稠油热采底水条件下物理模拟实验技术

研究了高温底水物理模拟实验系统的组成,建立了稠油热采底水条件下物理模拟实验方法,并以渤海LD底水油田为例,利用该系统开展高温底水物理模拟试验研究,模拟研究了热采驱替方式、底水能量、井型对底水侵入的影响。高温底水物理模拟实验技术的开发,能同时实现高温和底水条件下的物理模拟实验,该技术可推广应用于海上底水稠油油藏热采技术的实验研究中,为海上底水稠油油藏高效开发方案的编制提供技术支持。     

材料热物理参数对沥青路面温度场影响的模拟分析

首先在考虑沥青路面与周围环境热交换过程的基础上,利用ADINA有限元软件构建了沥青路面温度场评估模型,并确定了模型的边界条件,然后通过数值模拟的方法分析了导热系数、表面传热系数和路面反射率这3个材料热物理参数对沥青路面各结构层温度场的影响.结果表明：沥青路面的温度变化主要发生在其表层和面层（即沥青层）,而基层、底基层和土基的温度变化很小;相同条件下,沥青路面各结构层的日温度差会随着各结构层深度的增加而减小;沥青路面各结构层的温度会随着结构层深度的增加出现变化相位逐渐滞后的现象;修铺沥青路面时所用材料的导热系数越大、表面传热系数和路面反射率越小,沥青路面的温度越高,因此,为使整个沥青路面温度降低,铺筑沥青路面时应使用导热系数较小、表面传热系数和路面反射率较大的材料.本研究可为沥青路面的选材设计提供理论支撑,有助于改善沥青路面的温度场,减小沥青路面对城市环境造成的不良热效应.     

底水油藏水平井水淹动态的数值模拟研究

针对多数底水油藏水平井水淹动态规律研究未考虑井筒压降的情况,在探讨考虑井筒压降必要性的基础上,利用数值模拟方法,研究考虑井筒压降时不同因素影响的水淹动态规律。结果表明:见水时间和无水期采油量随水平井产量的变化呈幂指数关系,随水平段长度的增加呈线性增加,随油层厚度的增加呈现"上翘"的非线性关系;隔夹层渗透率对水淹规律的影响只表现为完全不渗透隔夹层和无隔夹层,不存在半渗透隔夹层;当隔夹层的长度大于水平井筒长度时,隔夹层面积越大抑制底水脊进的效果越好。     

底水气藏水侵物理模拟实验与数学模型

应用实验与数值模拟相结合的方法对底水气藏衰竭开采过程中的水侵规律进行了研究。首先通过底水气藏衰竭开采的物理模拟实验,得出水侵规律及各参数随时间的变化数据,然后建立岩心尺度的水侵数学模型,该数学模型在实验条件下计算出的压力数据与实验结果具有很好的一致性,进一步通过数学模型计算,分析得到影响水侵规律的敏感因素。渗透率和产气速度,决定了稳产期采收率。水体可以为气藏提供一定的能量,水体大小对采出程度的影响很小。     

热采井筒瞬态温度场的数值模拟分析

利用有限元分析软件ANSYS分析了热井筒的瞬态传热。分析结果表明,随着注汽的进行,在模型任一位置上的径向热流量均逐渐减小,能量损耗随着注汽周期的延长而下降。因此,适当延长注汽周期有利于节省能源。如果不能延长注汽时间,则可以通过适当地增大单位时间的注汽量来降低能量损失。     

水平井开发底水稠油油藏氮气泡沫和冻胶控水三维物理模拟试验

针对水平井开发底水稠油油藏时发生底水突破产生底水"脊进"的问题,设计三维物理模拟装置,研究底水驱动油藏中的底水脊进及水平井中产生的水淹现象,对均质底水油藏分别进行注氮气泡沫和注冻胶压水锥的两组试验,油藏发生底水突破后,向油藏中注入封堵剂,通过分别注入3个段塞体积为0.1Vp的氮气泡沫和冻胶堵剂,对已经发生底水突破的油藏进行封堵与压水,对比分析泡沫、冻胶等堵剂的控水效果。结果表明,含水率在进行氮气泡沫和冻胶封堵的初期分别降低了48%和24%,最终采出程度分别提高了27%和51%,底水脊进得到了有效压制。     

深层边底水稠油HDCS开发技术研究

三合村稠油油藏由于具有埋藏深、原油粘度大、边底水活跃等特点,导致常规蒸汽吞吐热采面临注汽压力高、井筒热损失大、边底水推进快等难题。实验表明,采用HDCS开发技术能够通过注入CO2、降粘剂和蒸汽有效降低井筒附近粘度,达到扩大波及范围,提高注汽质量目的,水平井能有效降低热损失,同时抑制边底水油藏水侵速度。通过开发技术政策界限研究,对采用HDCS技术开发的水平井布井范围、井距、注采参数等进行优化,确定了改善三合村油藏开发效果的合理有效方式。     

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.     

