深层特稠油蒸汽驱影响因素及对策研究

该文以辽河小洼油田洼38块东三段深层状特稠油蒸汽驱试验为例,从油藏地质条件、油藏工程参数设计、注采工艺技术等方面系统分析了影响深层特稠油蒸汽驱开发效果的主要因素.提出了回字型注采井网设计,注汽干度、注汽速度等注入参数优化设计,地面管网保温、分层注汽、泡沫调剖等注入方式优化设计,井筒隔热、井筒环空排干、井筒环空注氮气等控制系统热损失设计,高温泵、无接箍泵等适合蒸汽驱举升工艺设计,形成了改善蒸汽驱开发效果的系列技术对策.     

稠油热采井筒注汽优化设计方法

建立了稠油热采中井筒注汽优化模型,并用穷举法进行了求解。对蒸汽吞吐和蒸汽驱井筒注汽两种情况进行了实例计算和分析。结果表明,提高隔热管隔热性能,可以降低综合成本;降低注汽速率将会增加热损失,从而导致综合成本增大;随着隔热管管径的增加,隔热管造价将增加。运用优化设计方法,可以节省大量的初始投资并降低运行成本,有利于节约能源,提高经济效益     

稠油水平井平行双管注汽井筒参数计算模型

考虑到传统单管蒸汽注入模型的局限性,利用热传递理论,建立平行双管稠油水平井的井筒参数计算模型以及蒸汽回流模型,并采用节点分析方法进行求解。采用蒸汽回流模型对水平段封隔器的封隔情况进行了模拟,从而对稠油双管注汽水平井的实际验封过程进行分析。结果表明:与传统的单管蒸汽注入方式相比,平行双管注汽具有明显的优势,与单管注蒸汽过程相比,双管注汽可以提高注汽井井底蒸汽干度0.1以上。平行双管注汽的井筒沿程蒸汽参数与双注汽管的注汽方式、注汽参数以及管柱尺寸等有较大关系,井口蒸汽干度与注汽速率对井筒热损失程度影响较大;双管注汽的井筒蒸汽干度主要损失于水平段,主注汽管水平段管柱的尺寸应尽可能的小。     

稠油胶质沥青分散解堵剂性能评价与现场应用

为了解决稠油开采过程中由于胶质沥青沉淀析出堵塞储层,造成蒸汽吞吐开采中注汽压力高以及井筒举升和管线输送困难等问题,提出了稠油胶质沥青分散解堵技术,并对稠油胶质沥青分散解堵剂进行性能评价.室内评价与现场应用结果表明,该分散解堵剂能极强地溶解、分散稠油中的胶质沥青及杂环芳烃,并能抗凝固防沉降,在温度低于10℃以下仍具有较好的溶解分散能力.注汽过程中添加该分散解堵剂能有效防止胶质、沥青质沉积,疏通液体流动通道,大幅度降低注汽压力;此外还能有效降低稠油黏度,提高原油在低温下的流动性,改善稠油在井筒的举升能力及地面的集输效果.     

水平井注蒸汽非稳态传热与流动分析

水平井注汽采油在稠油开采过程中得到广泛的应用,建立热采注汽过程中水平井井筒-储层耦合的非稳态传热与渗流模型,利用数值方法研究注蒸汽阶段的油、水、汽在井筒和油藏中三相非稳态流动与传热规律,分析井筒内积存原油对蒸汽推进的影响;同时计算分析湿蒸汽参数沿水平井段变化特点。研究结果表明:新建模型揭示了井筒内蒸汽前沿推进机制;在注汽速度8 t/h、注汽干度0.7时,注汽5 d后井筒内积存原油被驱替;受井筒内蒸汽流量变化和井筒与油藏热交换影响,湿蒸汽比焓(或干度)从水平井跟端到趾端下降较快;随着注汽速度和注汽干度的增大水平井吸汽段长度增加。     

常规套管井筒隔热技术研究

目前各国稠油主要采用注蒸汽的热采方式,即向地下油层内注入高温高压蒸汽。注汽过程中的能量损失,特别是井筒中的能量损失,直接影响热采效果。采用一定技术手段保证井筒隔热效果,对保持稠油热采效率起重要作用。提出了注汽施工中存在的一些问题。为了解决这些问题,提出油管接箍隔热扶正技术、井下热胀补偿器隔热保护技术、长效汽驱用热采封隔技术和二次封固技术相结合的改进技术,以提高隔热油管井筒隔热性能和使用寿命,保证稠油热采效果。并通过试验验证了该方法的可行性。     

