相对低/高渗区对SAGD传热传质影响数值模拟研究

为了研究相对低/高渗透区对SAGD传热传质的影响,针对六种常见的渗透率分布模式,利用油藏数值模拟方法建立SAGD数值模型,并对比分析了蒸汽腔发育和含油饱和度变化特征。结果表明：当平面方向相对低渗区物性一定时,其距离SAGD井对越近,对该侧蒸汽腔和泄油区域侧向扩展的抑制作用就越强,SAGD传热传质非对称性越明显;平面方向相对高渗区的存在对该侧蒸汽腔和泄油区域侧向扩展具有促进作用,且相对高渗区距离SAGD井对越远,促进作用就越小,SAGD传热传质非对称性程度也越弱;从整体上来看,当垂直方向相对低渗区靠近SAGD井对时,它对整个蒸汽腔发育起抑制作用,而当它远离SAGD井对时,反而会加速蒸汽腔侧向和向下发育。     

蒸汽辅助重力泄油渗流机理研究

针时双水平井及直井与水平井组合蒸汽辅助重力泄油(SAGD)两种常用布井方式,利用数值模拟方法及Surfer制图软件制作出重力过程中泄油初期、高峰期及泄油后期不问泄油阶段蒸汽腔截面的温度场、压力场、剩余油饱和度场的场图,更直观、形象的描述了SAGD的蒸汽腔形成及扩展过程以及不同泄油阶段蒸汽腔形状及泄油机理,并对两种布井方式的重力泄油效果进行了比较,为SAGD技术的应用提供决策依据.     

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。     

隔夹层对直井水平井SAGD发开效果的影响

辽河油田兴VI组SGAD先导试验区储层中由于隔夹层的存在,使得直井水平井SAGD蒸汽腔扩展以及开发效果受到影响。在分析试验区地质特征的基础上,通过建立理论模型的方法,研究了SAGD过程中夹隔层对蒸汽腔的扩展规律、含水率以及开采程度的影响。研究结果表明：隔夹层仅在SAGD开发初期对蒸汽腔的扩展产生一定的影响,导致井组含水高、产量低,蒸汽腔的斜面比较粗糙,使得其泄油面增长。但总体上不会影响蒸汽腔的形成以及SAGD开发的最终采收率,只是在刚形成蒸汽腔时对其局部的扩展起到了一定的减缓作用,导致各阶段的生产时间不一样。采用在直井与水平井之间以重力泄油为主,在直井与直井之间是以蒸汽驱为主的复合开发方式,在注汽井隔夹层上下同射,直井辅助生产,实现SAGD与蒸汽驱联合驱开采的方式,可以有效地降低隔夹层在SAGD开发中的影响。     

隔夹层对直井水平井蒸汽辅助重力泄油开发效果的影响

辽河油田兴VI组SGAD先导试验区储层中由于隔夹层的存在,使得直井水平井SAGD蒸汽腔扩展以及开发效果受到影响。在分析试验区地质特征的基础上,通过建立理论模型的方法,研究了SAGD过程中夹隔层对蒸汽腔的扩展规律、含水率以及开采程度的影响。研究结果表明:隔夹层仅在SAGD开发初期对蒸汽腔的扩展产生一定的影响,导致井组含水高、产量低,蒸汽腔的斜面比较粗糙,使得其泄油面增长。但总体上不会影响蒸汽腔的形成以及SAGD开发的最终采收率,只是在刚形成蒸汽腔时对其局部的扩展起到了一定的减缓作用,导致各阶段的生产时间不一样。采用在直井与水平井之间以重力泄油为主,在直井与直井之间是以蒸汽驱为主的复合开发方式,在注汽井隔夹层上下同射,直井辅助生产,实现SAGD与蒸汽驱联合驱开采的方式,可以有效地降低隔夹层在SAGD开发中的影响。     

超稠油直井-水平井组合蒸汽辅助重力泄油物理和数值模拟

研究了中深层超稠油油藏在直井蒸汽吞吐中后期,用直井注汽水平井采油的方式转蒸汽辅助重力泄油（steam as-sisted gravity drainage,SAGD）开发的机理。应用高温高压比例物理模拟方法,研究了水平井布于直井斜下方时SAGD蒸汽腔的形成和扩展过程。结果表明,转SAGD的初期以蒸汽驱动作用为主并逐步向重力泄油作用过渡,并可划分为蒸汽吞吐预热、驱替泄油、稳定泄油、衰竭开采4个开采阶段。利用数值模拟优选了布井方式、井网井距、水平井段长度、转SAGD时机和注采参数。该模拟方法在辽河油田杜84块超稠油油藏开发中取得了较好的现场试验效果。     