稠油油藏注聚主要影响因素实验研究

针对渤海典型稠油油藏的非均质特征,建立内置微电极二维纵向非均质物理模型。通过含油饱和度测量技术进行了稠油油藏注聚主要影响因素实验研究,考察了油藏纵向非均质性、注入速度、注入黏度对聚驱剩余油分布规律及开采效果的影响。实验结果表明:对于纵向非均质稠油油藏,随着渗透率级差增加,注聚效果变差,剩余油主要富集在中、低渗透层。提高注入速度等同提高了注采压差。当压力梯度大于中、低渗透层启动压力梯度以后,才能动用中、低渗透层油。为了增加中、低渗透油层的动用程度,可以考虑适当缩小井距或者通过封堵高渗层,提高中、低渗层注采压差。对于非均质严重的稠油油藏,考虑到油层的实际条件,单纯靠增加体系黏度不能满足流度控制需要,必须通过调、堵等措施才能达到流度控制的目的。     

底水油藏中隔夹层对水平井开发影响研究

本文结合物理模拟、数值模拟、实际井动态分析等多种方法,进一步研究隔夹层对水平井开发效果的影响。通过建立三维可视化底水油藏物理模型,研究水平井隔夹层大小对水平井效果的影响,表明靠近水平井远离油水界面的隔夹层下部出现“屋檐油”,此处的剩余油为油藏高含水期挖潜剩余油的主要方向。结合底水油藏数值模型,研究不同隔夹层展布范围以及不同隔夹层分布位置下水平井的开发动态,随着隔夹层展布范围增加,隔夹层距离油水界面越远（越靠近水平井下方）,则水平井开发效果越好;通过对国内某典型油田水平井生产资料进行分析,所得结论与物模、数模结果一致。     

薄层底水油藏底水锥进控制可视化研究

常规底水油藏采用射孔建立底水隔板控制底水锥进。针对薄层底水油藏的底水锥进提出了不射孔建立底水隔板的方法。该方法通过冻胶型选择性堵剂的选择性注入和由工作液与原油的密度差而产生的重力分异作用形成隔板，控制底水锥进。在隔板建立中，选择性堵剂、高密度盐水和过顶替液起了重要作用。通过可视化物理模拟形象直观地表达了薄层底水油藏不射孔建立底水隔板控制底水锥进的过程。现场应用证明，该方法可以解决陆梁油田的薄层底水油藏底水锥进问题。     

普通稠油油藏水驱转热采井网优化研究

水驱普通稠油油藏开发后期由于物性差异开发效果差别较大,地层中已形成稳定的流线场,加密对开发效果难有较大改善.结合胜利油田实际区块营8断块注水开发已进入中高含水采油期的实际情况,通过建立油藏数值模型,结合数值模拟和油藏工程综合研究,找出剩余油分布规律,研究水驱普通稠油油藏开发后期转热采井网优化方式等方面的问题.在综合考虑开发效果的基础上,得到对普通稠油油藏进行井网抽稀可改善开发效果;不同井网优化方式下五点法稀井网的最终采收率最高;水驱普通稠油油藏转热采在含水80％时进行井网优化效果较好等结论.研究结果可为目标区块以及同类区块的有效开发提供技术依据.     

塔河油田强底水砂岩油藏CO2/N2驱提高采收率机理

塔河油田强底水砂岩油藏开发后期,受强非均质性和底水锥进影响,大部分水平井出现了点状水淹,导致低产低效井增多,油藏含水率不断上升,井间剩余油动用难,且该油藏具有高温、高盐特点,常规提高采收率技术难以取得较好开发效果。因此,本文主要通过高温高压三维物理模型进行油藏的模拟,采用注CO2/N2（体积比为7:3）混合气提高强底水砂岩油藏采收率。一方面,CO2与原油易混相,能够大幅度地提高驱油效率;另一方面,N2具有较好的压锥效果,在一定程度上抑制了强底水快速锥进,提高油藏的波及系数。这样使“驱油”与“压锥”进行有机结合,大大提高了油藏采收率。同时,对比不同注气方式、不同注气速度和不同注采部位等驱油条件,优选注气参数。实验结果表明：注入CO2/N2后地层原油体积膨胀了21%,粘度降低了24.9%;CO2/N2混合气与原油的最小混相压力为39.62 MPa;优选出了最佳的注入参数：注气速度为1 mL/min（提高采收率幅度为14.25%）、注气方式为水气交替注入（提高采收率幅度为15.8%）、注采部位为高注低采（提高采收率幅度为14.5%）。研究结果为塔河油田强底水砂岩油藏CO2/N2混合气驱先导试验提供可靠实验依据。     

