进作用就越小,SAGD传热传质非对称性程度也越弱;从整体上来看,当垂直方向相对低渗区靠近SAGD井对时,它对整个蒸汽腔发育起抑制作用,而当它远离SAGD井对时,反而会加速蒸汽腔侧向和向下发育。     

从室内实验看火驱辅助重力泄油技术风险

将水平井引入特、超稠油油藏火烧油层技术中,可以实现火驱辅助重力泄油,其原理类似于水平井条件下的蒸汽辅助重力泄油（SAGD）。与SAGD相比,火驱辅助重力泄油技术对操作程序的要求更为苛刻,油藏和工程风险更大。室内三维物理模拟实验表明,在直井做为注气点火井、水平井做为火驱生产井时,可以实现连续稳定泄油,并能有效提高储层纵向动用程度。但如果注采关系控制失当,特别是在火驱中后期,有可能出现燃烧前缘沿着水平井突进的现象,会在地层中形成大范围死油区并可能损毁水平井段,带来油藏和工程风险     

基于蒸汽腔扩展速度的SAGD产能预测模型

蒸汽辅助重力泄油（SAGD）是开发稠油的一种重要方式,而产能预测模型又是体现蒸汽辅助重力泄油成功与否的关键。现阶段的对于蒸汽辅助重力泄油产能的研究中虽然考虑了热对流、界面速度不均匀等情况,但却忽视了不同时间因生产制度不同而导致蒸汽腔扩展速度变化,从而影响蒸汽辅助重力泄油的产量。因此基于包含热对流和热传导的蒸汽辅助重力泄油热交换模型,利用观察井温度法计算蒸汽腔水平扩展速度,并最终建立考虑蒸汽腔扩展速度的SAGD两相流产能预测模型。通过与新疆某油田试验区中A井的生产数据对比,检验该模型所计算得到的产量与实际现场数据一致,同时可以快速准确的预测泄油带温度分布以及蒸汽腔前缘位置;通过对产能预测模型敏感性分析得到较大的表观热扩散系数和对流液密度会提高单位生产井产能,而蒸汽腔水平扩展速度应保持在1×10-2 m·d-1到2×10-2 m·d-1之间,蒸汽腔与水平面夹角在30至60度时生产井产量和采收率最大。该研究将理论与实际现场生产紧密结合,为稠油油藏开发提供理论支持。     

蒸汽辅助重力泄油开发过程及机理研究综述

蒸汽辅助重力泄油(Steam-assisted gravity drainage,SAGD)技术是开采沥青/稠油油藏的一种行之有效的技术,尽管SAGD技术的概念看起来很简单,但在为理解这一过程而建立的理论中存在着诸多缺陷.实际上,SAGD是一个多物理过程,涉及同时传热传质,具体可分为注蒸汽循环预热阶段、蒸汽腔纵向扩展阶段、蒸汽腔横向扩展阶段以及蒸汽腔下降阶段等4个阶段.SAGD技术的开发机理包括蒸汽降黏、重力泄油、地质力学效应、热效应、蒸汽腔的聚并融合作用以及原地乳化作用等.其中部分机理存在争议,且机理间可能存在相互耦合的作用,未来应继续通过室内实验、数值模拟等手段进一步深入探究其耦合机理,为更好地理解、优化、设计SAGD开发过程打下坚实基础,从而在实际应用时充分考虑各项机理的综合作用,为SAGD开发提供更为可靠的评价、预测和设计手段.同时也应从充分理解常规SAGD的开发过程与机理出发,更合理地扩展SAGD开发的变种形式.     

泡沫辅助SAGD开发特征

应用数值模拟及Surfer制图软件绘制蒸汽辅助重力泄油(SAGD)和泡沫辅助SAGD(FA-SAGD)在均质和非均质油藏中温度场分布图,对不同开发方式下蒸汽腔扩展过程进行直观、形象地描述,并对比两种开发方式的开发效果。结果表明:FA-SAGD蒸汽腔横向扩展速度大于SAGD,垂向扩展速度小于SAGD,FA-SAGD蒸汽腔主要作用于油层中部,蒸汽腔与盖层接触面积较小,盖层热损失较小;非均质储层SAGD开发过程中,蒸汽易沿高渗透层窜流,蒸汽腔在水平井筒方向不均匀扩展,FA-SAGD开发过程中,由于泡沫对蒸汽沿高渗层窜流的调控作用,蒸汽腔在地层内的扩展更为均匀,可以减小产出能量和盖层热损失,提高生产油汽比和采收率。     

