SAGD循环预热水平段注汽参数规律

SAGD循环预热效果是影响SAGD开发技术的一项重要因素,循环预热水平段与油层直接接触,循环预热过程中由于注汽参数选取不匹配易造成水平段加热不均匀,针对该问题提出以蒸汽返回某点时蒸汽干度大于等于0为目标的水平段注汽参数优化方案。以现场实际管柱结构、油藏特点为基础,建立水平段循环预热流动传热数学模型,采用差分法对模型进行编程求解,分析蒸汽压力、干度、散热量等参数沿程分布规律,对比不同注汽速度、注汽干度组合对预热效果的影响。并得到加热均匀和经济有效的SAGD水平段循环预热最优参数图版。结果表明:循环预热阶段,沿程压降、温降主要发生在长油管中,在环空中蒸汽主要消耗汽化潜热加热油层;注汽流速越小、干度越低越有利于环空与油层换热。     

双水平井超稠油SAGD循环预热启动优化研究

蒸汽辅助重力泄油是开发超稠油的一项前沿技术,其启动技术主要有蒸汽吞吐预热启动和循环预热启动。相对于蒸汽吞吐,注蒸汽循环预热启动吸汽加热均匀,启动平稳,但是配套循环预热管柱结构复杂,预热参数优化困难,循环预热机理仍需进一步研究。运用离散化井筒模型,对双水平井SAGD启动的三个阶段循环预热、压差对流、转入SAGD进行了优化设计,得到了合理的循环预热注汽速度、注汽干度、注汽环空压力、注汽压差产生时机和压差大小,为下步SAGD先导试验的顺利实施提供了可靠的依据。     

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。     

氮气辅助注蒸汽热采井筒中的流动与换热规律

为分析注汽井油套环空充氮气和伴注氮气的隔热效果对注蒸汽的影响,根据热量传递原理和流体流动理论,建立了井筒中伴注氮气辅助注蒸汽热采工艺中蒸汽、氮气沿井筒流动与传热的数学模型,计算了蒸汽、氮气沿井筒的温度分布和压力分布,对比了环空充氮气和空气、充氮气和伴注氮气的隔热效果.结果表明:充氮气和充空气隔热方式对隔热效果的影响不大;充低压隔热气体可获得较好的隔热效果;伴注氮气比充氮气隔热效果好,且随着环空伴注氮气流量的增大,油管内蒸汽压力升高,蒸汽的热损失增大,大部分热量被氮气吸收后带入地层,而实际散失到地层的热损失逐渐减小.     

注汽井氮气隔热效果数学物理模拟研究

为评价注汽井油套环空充填氮气的隔热效果和确定环空注氮气隔热工艺的技术条件,建立了隔热油管、油套环空充氮气隔热井筒传热物理模型和数学模型,通过物理模拟现场不同注汽参数,监测井筒模型不同半径处径向温度场分布,结合井筒传热数值模拟计算,从不同侧面评价现场注蒸汽井油套环空充氮气的隔热效果、影响因素和适用范围。研究结果表明,在油套环空不发生窜流的前提下,环空注氮气会导致井筒径向总传热系数增加,不利于井筒隔热。当油套环空发生窜流时,只要保证注氮气压力不低于注汽压力,注汽井油套环空注氮气隔热技术就是有效和值得推广的。     

过热蒸汽辅助重力泄油吞吐预热模拟及方案优化

预热效果是影响蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发技术的重要因素。基于CMG模拟软件开展兴Ⅵ组区块吞吐预热技术研究。结果表明:在历史生产拟合符合率达到97.2%的基础上,吞吐预热生产2个周期,水平井和周围直井之间已基本形成有效的热连通,温度场在80～100℃,地层压力降到约3.5 MPa,达到转SAGD的较佳时机;注过热蒸汽的直井和水平井间平均温度较注湿蒸汽高,累积采油量也多,即预热效果较好,其中注汽强度400 m~3/d、过热度22.62℃、注汽压力10.895 MPa的过热蒸汽预热效果最好;转入SAGD生产阶段的前期,无论单井还是全区,随着蒸汽品质升高,累积采油量增加。     

注汽井氮气隔热效果数学物理模拟研究

为评价注汽井油套环空充填氮气的隔热效果和确定环空注氮气隔热工艺的技术条件，建立了隔热油管、油套环空充氮气隔热井筒传热物理模型和数学模型，通过物理模拟现场不同注汽参数，监测井筒模型不同半径处径向温度场分布，结合井筒传热数值模拟计算，从不同侧面评价现场注蒸汽井油套环空充氮气的隔热效果、影响因素和适用范围。研究结果表明，在油套环空不发生窜流的前提下，环空注氮气会导致井筒径向总传热系数增加，不利于井筒隔热。当油套环空发生窜流时，只要保证注氮气压力不低于注汽压力，注汽井油套环空注氮气隔热技术就是有效和值得推广的。     

双水平井SAGD循环预热连通判断新解析模型

注蒸汽循环预热对转SAGD生产阶段蒸汽腔的上升速度、SAGD上产速度、水平段蒸汽腔的发育程度与动用率、以及SAGD最终采收率等均有重要影响。而SAGD注采井水平段之间的储层温度是评判预热连通是否达到要求、以及合理转SAGD生产的关键参数。针对前人传热解析模型未分别考虑实际储层多孔介质中岩石、原油、地层水传热与热扩散性能等问题,建立了考虑油水岩石的多介质多相流体综合传热解析新模型,并以国内某油区典型SAGD井组为例,利用井下测温数据、油水岩石热物性参数等为数据,进行了SAGD注蒸汽循环预热阶段注采井水平段之间温度变化测算,并与数值模拟计算结果进行了对比,计算结果表明,提出的新型解析模型与数值模拟结果符合率达到了95%以上,可方便快捷对预热连通情况进行速判,对现场SAGD成功实施具有重要意义。     

