海上稠油多元热流体吞吐开发效果评价初探

A 油田是海上首个实施非常规稠油热采开发的先导试验区,其开发效果的评价直接影响着海上后续非常规稠 油资源的开发动用。根据热采井的生产动态特征分析了边水对热采井开发效果的影响,建议热采井距边水200～300 m 以上;通过对比分析同井注热前后及同层位相邻位置冷热采井的开发效果,热采井周期平均产能和累产油量均是冷采 井的1.5～2.0 倍左右;利用流温法及米采油指数法综合评价了热采有效期,有效期在240～339 d,平均298 d;根据钻后 热采井周期平均产能、周期产油量及油汽比等参数与钻前设计值进行对比评价,认为排除试验阶段防砂工艺、管柱问 题以及钻后储层变化等原因外,其他热采井均达到第一轮次吞吐预期效果,热采井周期平均产能为57 m3/d,周期产油 量1.80×104 m3、周期增油量0.7×104 m3。可见多元热流体吞吐热采増油效果明显,对海上其他非常规稠油油田的开发 具有借鉴指导意义。     

井筒内超临界多元热流体注入过程的数值模拟

在稠油热采过程中,提高注入工质的流动参数可显著增加采收率。为评价超临界多元热流体注入井筒后的流动传热特性,建立了相应的计算模型,得到了井底温度、压力与沿程热损失随注入流量、井口温度及井口压力的变化规律,并与注入超临界蒸汽情况下的流动传热规律进行了比较。结果表明,井底参数与注入流量呈单调关系;井底压力与井口温度、压力亦呈单调关系;而其他井口、井底参数的组合呈现出复杂关系。相同井口压力条件下,为使井底参数达到超临界状态,超临界多元热流体的井口温度和注入量高于注入超临界蒸汽的情况。适当选取较低的井口压力,可以减少热损失,提高经济性。所得结果可为注入工质参数的选取提供参考,进而为海洋稠油开发中的能源与动力保障的研究及设计明确需求。     

海上稠油热采井井筒温度场模型研究及应用

摘要：海上稠油油田的开发越来越受到人们的重视,多元热流体吞吐是一项集热采、烟道气驱等采油机理于一体的新型、高效稠油开采技术,该技术在渤海油田进行了现场试验并取得了成功。以渤海 M 油田多元热流体吞吐实验井为例,介绍了海上稠油油田多元热流体吞吐工艺的特点;研究了热流体吞吐井各传热环节及井筒温度场分布模型,建立了井筒综合传热系数的计算方法,并以海上实际热流体吞吐井为例进行了计算。在此基础上,模拟了隔热油管导热系数、下入深度、多元热流体组成等工艺参数对热采效果的影响,并得到了一些有益的结论,为海上稠油油田规模化热力采油工艺方案优化设计起到指导性作用。     

渤海稠油油藏多元热流体开发全过程参数优化

多元热流体技术是海上稠油高效开发的关键技术,在渤海油田开发中得到了广泛应用,但目前该技术还存在注入参数不合理、转驱时机及井网不确定等问题。为了提高多元热流体技术在油藏开发全过程中的效果,以渤海A稠油油田区块的油藏参数建立数值模型,通过数值模拟方法对多元热流体吞吐阶段主要注入参数、转驱时机及井网、多元热流体驱阶段主要注采参数进行优化研究。结果表明,多元热流体技术在稠油油藏开发过程中,先以吞吐形式进行,当地层压力降至5 MPa左右时再转驱;多元热流体吞吐阶段,随地层压力减小,最佳注水强度先增大后减小,气水比先保持较低水平后大幅增大,气体中CO2比例逐渐减小;多元热流体驱阶段,随含水率上升,最佳注水速度先减小后保持较低水平,最佳气水比的变化规律与注水速度基本相反。     

多元热流体吞吐水平井热参数和加热半径计算

多元热流体吞吐已成为海上稠油的主要热采方式。为优化注入参数,对水平井井筒沿程热力参数和加热半径进行预测。考虑井筒流动与油层渗流的耦合,建立水平段井筒中多元热流体流动和换热的数学模型。计算多元热流体水平段沿程压力、干度和加热半径分布,分析气体含量、注入速度等因素的影响。结果表明:在注入过程中,水平段沿程压力和蒸汽干度逐渐下降,加热半径呈先下降后上升的"U"型变化;保持其他条件不变,适当降低非凝结气体含量、增大注入流量,有助于扩大加热范围。     

海上稠油热采井加热范围计算方法研究及应用

为实现海上稠油油田的高效开发,在渤海南堡35—2油田开展了多元热流体吞吐矿场试验,并取得了显著的增产效果。开创了国内海上稠油热采的先例。分别推导了基于能量平衡及基于物质平衡原理的多元热流体吞吐井加热半径计算方法。并以试验井为例进行了计算。此外,对计算结果及两种方法的适应性进行了分析,为海上稠油热采方案设计起到了一定的指导作用。     

稠油油藏多元热流体吞吐油藏参数界限研究

多元热流体为蒸汽、氮气、二氧化碳的高温高压混合气体,具有降低原油黏度,提高地层压力,改善油藏剖面,提高稠油油藏开发效果等作用。为研究适合多元热流体吞吐的稠油油藏条件,通过数值模拟方法,定量研究了地质流体参数对稠油油藏注多元热流体吞吐效果的影响程度,影响程度强弱确定了各参数界限。结果表明:高强度影响因素原油黏度应该低于6 000 mPa·s,有效厚度大于3～11 m,中强度影响因素剩余油饱和度应该大于0.45～0.65,渗透率大于130×10~(-3)～1 000×10~(-3)μm~2,低强度影响因素纯总比应该大于0.42,孔隙度大于0.20,油藏深度超过300 m。研究结果为稠油油藏多元热流体吞吐高效开发提供技术依据。     