水平裂缝-蒸汽辅助重力泄油物理模拟试验研究

通过自行研制的三维高压模型本体 ,利用原有蒸汽驱三维物理模拟试验系统 ,进行了超稠油油藏的水平裂缝蒸汽辅助重力泄油 (FSAGD)室内物理模拟试验。试验表明 ,FSAGD具有和水平井蒸汽重力泄油 (SAGD)相类似的渗流及传热机理。与常规蒸汽驱和SAGD相比 ,FSAGD可以明显提高蒸汽波及系数和最终采收率。根据试验结果可将FSAGD过程分为 3个阶段 :预热阶段、稳定泄油阶段和降压开采阶段。为实现稳定泄油 ,应保证一定的注汽速度和较高的注汽干度。对射孔、蒸汽附加氮气、储层纵向非均质性等因素对FSAGD开采效果的影响进行了模拟试验。结果表明 ,生产井适当补孔和蒸汽附加氮气均有助于提高采油速度和累积油汽比 ,但不能提高原油最终采收率 ;5倍级差以内的储层纵向非均质性对蒸汽波及系数和最终采收率影响不大     

直井辅助对油砂蒸汽辅助重力泄油开发增效的数值模拟

为提高油砂SAGD开发效果,利用SAGD井组间原有的探井、观察井等直井,或在SAGD井组间加密一口或数口直井进行辅助生产,形成直井辅助模式。通过数值模拟方法对直井辅助的射孔参数、启动时间与转驱方式进行了研究。结果表明：辅助直井射孔段长度为5m,与生产井相同深度时取得最优增产效果;且辅助直井启动时间越早越好;在吞吐至蒸汽腔连通后进行2年的产液生产为宜,之后再转为长期注汽。可见实施直井辅助后生产效果有明显改善,井间原油动用程度提高,对油砂SAGD增效开发有重要意义。     

超稠油油藏EBIP厚度变化模式对SAGD的影响

SAGD技术是一种非常具有潜力的稠油开发方式,已在超稠油/油砂开发中取得了良好效果。由于储层沉积原因,SAGD水平井段对应的EBIP有效储层厚度通常会发生变化,使得SAGD井组开发效果差异明显。为了明确EBIP厚度沿水平井段变化对SAGD生产的影响,以加拿大Long Lake油田地质特征为基础,构建了3种典型EBIP厚度变化模式,建立了SAGD数值模拟机理模型,分析讨论了沿程EBIP变化模式和厚度差对SAGD蒸汽腔突破、日产油、累计汽油比和采出程度的影响,明确了EBIP厚度变化对SAGD生产影响的界限。研究表明,在储层总厚度相同下,阶梯状EBIP变化模式峰值产油速度和采出程度最低,其他两种方式生产特征相近;阶梯状EBIP模式下,厚度差64 m为优,4<厚度差<10 m为良,厚度差>10 m为差;两厚一薄和两薄一厚EBIP模式,厚度差<7 m为优,厚度差>7 m对SAGD生产影响大。     

双水平井SAGD开发稠油油藏界限标准

 蒸汽辅助重力泄油（SAGD）是开发超稠油的高效技术,具有驱油效率高,采收率高等特点,其开发油藏界限标准受油藏参数、工艺技术条件及油价等综合影响。国外根据油层储层厚度、原油黏度与开发等条件给出了SAGD 开发油藏界限标准,但中国目前还没有合理的界限标准指导不同油藏条件下SAGD 的部署以及经济有效的开发方法。运用油藏数值模拟技术,对新疆A 油藏关键油藏参数对SAGD 开发效果的影响规律进行研究,运用正交设计方法,以净利润为目标确定了影响双水平井SAGD 开发油藏效果的主控因素;结合现有工艺条件,得到了不同原油价格下的SAGD 开发油藏界限标准。     

泥页岩夹层对SAGD开发效果的影响

SAGD开发效果对储层非均质性十分敏感,泥页岩夹层对双水平井SAGD的泄油通道有一定的影响。以新疆风城某SAGD区块为研究目标区,建立了表征注采井间及井对上方夹层的多因素油藏数模模型,分别模拟了不同夹层展布形态、水平及垂向位置下的SAGD开发效果并进行对比研究,得到了夹层非均质油藏SAGD部署的临界夹层展布形态特征参数。同时可通过产油曲线所展现的典型特征,反推出诸如泥页岩夹层长度以及垂向位置等夹层展布情况,从而进一步掌握目标层系的地质体系结构,对指导下一步双水平井SAGD部署,规避地质风险,实现SAGD高效开发具有重要指导意义。     

稠油水平井杆柱优化设计

本论文以新疆油田分公司采油一厂稠油水平井为研究对象,针对在生产过程中频频出现杆断脱及偏磨现象,进行了一系列的理论分析,在理论分析的基础上,采用半圆对接式光杆、防脱抽油杆、防脱加重抽油杆、防偏磨扶正装置、低摩阻防气式注采抽油泵等防偏磨防断脱设备、工具,有针对性的对稠油水平井的下泵完井杆柱进行优化,使稠油水平井的开采得以正常进行,解决了长期困扰稠油水平井开采的断脱、偏磨问题,延长了检泵周期,对采油一厂稠油水平井的开采具有很高的现场应用价值。 关键词：稠油水平井 杆柱优化 偏磨 断脱