稠油热采井筒注汽优化设计方法

建立了稠油热采中井筒注汽优化模型，并用穷举法进行了求解。对蒸汽吞吐和蒸汽驱井筒注汽两种情况进行了实例计算和分析，结果表明，提高隔热管隔热性能，可以降低综合成本；降注汽速率将会增加热损失，从而导致综合成本增大；随着隔热管管径的增加，隔热管造价将增加。     

深层稠油混合高温蒸汽吞吐工艺参数优化研究与实践

为了提高深层超稠油油藏注蒸汽吞吐热采中地层蒸汽干度及其加热降黏效果,提出了混合高温气吞吐热采工艺技术,即在常规蒸汽吞吐过程中,混入氮气、二氧化碳或烟道气(主要由氮气和二氧化碳组成)等非凝析气体,以有效控制注蒸汽过程中的热损失;并根据汽/液两相流体动力学和热力学原理,建立了深层稠油井混合高温蒸汽吞吐过程中井筒温度梯度、井筒压力梯度、混合流体干度及物性参数等的定量计算数学模型,以对注汽井的井筒动态进行系统分析与控制.以胜利油田孤东GO51X11井为例,发现注汽参数的理论计算结果与实际监测结果具有较好的一致性.     

稠油热采注蒸汽管网枝状布置优化设计

采用最优化方法设计管网可以最大程度地提高管网的总体经济效益。为了在管网设计中较好地体现注汽井分布不规则的情况,提出了一种稠油热采注蒸汽干管拐弯的枝状网布置形式和优化设计方法。该种管网布置方式是将每个方向伸出的干管分成两段,中间拐弯,能够较好地体现注汽井分布的不规则性。以初投资的年摊还额和运行费用为优化设计目标函数,把管线管径、保温层厚度、注汽站位置和干管走向与长度等设计变量纳于一体,同步设计,得到了总体最优的设计管网,并开发了优化设计软件。根据某油田的实际井位分布情况,运用该软件进行了设计。在相同的经济参数下,优化设计结果同实际管网的对比表明,优化管网大大降低了干管的长度和年运行费用,提高了管网的总体经济效益。     

稠油油藏水平井注蒸汽监测资料解释方法

以稠油油藏水平井注蒸汽现场监测数据为基础,建立了水平井井筒及油藏动态变化的解释模型.从能量方程出发,计算了水平井注蒸汽过程中水平段井筒干度、流量分布剖面和油层吸入热量剖面.结果表明,温度随蒸汽干度下降而降低,干度大于零时,温度变化很小,当干度降为零后,温度下降很快;流量的变化及油层吸入热量百分比与该井段的油层物性有关.应用实例证明了所建立的解释方法能够快速、准确地解释水平井注蒸汽过程中井筒及油藏动态变化,为今后的注汽参数设计及油藏开采提供可靠的依据.     

连续梁式吊具的吊点设计

在吊运细长金属杆件时，须用专门设计的连续梁式吊运装置，以减小其挠度．吊具和吊运对象构成了两根超静定连续梁，每一梁的挠度变化均将影响另一梁的载荷和挠度．本文介绍了连续梁式吊具的吊点设计方法，包括吊点的数量确定和位置优化，使得细长柔性杆件吊运作业时能达到较为苛刻的设计要求．用迭代法求解两根超静定连续梁之间的变形和作用力，以吊运对象全长上的最大挠度差为目标函数，可对吊点位置进行优化，使得吊运对象最大挠度差值被控制在允差范围之内     

考虑拟流度比的蒸汽驱前缘预测模型研究

Van Lookeren研究了拟流度比为0时的蒸汽驱前缘预测模型,提出形状因子取得最大值时的注汽参数为最优参数。而在实际油藏中,由于地层中原油黏度较大,或注汽速率较小,拟流度比往往较大,此时利用最大形状因子优化注汽参数受到限制。针对该情形,应用数学方法研究了拟流度比不为0时的蒸汽驱前缘预测模型。绘制了形状因子、拟流度比、注汽速率与前缘形状关系图版,发现增大注汽速率,可增大形状因子,从而减小拟流度比,减轻蒸汽超覆程度,提高前缘驱的波及效率。由于注汽速率受注汽压力限制,研究了注汽速率与注汽压力的协调关系,利用该关系和研究的前缘模型,对前人的注汽参数优化方法进行了改进。     

