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...     

烟气-蒸汽辅助重力泄油模拟技术

采用加拿大CMG软件公司的CMG-STARS模拟器,对烟气-蒸汽辅助重力泄油技术中烟气在蒸汽腔中的运移规律进行数值模拟。研究烟气注入后蒸汽腔的扩展速度及形态变化规律,分析含油饱和度、黏度、压力、温度的变化规律。在优化的注入参数下,对烟气-蒸汽辅助重力泄油和常规蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术的开发效果进行对比。研究结果表明:优化的蒸汽注入温度为280℃、注入速度为150 m3/d、烟气与蒸汽比为1.0。在优化的注入参数下,烟气-蒸汽辅助重力泄油比SAGD的累积采油量提高2.0 kt,采收率提高7%,油气比增加0.7%。烟气-蒸汽辅助重力泄油技术的开发效果更好。     

油砂蒸汽辅助重力泄油开发过程中面临的夹层问题

麦凯河油藏岩心资料表明油砂储层含有不等厚度、延伸范围和频率的低物性夹层,其对蒸汽辅助重力泄油(SAGD)生产动态和蒸汽腔发育特征的影响成为关注的焦点。为此,根据夹层含量和分布位置划分四类SAGD井组;以此为研究对象,开展三维数值模拟研究沿程和垂向剖面蒸汽腔发育特征,并利用二维数值模拟对夹层位置、厚度和宽度等因素进行敏感性分析。研究认为,相比井组上方夹层,井间夹层对SAGD生产动态不利影响更大;延长预热时间并不能改善SAGD开发效果;夹层主要是阻碍了蒸汽上升通道以及冷凝蒸汽和加热原油的泄流通道,导致沿程蒸汽腔发育不均匀。     

蒸汽辅助重力泄油超覆机理研究

如何控制蒸汽腔变化,充分利用蒸汽超覆作用扩大蒸汽波及区域,极大程度地发挥重力对热流体的泄流作用,是蒸汽辅助重力泄油蒸汽超覆机理研究的技术关键。结合中深层巨厚砂岩稠油油藏特点,及直平组合立体开发井组结构,推广应用蒸汽超覆理论,简化蒸汽超覆系数。根据考虑重力超覆的稠油热采两区模型,建立了考虑蒸汽超覆的地层热效率计算模型,分析蒸汽超覆对地层热效率的影响。运用数值绘图软件,直观展示液相等压面及蒸汽相前缘变化趋势,合理解释蒸汽前缘滞后现象。通过分析注采参数、油藏参数、井网结构参数等对液相等压面、蒸汽相前缘变化的影响规律,探索如何利用蒸汽超覆及控制蒸汽腔变化的方法,为蒸汽辅助重力泄油的高效开发提供理论依据。     

水平井蒸汽辅助重力泄油凝结水膜对泄油率的影响

前人建立的水平井蒸汽辅助重力泄油采油工艺理论求解方法是将凝结水和被加热原油作为一个均匀混合体，并按原油来处理，即忽略了凝结水膜的影响。笔者在此基础上进一步考虑了凝结水膜的客观存在和实际影响，导出了新的泄油率计算公式，并首次推导出水膜层厚度及泄水率的计算公式，证实原有理论对泄油率作了过高估计。运用新的计算公式可准确地预测泄油率，还可用于预测泄水率。     

水平井蒸汽辅助重力泄油凝结水膜

前人建立的水平井蒸汽辅助重力泄油采油工艺理论求解方法是将凝结水和被加热原油作为一个均匀混合体,并按原油来处理,即忽略了凝结水膜的影响.笔者在此基础上进一步考虑了凝结水膜的客观存在和实际影响,导出了新的泄油率计算公式,并首次推导出水膜层厚度及泄水率的计算公式,证实原有理论对泄油率作了过高估计.运用新的计算公式可准确地预测泄油率,还可用于预测泄水率.     

蒸汽辅助重力泄油对油藏及流体适应性研究

摘要:利用数值模拟方法对双水平井蒸汽辅助重力泄油(SAGD)对油藏及流体的适应性及范围进行了研究,给出了SAGD对原油粘度、油层水平渗透率、垂向与水平渗透率比值、油层埋藏深度的适应性界限,制作了累积油汽比及平均日产油量随上述因素变化的关系图版,并得出上述影响因素的定量关系式,进而得到三维关系曲面。利用这些图版和关系式可以对类似油藏SAGD的开发效果及适应性进行分析预测,为同类油藏开展SAGD技术应用提供决策依据。     

溶剂-蒸汽辅助重力泄油数值模拟研究

通过数值模拟,对比了SAGD和ES-SAGD的开发效果,阐述了溶剂的作用机理,并分析了溶剂类型、溶剂注入量、溶剂注入时机等重要参数对ES-SAGD生产的影响。结果表明:注入烃类溶剂,能够将溶剂溶解降黏作用与蒸汽加热降黏作用相结合,加快蒸汽腔发育,实现增产和降低能耗;选择饱和蒸汽温度与蒸汽相近的烷烃溶剂与蒸汽混合注入,增产效果更为明显;增大溶剂注入量,提高采收率的同时降低了蒸汽加热降黏作用,溶剂损失量也增大,存在最优的溶剂注入量;蒸汽腔扩散到油层顶部后再注入溶剂更利于溶解稀释稠油,生产后期停注溶剂,能够提高回收溶剂量,提高经济性。     

