热采水平井多点注汽工具设计与试验研究

多点注汽是改善稠油热采井吸汽剖面、提高采收率的有效工艺,蒸汽限流分配器是实现该工艺的关键工具。以热采水平井吸汽能力模型为基础,综合考虑油藏物性、井筒汽液两相流压降的影响,设计蒸汽限流分配器,实现沿水平井筒蒸汽注入量的调配。通过水平井注汽地面模拟试验,验证蒸汽限流分配器的有效性,并研究注入参数的影响。结果表明:调配蒸汽限流分配器的通流面积后,试验单元流量分布的均匀性得到明显改善,不均匀系数最大降幅为93.8%;随着泵排量的增大,流量分布不均匀系数先减小后增大;蒸汽限流分配器与封隔器的优化组合是实现水平井多点注汽工艺的有效方法。     

提高稠油水平井注蒸汽效率的技术研究

稠油热采水平井普遍存在水平段横向上吸汽不均匀的问题,严重影响了稠油油田的开发效果.通过采用均匀注汽工艺技术,利用封隔器将水平段有效分隔成多个部分,以注入蒸汽均匀分配为目标函数,根据沿水平注汽管柱长度方向上流量均匀分配原则及蒸汽在储层中的均衡分配关系,建立了蒸汽均匀分配计算模型,对新疆某油田2口不同储层条件油井注汽管柱注...     

割缝筛管水平井注蒸汽热力参数分布规律数值模拟研究

为了清楚认识割缝筛管完井水平井注蒸汽过程中热力参数的分布规律,为水平井割缝筛管完井优化提供理论依据,根据质量守恒、动量守恒和能量守恒原理,建立了注蒸汽过程中蒸汽压力、蒸汽温度和蒸汽干度沿水平井筒分布的数学模型,并采用压力增量和干度增量双重迭代方法对其进行求解.以此为基础,通过实例分析了蒸汽热力参数沿水平井筒的分布规律及割缝筛管参数对其分布规律的影响.结果表明:蒸汽通过300 m长的水平井段后,其压力、温度和干度分别下降5.8 kPa、0.035 ℃和0.128;割缝宽度、长度及密度分别由0.2 mm增至0.4 mm、100 m增至140 m、200条/m增至360条/m时,水平段吸汽长度分别缩短90,100和70 m,在水平段吸汽长度范围内,蒸汽压力下降幅度分别减小1.50,1.74和1.38 kPa,蒸汽干度下降幅度分别增加0.03、0.06和0.056.蒸汽压力、蒸汽温度和蒸汽干度沿水平井筒呈二次多项式的非线性下降关系,且增大割缝的宽度、长度和密度,可使蒸汽压力的下降幅度减缓、蒸汽干度的下降幅度增大、水平井段吸汽长度变短.      

水平井蒸汽均匀配注参数设计

为了保证蒸汽沿水平井流量分配的均匀性,需要根据水平井井况和注汽参数配置每个配注器的总出流面积。通过建立蒸汽压力和干度沿注汽管柱分布的数学模型来确定每个配注器的出口压力、流量与配流孔面积的关系,然后进行配注器配流孔面积的计算。计算结果表明,配注器的配流面积随着配注器与水平段入口间距离的增加而增加;当注汽速率和注汽压力增加时,沿程压力损失增加。利用建立的配注器配流孔面积计算模型,可以达到流出每个配注器配流孔的质量流量相同和配流孔出口压力相同的目的,计算结果与实际情况相符合。     

改善水平井吸汽剖面的计算模型

保证水平射孔段均匀吸汽,形成均衡合理的吸汽剖面,是水平井注蒸汽开采的关键技术之一.为此,根据沿注汽管柱长度方向流量分配均衡原则设计配注器 油管组合型注汽管柱,通过调节配注器的泄流孔密度,保证油套环空内各段的压力和流量相等,以达到均匀注汽的目的.建立了水平注汽管柱内汽、液两相流热动力学模型、配注器节流模型及储层吸汽模型,并将注汽段流量均匀分布作为目标函数,对注汽管柱的配注器数量、配注器泄流孔个数及布置形式等进行了数值仿真优化.该注汽管柱参数优化方法在胜利油田滨南采油厂进行了初步应用,达到了预期效果.     

热采水平井改善吸汽剖面技术研究及应用

热采水平井蒸汽吞吐时水平段吸汽不均衡,造成水平段动用不均。鉴于此,对热采水平井改善吸汽剖面技术进行研究。首先,建立油藏-井筒流动耦合模型及储层热-流-变形三场耦合模型,定量分析了油层物性参数、非均质性及注汽口位置对吸汽剖面的影响。然后,根据上述分析结果,设计了均衡注汽完井工艺管柱。该管柱可实现注采一体化及均匀注汽以及长水平段、非均质储层的均匀注采。现场应用结果表明,热采水平井改善吸汽剖面技术可以改善热采水平井长水平段的吸汽剖面,实现均衡注汽,提高水平井的动用程度。     