高精度流体热物性测试实验系统的研制

在分析各种流体热物性参数测量要求的基础上,借鉴前人研究经验,结合最新的温度、压力等参数测量与控制技术,完成了流体热物性测试用的温度测量系统、高精度控温油/水槽、高精度控温酒精槽、压力测量系统、真空及配气系统、配套的测试与控制软件等的研制与开发,最终形成了一套相对完整的测试实验系统平台.在实验系统的运行范围内,最佳的温度测量不确定度小于±1mK,恒温槽15min的温度波动度可优于±1mK,压力测量的准确度为量程的0 01%.大量的实际运行结果表明:新研制的流体热物性测试实验系统性能稳定,测试结果可靠,为目前正在进行的流体热物性测试自动化研究奠定了良好的基础.     

注多元热流体吞吐转驱替三维物模及数值实验

针对注多元热流体（蒸汽、热水、氮气和二氧化碳的高温混合物）热采组分多、增油机理复杂、吞吐后转驱规律不同于常规注蒸汽的问题,开展了注多元热流体吞吐转驱替三维物模及数值试验研究。研究以相似准则为基础,根据渤海N稠油油田地质油藏特征为原型,首先建立了三维比例物理模型,开展了水平井注多元热流体多轮吞吐后转驱替的三维物理模拟实验,得到了转驱生产动态与加热腔扩展的对应规律。然后,建立了数值试验模型,在对三维实验数据进行历史拟合的基础上,进行了注多元热流体吞吐后转多元热流体驱、转蒸汽驱、转蒸汽复合氮气二氧化碳驱等注入不同介质的数值试验,对比分析得到了不同生产阶段的主要增油机理。最后,对渤海N油田南区水平井多元热流体三轮吞吐后转驱的工艺参数进行了优化,得到了最佳工艺参数组合。研究结果可为稠油油田吞吐转驱方案设计提供指导和借鉴。     

海上油田多元热流体热采井筒参数模拟计算研究及应用

多元热流体热采为新一代热力采油技术。为弄清多元热流体在井筒流动及传热规律,指导热采工艺方案设计,运用多相流体力学及传热学原理,建立了井筒沿程温度、压力及干度综合计算模型,并在此基础上编制海上多元热流体热采井筒参数计算程序。研究成果有助于多元热流体热采注入参数优化、环空隔热设计,可为多元热流体热采工艺方案设计提供理论依据。     

多元热流体解堵增产工艺室内实验研究

针对渤海稠油油田冷采低产低效井,通过室内实验研究了多元热流体增产引效工艺在非热采完井稠油油田解堵及增产效果。室内实验结果表明:多元热流体解堵后,采油指数可恢复到初始采油指数的35%左右;同时多元热流体对稠油冷采井具有明显增产作用,多元热流体吞吐周期内采油速度较冷采有明显提高,平均采油速度由4.65 mL/min提高至8.37 mL/min,累计增油量220 mL。     

老井多元热流体增产引效影响因素实验研究

针对渤海稠油油田冷采井低产低效原因分析,通过室内驱替实验研究了多元热流体增产引效工艺在非热采完井稠油油田应用的可行性;并研究了不同温度、不同原油黏度及不同含水率条件下影响因素。室内实验结果表明:多元热流体增产工艺对稠油冷采井具有明显增产作用。当注入温度在90~100℃条件下,原油黏度在500~2 000 m Pa·s,驱油效率均可达70%以上;含水率小于60%时,驱油效率可达55%。     

渤海油田自生热体系室内研究

稠油热化学增效技术在陆上油田相对比较成熟,但与陆上油田相比,海上油田有其特殊性,因此,需要开展针对海上油田特点的热采化学增效技术研究。①通过实验手段优选出了适合于渤海油田的自生热体系,该体系低浓度下就可产生较高的热量,并且无毒害性;②通过控制催化剂的类型和浓度,实现了自生热体系达峰时间的控制;并通过矿场试验验证了该自生热化学增效体系能有效地降低稠油黏度、溶解固体石蜡、清洗有机垢,能有效提高油藏渗透率,提高原油产量;③筛选出的自生热催化剂是一种多元弱酸,可有效控制达峰时间和减少有毒副产物产生,同时不腐蚀油套管,更加适合海上平台的应用条件。     

基于自适应粒子群算法的重油热解模型参数估计

通过构造一个合适的目标函数,将化工模型参数估计问题转化为一个多维数值优化问题,然后提出一种参数自适应调整和维变异的改进粒子群优化算法来求解该问题。该算法首先利用佳点集方法初始化种群以保证粒子的多样性。惯性权重和学习因子随进化过程自适应调整,从而协调算法的全局和局部搜索能力。为了避免算法陷入局部最优,对收敛度最小的维进行变异。几个标准测试问题的实验结果表明该算法具有较强的全局寻优能力。最后将改进粒子群算法应用到重油热解模型参数估计中,并与基本遗传算法（SGA）和粒子群优化算法（SPS0）进行比较。研究结果表明：本文得到的平均相对误差为5．62％,比SGA和SPSO分别低1．08％和0．50％。