水平井蒸汽辅助重力泄油凝结水膜对泄油率的影响

前人建立的水平井蒸汽辅助重力泄油采油工艺理论求解方法是将凝结水和被加热原油作为一个均匀混合体 ,并按原油来处理 ,即忽略了凝结水膜的影响。笔者在此基础上进一步考虑了凝结水膜的客观存在和实际影响 ,导出了新的泄油率计算公式 ,并首次推导出水膜层厚度及泄水率的计算公式 ,证实原有理论对泄油率作了过高估计。运用新的计算公式可准确地预测泄油率 ,还可用于预测泄水率     

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。     

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     

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。     

超稠油SAGD开发蒸汽腔前缘温度分布研究

蒸汽辅助重力泄油工艺是目前开采重质原油的有效方法之一。在油藏底部布一口水平井为生产井,在靠近这口生产井并且一般在正上方再部署一口水平井,用于连续注蒸汽。注入的蒸汽会形成蒸汽腔,蒸汽的热量会向冷的稠油油藏中传递。当油藏中稠油被蒸汽加热后,黏度急剧下降,在重力的作用下流向底部生产井。蒸汽与原油的热传递过程主要以热传导的形式进行,因此油藏的导热系数就成为了热传导过程中的关键参数。通常来讲,较大的导热系数将会带来较高的热传导效率,从而带来较高的原油采收率。Butler的经典蒸汽腔前缘推进模型中,假设导热系数是一个不随温度而改变的定量。但实验表明,原始油藏在受到蒸汽影响后,温度的升高将会导致导热系数明显下降(与蒸汽温度和原始油藏温度有关)。针对这一现象,将导热系数视为随温度变化的变量,在稳态热传导的前提下,推导其在传统模型中的新的关系式,发现新的方法可以修正经典Butler公式约6.8%的误差。     

深层块状特稠油油藏蒸汽吞吐后期转换开发方式研究

以W油藏为研究对象,应用数值模拟方法对深层特稠油油藏蒸汽吞吐后期转换开发方式进行研究。研究结果表明,该油藏适合双水平井重力泄水辅助蒸汽驱开发,最佳注采参数为：注汽速度240t/d,采注比1.2,井底干度大于50%。该成果对深层稠油油藏吞吐后期进一步提高采收率具有重要指导意义。     

Influence of gravity on narrow input forced drainage in 2D liquid foams

Liquid foam is a dense packing of gas bubbles in a small amount of liquid containing surfactants or other surface-active macromolecules, which is one of the highly organized materials and possesses hallmark rheological behaviour of soft matters. Forced foam drainage is the flow of constantly inputted liquid through the network of interstitial channels between bubbles under actions of gravity and capil-larity. This process involves two mechanisms: minimal viscous flow dissipation of liquid and minimal surface energy of bubbles. For constant surfactant solution, viscous dissipation usually varies with gravity. This work reports simulations of 2D forced foam drainage with narrow input in a Hele-Shaw cell under 8 different gravities, g, ranging from 9.8 to 0 ms?2. The spread of liquid both vertical due to gravity action, and horizontal due to capillary suction, is recorded over time. Positions of drainage wave fronts in both directions with time are found to be well described in the power law form, and the exponents are 0.536 5.29×10-3g and 0.479?7.27×10-3g, respectively, while the sum is close to a constant of 1.015 which is independent of gravity. For g=9.8 ms-2, the calculated exponents are in good agreement with experimental results by Hutzler et al. and Wang.     

重力热管壁温与传热特性的实验分析

使用FC-72、乙醇和水作为工质,根据热管各部分的温度变化,研究重力热管的启动、壁温波动和传热性能,分析工质对重力热管壁温和传热特性的综合影响.实验结果表明:重力热管在启动和运行过程中的壁温波动与内部工质和加热功率等因素相关,使用FC-72作为工质时,重力热管可在加热功率Q=10 W时平稳启动,以乙醇为工质时虽在启动中...     

同心套管结构内热式重力热管的传热性能试验

搭建了同心套管结构内热式重力热管的试验装置.测试了自然冷却条件下同心套管结构内热式重力热管的启动性能和传热性能,研究了热管蒸发段的管内蒸发传热系数和冷凝段的管内冷凝传热系数随传热量的变化规律.结果表明,在热管外管保温条件下,热管具有较好的启动性能;在热管外管未保温条件下,热管具有较好的整体均温性;在相同的蒸发段加热热流密度时,外管未保温条件下的管内蒸发换热系数要比外管保温条件下的大;外管保温条件下的管内冷凝换热系数要比外管未保温条件下的大.     

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。     

微重力条件下管肋式空间辐射器的传热分析

建立了航天器上常用的管肋式空间辐射器在微重力条件下的导热、对流和辐射相互耦合的复杂传热过程的数学模型，并考虑了管壁与肋片表面之间相互辐射的影响。整个模型的求解采用迭代法，管内流体的速度场和温度场的求解用ＳＩＭＰＬＥ算法，分别计算了肋片上的温度分布、管壁与肋片上的热流分布与管内对流换热的平均Ｎｕ数，得出了进行管肋式空间辐射器优化设计所必需的重要参数，同时还研究了重力场对辐射器传热的影响，对在地面上进行空间辐射器的模拟实验研究具有重要意义。     

新型液线毛细芯环路热管启动及传热性能

为了解决传统环路热管(loop heat pipe,LHP)低负荷下启动难,运行不稳定的问题,设计了一种无储液室,且带有液线毛细芯的新型环路热管,对比分析了其与传统结构环路热管的启动及传热性能,还测试分析了该新型环路热管在变工况和重力辅助条件下的运行性能.结果表明:环境温度25℃,热沉温度20℃时,新型液线毛细芯环路热...