稠油油藏双管水平井注汽井筒参数预测新模型

为准确预测稠油油藏双管水平井注汽井筒沿程关键参数,提高水平段地层受热均匀程度,基于双管水平井管柱结构特点,考虑井筒与地层传热影响,建立水平井井筒与油藏耦合数学模型,并采用全隐式有限差分法对其求解。利用该模型对水平井井筒沿程关键参数进行预测,结果表明：新模型最大误差为7.05%,模型准确可靠;随时间增加,井筒蒸汽压力和温度均先上升后下降,而蒸汽干度先减小后增大,且蒸汽压降和温度下降主要发生在长管内;在井筒沿程地层均质、井筒跟端地层物性条件下,长管注汽短管排液相比短管注汽长管排液,地层受热均匀程度可分别提高11.11%和26.74%;当井筒趾端地层物性较好时,短管注汽长管排液均匀预热效果优于长管注汽短管排液,地层受热均匀程度提高了11.76%。该研究为井筒沿程关键参数预测及油藏均匀受热优化奠定了基础。     

稠油水平井均匀注汽技术

实现水平井均匀动用是提高水平井开发效果、发挥水平井开发优势的基础。针对稠油水 平井笼统注汽导致水平段动用不均、动用程度低的问题,研发了水平井双管注汽、多点注汽、分 段注汽及分段完井的分段注汽技术;同时,针对水平井注汽阀不能进行调节的问题,研发了可 调注汽阀及配套的投捞工具,最终形成了较为完善的水平井均匀注汽技术。在辽河油田稠油 水平井大规模应用,水平段平均动用程度提高了２１％,增油效果显著。     

水平井均匀注汽工艺在滨南油田的研究与应用

针对滨南油田水平井开采单油层注汽井段吸汽不均匀的问题,建立了水平井注汽参数优化模型。根据能量守恒原理和动量守恒原理：建立了水平井注汽管柱气液两相流热力学模型;根据注汽量和井底注汽压差之间的协调关系以及湿蒸汽流经泄流孔前后压降和流量的关系,建立了注汽量模型。在理论研究与室内实验的基础上,开发了水平井注汽参数优化软件,以水平井段注汽量均匀分布为目标函数,采用数值仿真技术,对注汽管柱的配注器个数和泄流面积等结构参数进行了优化。截至2008年12月,水平井均匀注汽工艺已在滨南油田单2块推广应用11口井,其中8口井已投入生产,同以前采用常规注汽工艺的6口井相比,平均产液量由18．8t／d上升到55t/d,平均产油量由6．3t/d上升到20．2t/d,取得了良好的开发效果。     

水平井分段注汽调剖方法研究及影响因素分析

水平井注汽过程中,蒸汽沿着水平段的流量不断减小,蒸汽物性参数也在不断变化,加之注汽管柱内的流动阻力及储层内渗透率的不均匀性,导致储层剖面吸汽严重不均。为实现均匀配注,需根据注汽参数和井况确定每个配注器上泄流孔的个数与位置。利用建立的单管分段注汽热力学模型确定配注器的节流压降、流量和干度,分析了不同工况下单管分段配注过程中泄流孔个数、节流压降、干度以及吸汽量的分布情况。计算结果表明:注汽量越低、注汽段越长、渗透率越小,干度降幅越大;将该计算模型的参数优化方法初步应用,可有效改善笼统注汽情况下剖面吸汽不均的现象,基本实现了均匀注汽效果。     

水平井蒸汽吞吐热采过程中水平段加热范围计算模型

对于稠油水平井的产能评价和动态预测，注蒸汽吞吐生产过程中水平段的加热范围至关重要。由于油藏中水平井水平段长度比直井中直井段长得多，蒸汽的压力、温度和干度沿着水平段分布不均匀；根据水平井变质量流的思想，用动量定理和能量守恒定理建立蒸汽沿水平段的压力、温度和干度分布计算模型；同时根据传热学等有关学科知识，考虑水平井中水平段加热过程和机理不同于直井的加热过程和机理，建立了水平井注蒸汽吞吐加热范围计算模型。根据辽河油田冷42块油藏基本参数，用所建立的模型对水平段加热范围进行了计算，对计算结果进行的研究表明：蒸汽压力、温度、干度、加热范围沿水平段不是均匀分布的，第一临界时间、第二临界时间的概念反映了蒸汽在油层的运移过程。     

热采井注汽工艺参数对井筒温度的影响

利用文献[1]所编制的注蒸汽井温度场计算程序ISTAP,对热采井在不同注汽工艺参数下的井筒温度和蒸汽参数进行了计算,并考虑了注汽管下入深度对井筒温度的影响;提出了在井下工艺要求许可的情况下,加快蒸汽注入速度,缩短蒸汽注入时间是缩短井筒升温过程、减少蒸汽升温破坏性的有效方法。     