超稠油直井-水平井组合蒸汽辅助重力泄油物理和数值模拟

研究了中深层超稠油油藏在直井蒸汽吞吐中后期,用直井注汽水平井采油的方式转蒸汽辅助重力泄油(steam as-sisted gravity drainage,SAGD)开发的机理.应用高温高压比例物理模拟方法,研究了水平井布于直井斜下方时SAGD蒸汽腔的形成和扩展过程.结果表明,转SAGD的初期以蒸汽驱动作用为主并逐步向重力泄油作用过渡,并可划分为蒸汽吞吐预热、驱替泄油、稳定泄油、衰竭开采4个开采阶段.利用数值模拟优选了布井方式、井网井距、水平井段长度、转SAGD时机和注采参数.该模拟方法在辽河油田杜84块超稠油油藏开发中取得了较好的现场试验效果.     

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、蒸汽腔纵向扩展阶段、蒸汽腔横向扩展阶段以及蒸汽腔下降阶段等4个阶段.SAGD技术的开发机理包括蒸汽降黏、重力泄油、地质力学效应、热效应、蒸汽腔的聚并融合作用以及原地乳化作用等.其中部分机理存在争议,且机理间可能存在相互耦合的作用,未来应继续通过室内实验、数值模拟等手段进一步深入探究其耦合机理,为更好地理解、优化、设计SAGD开发过程打下坚实基础,从而在实际应用时充分考虑各项机理的综合作用,为SAGD开发提供更为可靠的评价、预测和设计手段.同时也应从充分理解常规SAGD的开发过程与机理出发,更合理地扩展SAGD开发的变种形式.     

基于蒸汽腔扩展速度的SAGD产能预测模型

蒸汽辅助重力泄油（SAGD）是开发稠油的一种重要方式，而产能预测模型又是体现蒸汽辅助重力泄油成功与否的关键。现阶段的对于蒸汽辅助重力泄油产能的研究中虽然考虑了热对流、界面速度不均匀等情况，但却忽视了不同时间因生产制度不同而导致蒸汽腔扩展速度变化，从而影响蒸汽辅助重力泄油的产量。因此基于包含热对流和热传导的蒸汽辅助重力泄油热交换模型，利用观察井温度法计算蒸汽腔水平扩展速度，并最终建立考虑蒸汽腔扩展速度的SAGD两相流产能预测模型。通过与新疆某油田试验区中A井的生产数据对比，检验该模型所计算得到的产量与实际现场数据一致，同时可以快速准确的预测泄油带温度分布以及蒸汽腔前缘位置；通过对产能预测模型敏感性分析得到较大的表观热扩散系数和对流液密度会提高单位生产井产能，而蒸汽腔水平扩展速度应保持在1×10-2 m·d-1到2×10-2 m·d-1之间，蒸汽腔与水平面夹角在30至60度时生产井产量和采收率最大。该研究将理论与实际现场生产紧密结合，为稠油油藏开发提供理论支持。     

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。     

蒸汽辅助重力泄油蒸汽腔前缘传热模型研究

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)是开发稠油油藏的一种有效手段,蒸汽腔前缘的传热是决定SAGD开发效果的重要因素。虽然SAGD的传热模型很多,但是基本没有对热对流的存在形式与作用进行系统研究。充分考虑了热传导和不同的热对流作用,建立并求解了不同的SAGD传热模型。选取实际的油藏区块为研究对象,分析了不同传热作用对蒸汽腔前缘温度分布的影响,同时也分析了水的相对渗透率对热对流的影响。结果表明:SAGD过程中热传导与热对流同时存在,蒸汽腔附近热对流是主要的传热方式,水的相对渗透率越大,热对流作用越明显。     