注采参数对馆陶油层SAGD生产的影响研究

辽河油田根据自身条件首创性地提出了直井-水平井组合式SAGD开发方式,并进行了先导矿场试验。以辽河油田杜84块馆陶油层直井-水平井SAGD先导试验区为研究对象,运用油藏数值模拟软件研究了采注比、注汽速度、蒸汽干度等注采参数对直井-水平井SAGD开发效果的影响。综合考虑SAGD开发阶段的经济效益和油藏的采出程度,优化得到了合理的注采参数范围。并且,针对直井-水平井SAGD开发过程中可能出现的汽窜问题,提出了预防和控制措施。研究结果可以为类似稠油油藏采用直井-水平井组合SAGD开发方式提供理论参考。     

一种新型稠油水平井注汽方法

针对水平井在注汽过程中,由于水平井段长,吸汽不均致使受热井段短,采收率低的问题,进行稠油水平井均匀注汽技术研究。根据分层注水原理,将单点注汽完善为多点注汽,通过孔眼限流,调整注汽剖面,保证水平段均匀受热,提高加热效率。应用油田统计数据,给出孔眼个数确定数学表达式,根据热学理论,建立水平段蒸汽干度分布模型及地层吸收热量与蒸汽干度降低损失热量平衡方程,确定了注汽孔眼直径,同时在注入工艺上进行改进,保证蒸汽正常注入。目前该技术已成功地在大庆油田第一口稠油水平井中应用,放喷阶段产油为该区块平均单井产油的7.3倍。测温曲线表明,水平段温度分布得到了很好的改善,实现了均匀注汽。     

定柱式旋臂起重机结构整体优化研究

根据旋臂起重机整体结构特点和规范规定,建立了面向整机对象的数学模型,基于MDOD方法,研发出参数化整体优化设计软件,并巳成功地用于工程实践,与常规设计对比表明,所建立的模型与方法很好地协调了旋臂起重机各结构部件的力学性能,实现了整体经济性和可靠性的最佳匹配。     

热采双管水平井改善稠油油藏加热效果研究

平行双管与同心管注汽技术是为解决水平段吸汽剖面不均而提出来的稠油水平井完井新方法。采用稳态实验方法,进行了多孔介质中稠油的渗流特征实验。在获取了零启动压力梯度拐点温度的基础上,研究了水平井双管分段注采对水平段吸汽剖面的影响。结果显示,实验测得的两种稠油油样在油藏条件下的零启动压力梯度的拐点温度分别为72℃,65℃。储层与流体物性参数、注汽方式以及注汽参数等均对双管注汽开发效果有所影响,其中水平段的沿程非均质性、注汽方式、周期注气量、蒸汽干度和盲管段长度影响较大。当盲管段长度较小时,纵向加热半径也较小,此时A、B两段注入的蒸汽发生窜通的可能性较大。     

改进PSO 算法在振荡式注汽速度优化中的应用

针对蒸汽驱恒定式注汽速度驱油效果差的现状,提出了一种基于改进PSO( Particle Swarm Optimization) 算法的蒸汽驱振荡式注汽速度优化方法。该方法建立了蒸汽驱注汽速度数学模型,采用改进粒子群优化算法对此模型进行求解并优化振荡式注汽速度,最后得到蒸汽驱振荡式注汽速度最优方案。改进粒子群优化算法引入混沌优化算子产生初始解,依据各粒子适应值的距离,完成对各个粒子的自适应变异,同时引入极值扰动算子对个体历史最优值和全局最优值实施随机扰动,加快了收敛速度,提高了种群的可进化能力。实验结果表明: 所建立模型准确,优化算法有效。通过此方法可指导蒸汽驱注采方案合理编制,指导蒸汽驱高效运行。     

春10区块水平井蒸汽吞吐注采参数优化

稠油油藏具有储量丰富,物性差,粘度高的特点,经过多年的蒸汽吞吐技术开发,出现储层综合含水率提高,油气比降低和汽窜等现象,导致开发效果较差,储层动用程度降低。因此研究不同影响因素对开发效果的影响,合理优化注采参数对超稠油油藏有效开发具有指导意义。本文通过对春10区块油藏地质条件的研究,运用正交试验法,研究影响开发效果的因素显著性为：注汽强度、水平段长度、油层厚度、产液速度、粘度、渗透率;运用数值模拟方法,对春10区块内的水平井注采参数进行优化、优选,确定出水平段长度50米的注汽强度最佳范围21～25t/m?d;最佳采注比0.8～1.2;水平段长度150米的注汽强度最佳范围11～15t/m?d,最佳采注比0.9～1.2等注采参数指标,对现场生产具有指导意义。