多元热流体在井筒中的流动与传热规律

建立高温烟气与水的热交换模型以及多元热流体在井筒内流动传热的温度场、压力场计算模型,计算含过热蒸汽和两相流状态的多元热流体在不同井深时的温度、压力以及其他参数。结果表明:随着井筒深度的增加,多元热流体的温度、压力均有所降低,并在某一深度多元热流体中水蒸气开始凝结,进入两相流状态,与纯蒸汽注入相比,其热损失量小,干度下降慢,在井底干度较大;井口注入温度越高、压力越小、流量越大,多元热流体的压降、温降幅度越大,热损失量越小;随着注入温度的降低,环空介质导热系数和注汽流量的增大,多元热流体干度的变化越早或过热度降幅越大,而注入压力对干度的影响有一个最优点,此时蒸汽在井底干度最大。     

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。     

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.     

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。     

水平井注蒸汽传热和传质分析

利用质量守恒、动量守恒和能量守恒的原理，推导了水平井注蒸汽过程中，水平井段内汽液两相变质量流的数学模型，并用数值解的方法计算了水平段内蒸汽质量传递和热量传递的规律。结果表明，在注汽参数一定的情况下，水平井段各处吸入蒸汽数量和热量并不相等，蒸汽压力沿井筒变化不大，但干度变化较大。一定完井条件和油藏条件下，随注汽参数的改变，会有三种情形发生：（１）蒸汽只能达到水平井的上半部而不能到达井底；（２）蒸汽刚     

水平井注蒸汽传热和传质分析

利用质量守恒、动量守恒和能量守恒的原理.推导了水平井注蒸汽过程中.水平井段内汽液两相变质量流的数学模型,并用数值解的方法计算了水平段内蒸汽质量传递和热量传递的规律.结果表明,在注汽参数一定的情况下.水平井段各处吸入蒸汽数量和热量并不相等.蒸汽压力沿井筒变化不大.但干度变化较大.一定完井条件和油藏条件下.随注汽参数的改变。会有三种情形发生:(1)蒸汽只能达到水平井的上半部而不能到达井底;(2)蒸汽刚好到达水平井的井底;(3)蒸汽到达井底后仍有剩余.为了充分利用水蒸汽.因此.必须保证蒸汽注入参数、井结构和油层的互相协调.提出了通过布孔来实现水平井均匀吸汽的建议.并提出了布孔设计方法.     

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     

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、蒸汽附加氯气、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氯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。     

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。     

注汽管柱管鞋下入深度对注汽动态的影响

针对蒸汽吞吐注汽管鞋放置在完井段顶部(模式A)和底部(模式B)两种模式,通过分析完井段水蒸气的变质量流特征建立了能量守恒方程,考虑随注入时间延长油层加热范围扩大对径向导热造成的影响,对时间函数进行了修正.以胜利油区单家寺油藏参数为基础,研究完井段蒸汽参数的变化特征.结果表明,管鞋模式A条件下,蒸汽流经完井段截面积突然增大以及变质量流动,会使汽液分离作用增大,重力效应增强,完井段的蒸汽参数变化比井筒的大;管鞋模式A完井段压力和蒸汽干度变化幅度比管鞋模式B的大,两种管鞋模式蒸汽干度变化方向相反,实际生产过程中,可以根据吞吐周期轮回改变管鞋下入深度,以改变完井段吸汽剖面;随完井段长度增加,射孔段顶底的蒸汽压差和干度差增大,注汽速度的选择应充分考虑注汽设备工作条件、油层破裂压力和油层的吸汽能力.     

注汽管柱管鞋下入深度对注汽动态的影响

针对蒸汽吞吐注汽管鞋放置在完井段顶部（模式A）和底部（模式B）两种模式，通过分析完井段水蒸气的变质量流特征建立了能量守恒方程，考虑随注入时间延长油层加热范围扩大对径向导热造成的影响，对时间函数进行了修正。以胜利油区单家寺油藏参数为基础，研究完井段蒸汽参数的变化特征。结果表明，管鞋模式A条件下，蒸汽流经完井段截面积突然增大以及变质量流动，会使汽液分离作用增大，重力效应增强，完井段的蒸汽参数变化比井筒的大；管鞋模式A完井段压力和蒸汽干度变化幅度比管鞋模式B的大，两种管鞋模式蒸汽干度变化方向相反，实际生产过程中，可以根据吞吐周期轮回改变管鞋下入深度，以改变完井段吸汽剖面；随完井段长度增加，射孔段顶底的蒸汽压差和干度差增大，注汽速度的选择应充分考虑注汽设备工作条件、油层破裂压力和油层的吸汽能力。     

改善SAGD开发效果技术研究

针对杜84块SAGD开发过程中存在蒸汽腔扩展不均和水平段预热不均的问题，综合利用低物性段改造、氮气辅助SAGD、驱泄复合开发和双水平井强制循环预热技术，实施后实现了双水平井段间均匀预热，蒸汽腔得以有效扩展，开发效果明显改善。该项技术可为类似油藏SAGD开发提供借鉴。