氮气泡沫开发稠油底水油藏的物质平衡方程

稠油底水油藏蒸汽吞吐过程中易形成底水在加热范围内的锥进，在底水锥进严重的生产井底部高压注入氮气泡沫，可以将水锥压回原始油水界面。将注氮气泡沫压水锥的过程看作气驱油、油驱泡沫和泡沫驱水3个过程，建立了多轮次蒸汽吞吐后注氮气泡沫控制稠油底水油藏底水锥进的物质平衡方程，得到了泡沫分离的氮气和表面活性剂溶液的启动油量、原油富集带厚度以及底水面深度的计算方法。对胜利油田某稠油底水油藏的一口生产井实施注氮气泡沫压水锥进行了计算，结果表明，对于600m^3／h的注氮气速度，注泡沫19d可将水锥压回原始油水界面，最优的射孔高度距原始油水界面14．26m。     

塔河低幅大底水油藏中高含水期剩余油分布

为准确表征低幅大底水油藏高含水期剩余油富集特征,为油藏下一步调整指明方向。以塔河1区三叠系下油组为例开展精细数值模拟剩余油综合研究,目标油藏纵向上剩余油主要分布在油层顶部,平面上剩余油主要分布在构造高部位及井间。剩余油主要受构造、夹层、储层非均质、断层、井网、井型、沉积韵律等多种因素综合影响。针对低幅度大底水油藏剩余油的主要特点,氮气泡沫驱挖潜剩余油矿场试验取得了较好效果,未来可能成为此类油藏剩余油挖潜的主要方式。     

薄层稠油油藏径向钻孔热采开发数值模拟

 以径向钻孔技术应用于薄层稠油油藏热采开发为目标,采用基于等效渗流连续介质原理及局部网格加密技术的数值模拟方法,在较高的拟合精度基础上,研究了径向孔长度、径向孔平面夹角、径向孔数量等因素对薄层稠油油藏蒸汽吞吐采油产量的影响。结果表明,径向孔能够增加蒸汽波及范围和泄压面积,有效提升采油产量;径向孔长度增加时采油产量逐渐增加但增幅逐渐减小,径向孔长度的最优范围为100~120 m;储层同一平面分布的径向孔,孔间夹角较大时相互干扰作用较弱,增产效果较好;同一平面分布的径向孔数量增加时,径向孔之间的夹角逐渐减小,相互干扰作用逐渐增强,产量增幅逐渐变小,当以平均夹角分布4条径向孔时可获得明显的增产效果。     

考虑非达西效应的底水气藏见水时间预测方法

底水锥进是底水气藏在开发过程中遇到的一个重要问题,准确地预测底水锥进的时间对实际生产具有重要意义。对于底水气藏的高产气井,井底周围的表皮效应和气体高速非达西流动对气井的产能和见水时间都有很大影响。基于多孔介质中流体质点的渗流规律,综合考虑了气体非达西效应、表皮系数、打开程度以及日产气量等因素对见水时间的影响,推导出了底水气藏高产气井的见水时间预测公式。通过实例计算,并与其他方法比较,表明考虑了表皮效应和气体非达西效应的气井见水时间公式与朱圣举公式计算结果相近,相对误差为20.3%,该公式具有较好的实用性。     

改进的低渗透底水气藏压裂井见水时间预测公式

 低渗透底水气藏中的气井在实际生产中需通过压裂改造获得工业产能, 预测压裂井见水时间对合理开发该类气藏具有重要指导意义。针对低渗透底水气藏压裂井的渗流特征, 将渗流场划分为射孔段及其下部两个部分, 以稳态渗流理论为基础, 分别建立了符合各区渗流状态的产能方程, 结合水锥顶点的运动方程建立了低渗透底水气藏压裂井见水时间预测公式。实例计算表明, 压裂井能显著延缓气井见水时间, 利用本方法计算的见水时间更接近实际。敏感性分析表明, 随气藏打开程度增加, 气井见水时间先增大后减小; 增大裂缝半长及裂缝导流能力都将延缓气井见水, 但增加幅度逐渐降低, 存在最优值。     

底水油藏水平井控流完井数值模拟耦合模型

为了预测控流完井条件下底水油藏水平井生产动态并设计关键控流参数,以数值模拟方法为数学求解手段,建立三维空间油水两相混合网格耦合模型,引入"拟传导率"概念,使得耦合模型中包含的油藏渗流、井筒管流和筛管控流3种数学模型可写成统一线性数学表达形式,从而方便建立大型线性方程组求解。结果表明:拟传导率反映相邻网格之间井筒管流或筛管控流流动过程中某相流体流量和压降的比率,流体流动阻力越大,则拟传导率越小,反之亦然;相比常规裸眼井下滤砂管完井,用耦合模型设计控流参数的控流完井方法使得实例井流入流率剖面、油藏渗流压降剖面、水脊前缘上升剖面和见水时间剖面更加均衡,见水时间大幅延长。