热采水平井注蒸汽四参数测试仪研制及应用

针对现有测试技术无法满足热采水平井注蒸汽四参数测试需要的状况,发明了水平井井下蒸汽干度测试方法,并研制出水平井注蒸汽四参数测试仪。该测试仪采用连续管起下、金属绝热瓶隔热、井下单片机采集存储数据、地面主机回放处理结果的方式,它不但能对水平井水平段的温度、压力、流量和干度4个参数同时测量,还能测试水平井水平段的吸汽剖面。该测试仪已在胜利油田2口注汽水平井测试中应用,成功率100%,测试起下安全可靠,井下工作稳定,测量精度高,能满足油田水平井注蒸汽四参数测试要求。     

水平井蒸汽驱开采稠油数值模拟研究

方法利用数值模拟方法,研究了水平井蒸汽驱过程中注汽速度、蒸汽干度及水平注采井距对蒸汽驱效果的影响。目的提高水平井蒸汽驱开采稠油的开发效果。结果注汽速度越高,相同时间内采出程度越大;注汽速度对累积油汽比的影响在不同时期有不同的规律;根据模拟结果,计算了不同注汽速度下净产油量的净现值,确定出开发期内的最佳注汽速度,本油藏模拟期内的最佳注汽速度为１２７ｍ３／ｄ;蒸汽干度对蒸汽驱效果的影响受注汽速度制约,注汽速度较低时,蒸汽干度越高,开发效果越好,但注汽速度较高时,蒸汽干度过高,反而使开发效果变差;注采井距对蒸汽驱效果,特别是蒸汽突破时间影响显著,注采井距应大于水平段长度。结论水平井蒸汽驱开采稠油主要受注汽速度、蒸汽干度和注采井距的影响,只有合理选择上述参数,才能取得较好的开发效果     

稠油热采注汽分配计量调节一体化装置研究

针对稠油井注汽热采过程中 ,一台锅炉同时注多口井时进入每口井的蒸汽流量和蒸汽干度不均的问题 ,设计了稠油热采注汽分配、计量、调节一体化装置。这种装置的分配器突破了传统的分支管的阻力平衡和空间的几何对称性结构 ,采用“分流分相式两相流体流量计”中的分流原理 ,对传流结构进行了改进 ;与之配套的新型两相流量计采用脉动噪音测量法 ,其测量元件仅为一块锐缘孔板 ;调节阀的阀心采用螺旋线型节流孔 ,具有易调节和调节稳定的特点 ;采用活动式橇装结构 ,安装和操作方便。装置有效地解决了吸汽困难井生产周期短产量低 ,吸汽好的井因吸汽量太多而损失热量的问题 ,节约了作业费用 ,提高了注汽井的热采效果。     

海上水平井蒸汽驱长效光纤监测技术研究与应用

海上稠油热采工艺已逐渐由单一的吞吐热采向注采一体化、蒸汽驱工艺发展,通过有效的监测手段获取井筒沿程及水平段的温度数据,对于海上蒸汽驱注汽井尤为重要。分布式光纤监测技术是近几年来发展起来的一项井下测试新技术,与传统测试技术相比,具有实时、稳定、长效等特点,具有无可比拟的技术优势。但海上热采井多为水平井且工艺管柱复杂,应用工况恶劣,安全要求高,监测难度大。结合海上热采井特点和蒸汽驱监测工艺,开展了水平井蒸汽驱光纤监测技术研究,并研制了关键配套工具,形成了一套水平井管内外穿越转换光纤监测工艺。该项测监工艺不仅能监测油管环空温度,了解注汽管柱隔热效果,而且能监测水平段的温度,了解水平段吸汽情况。现场应用结果表明,该监测技术具有耐高温、耐高压、实时、长效的特点,能为海上稠油蒸汽驱以及规模化热采开发提供科学依据,具有较好的应用前景。     

新疆油田水平井分段完井注汽技术

为改善新疆油田稠油热采水平井的注汽开发效果,进行了水平井分段完井分段注汽技术研究与现场试验。利用管外、管内热敏封隔器及配套工具设计了分段完井、注汽采油管柱,结合超稠油流变性试验与数值模拟技术完成了地层屏蔽有效性论证,优化了盲管段长度;实现了强制注汽,并有效防止2个注汽井段之间的汽窜,保证分段注汽效果。2011年,新疆油田9口稠油水平井采用高温热敏封隔器进行水平井分段完井、分段注汽试验,施工成功率100%,与常规双管笼统注汽的邻近水平井相比,分段完井的水平井首轮吞吐平均油汽比高0.44,吸汽剖面得到改善,分段注汽效果明显。这表明稠油热采水平井分段完井及注汽采油技术是可行且实用的先进技术,为新疆油田超稠油高效开采提供了新的技术手段。      

稠油热采水平井均衡注汽技术研究

针对克拉玛依油田六、九区浅层稠油热采水平井两点式注汽方式造成的蒸汽分布不均、水平段油层动用不均的问题,结合目前国内稠油水平井吸汽能力分析模型,定性分析了目前注汽工艺影响开发效果的主要因素,建立了符合现场实际的两点式注汽水平段加热分析模型;研究使用自调节蒸汽配注器,实现了水平井水平段多点均衡配汽,改善了水平段动用程度,提高了水平井开发效果。