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。     

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。     

油砂SAGD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。     

泥砾岩层对加拿大长湖油砂区蒸汽辅助重力泄油井位部署影响

针对加拿大长湖油砂区储层中下部泥砾岩层普遍发育的问题,在对目标区泥砾岩层渗透及展布特征分析的基础上,利用数值模拟方法,分三种情况,即注汽井钻遇泥砾岩层、生产井钻遇泥砾岩层以及注采井间钻遇泥砾岩层,研究泥砾岩层垂向渗透率及沿井筒展布范围对井位部署及开发指标的作用界限及影响规律。结果表明,在相同泥砾岩层渗透及展布特征条件下,注汽井钻遇泥砾岩层对蒸汽腔扩展的影响程度低于生产井钻遇和注采井间钻遇。若井筒或注采井间钻遇连续泥砾岩层长度达50 m,需及时调整水平井筒后续钻进轨迹。对于不同展布范围的泥砾岩层,利用开发指标与垂向渗透率关系图版可指导长湖油砂区蒸汽辅助重力泄油(SAGD)的井位部署。     

超稠油驱泄复合立体开发关键参数研究与探讨

SAGD 开采技术是超稠油油藏吞吐后大幅度提高采收率技术之一,目前已经在辽河油田成功应用,但实施过程中受连续油层厚度及隔夹层的影响,蒸汽腔难以扩展至夹层上部,造成油层动用程度低、油汽比低,制约了SAGD 开采规模进一步扩大。针对此项关键问题,应用物理模拟及数值模拟方法,提出了超稠油驱泄复合立体开发技术,揭示了驱泄复合水平驱动与重力泄油的开采机理、探讨了隔夹层岩性及分布、夹层对SAGD 的影响及封隔能力、驱泄复合实施技术界限,并提出了立体开发井网形式,为驱泄复合开采技术的发展完善提供了技术借鉴。     

泥岩夹层对蒸汽辅助重力驱油开发效果的影响

结合哈浅1块蒸汽辅助重力驱油(SAGD)先导试验区油藏参数,提出了17种泥岩夹层分布模型。基于油藏数值模拟,讨论了不同泥岩夹层分布模型对SAGD蒸汽腔扩展和开发效果的影响。研究结果表明:夹层对上部油层具有阻碍作用;但其只阻碍物质交换、不阻碍热量传递。不同的泥岩夹层分布模型对蒸汽腔扩展影响不同,夹层渗透率、夹层面积和夹层位置对蒸汽腔扩展影响显著,夹层厚度影响效果不明显。应用回归分析的方法,建立了SAGD采出程度与夹层物性的定量表征关系。     

从室内实验看火驱辅助重力泄油技术风险

将水平井引入特、超稠油油藏火烧油层技术中,可以实现火驱辅助重力泄油,其原理类似于水平井条件下的蒸汽辅助重力泄油（SAGD）。与SAGD相比,火驱辅助重力泄油技术对操作程序的要求更为苛刻,油藏和工程风险更大。室内三维物理模拟实验表明,在直井做为注气点火井、水平井做为火驱生产井时,可以实现连续稳定泄油,并能有效提高储层纵向动用程度。但如果注采关系控制失当,特别是在火驱中后期,有可能出现燃烧前缘沿着水平井突进的现象,会在地层中形成大范围死油区并可能损毁水平井段,带来油藏和工程风险     

高含水饱和度层对加拿大Kinosis油砂区双水平井SAGD开发影响研究

为明确高含水饱和度层对双水平井SAGD开发效果的影响,以加拿大Kinosis油砂区块为研究对象,综合利用动态分析和数值模拟技术开展研究。通过注采井实际生产动态参数变化,结合温度监测结果,明确高含水饱和度层存在时SAGD开发的动态特征响应。在建立油砂区典型注采井机理模型的基础上,着重研究高含水饱和度厚度、距注入井距离以及含水饱和度对SAGD开发指标的影响效果及规律。结果表明,高含水饱和度层的存在增大了注入蒸汽的消耗,热量沿高含水饱和度层向油砂层两侧加速扩展;生产指标在蒸汽腔碰遇并穿越高含水饱和度层过程中表现出明显变化,如日产油“递减漏斗”的出现,瞬时水汽比大于1等;厚度大于2m的高含水饱和度层将对SAGD开发效果产生较大影响,需尽量避免在高含水饱和度层大于6m的区域布井,并尽量使注入井远离高含水饱和度层。     

注蒸汽采油高压模型水平井相似准则及模化

根据水平井井筒及井筒附近的流体流动行为,建立注蒸汽采油高压模型水平井变质量流模型,提出一套模化高压模型中水平井半径及射孔或割缝参数的相似准则体系,并将该相似准则体系应用到蒸汽辅助重力泄油(SAGD)三维高温高压物理模拟试验模型的设计上。结果表明,模拟试验数据可有效反映现场汽腔扩展规律和生产规律。