双水平井超稠油SAGD循环预热启动优化研究

蒸汽辅助重力泄油是开发超稠油的一项前沿技术,其启动技术主要有蒸汽吞吐预热启动和循环预热启动。相对于蒸汽吞吐,注蒸汽循环预热启动吸汽加热均匀,启动平稳,但是配套循环预热管柱结构复杂,预热参数优化困难,循环预热机理仍需进一步研究。运用离散化井筒模型,对双水平井SAGD启动的三个阶段循环预热、压差对流、转入SAGD进行了优化设计,得到了合理的循环预热注汽速度、注汽干度、注汽环空压力、注汽压差产生时机和压差大小,为下步SAGD先导试验的顺利实施提供了可靠的依据。     

双水平井SAGD 循环预热连通判断新解析

注蒸汽循环预热对转SAGD 生产阶段蒸汽腔的上升速度、SAGD 上产速度、水平段蒸汽腔的发育程度与动用 率、以及SAGD 最终采收率等均有重要影响。而SAGD 注采井水平段之间的储层温度是评判预热连通是否达到要求、 以及合理转SAGD 生产的关键参数。针对前人传热解析模型未分别考虑实际储层多孔介质中岩石、原油、地层水传热 与热扩散性能等问题,建立了考虑油水岩石的多介质多相流体综合传热解析新模型,并以国内某油区典型SAGD 井 组为例,利用井下测温数据、油水岩石热物性参数等为数据,进行了SAGD 注蒸汽循环预热阶段注采井水平段之间温 度变化测算,并与数值模拟计算结果进行了对比,计算结果表明,提出的新型解析模型与数值模拟结果符合率达到了 95% 以上,可方便快捷对预热连通情况进行速判,对现场SAGD 成功实施具有重要意义。     

SAGD过程注氮气改善开发效果实验研究

针对辽河油田先导试验区蒸汽辅助重力泄油（SAGD）过程热损失严重的情况，根据SAGD物理模拟的相似准则将该试验区的一个实际SAGD井组转化为物理模型，进行了SAGD比例物理模拟实验，并在SAGD实验过程中注入蒸汽与氮气混合气体，得到了其开发指标的变化规律。研究结果表明：在SAGD过程添加氮气后，蒸汽腔的横向扩展加快，垂向扩展减缓；在SAGD的注入蒸汽中添加氮气能减少蒸汽注入量，增大热效率，提高油汽比，改善蒸汽辅助重力泄油的开发效果；SAGD过程一开始就注入氮气能得到更好的经济效益。     

蒸汽辅助重力泄油蒸汽腔发育特征研究

直井与水平井组合蒸汽辅助重力泄油方式（SAGD）的蒸汽腔发育过程和特征对井网布置、注采参数选取以及开发动态调整起着至关重要的作用。根据辽河油田杜84块馆陶油层地质条件及SAGD先导试验情况,通过相关的相似准则,设计了蒸汽吞吐后转SAGD全过程实验方案,并对模型参数进行了比例模化。在多功能高温高压三维比例物理模拟系统和二维可视化比例模型上,开展了直井与水平井组合SAGD方式模拟实验。通过实时记录和处理实验过程中各测点的温度和压力数据,得到了实验过程中温度场、压力场的三维、二维变化规律。在此基础上,结合现场实际情况,分析了该方式的开采机理,研究了蒸汽腔的发育过程和各开采阶段特征,为现场实施奠定了理论基础。     

蒸汽吞吐井流入动态的数据挖掘研究

针对稠油蒸汽吞吐井生产时流入动态变化复杂,当前用于确定其流入动态变化规律的主要方法为数值模拟法,其限制条件多、研究时间长等问题,在结合现场实际油藏,并用数值模拟计算结果的基础之上,对于影响稠油蒸汽吞吐井流入动态的周期注入量、蒸汽温度、蒸汽干度、注汽速度、焖井时间等注汽参数,进行了影响规律的研究,并利用灰色关联方法对各个注入参数进行了定量的敏感性分析,并在此基础上回归得到了综合考虑上述各种因素在内的稠油蒸汽吞吐井流入动态计算模型。经检验,此模型具有较高的精度,且计算方便、容易掌握,可以用来指导现场实际生产。     

SAGD添加非凝析气技术研究

利用数值模拟和物理模拟方法对蒸汽辅助重力泻油（SAGD）技术进行研究,对比分析了非凝析气在SAGD中的增产机理,跟踪分析国外UTF项目中SAGP应用情况和效果,认为向蒸汽中添加非凝析气体是一项技术上可行的方法,非凝析气体在蒸汽的前面运动,具有较高的驱油效率,能够维持成熟SAGD蒸汽腔的有效扩展,可以取得较好的产油速度和油汽比,节约了蒸汽的用量;UTF现场试验数据和所得的结论对SAGD的后续开发具有重要的借鉴作用,证明了该工艺具有广泛的推广应用价值。     

注蒸汽水平井井筒内参数计算新模型

注入蒸汽在水平井筒内流动时，蒸汽沿着水平段的质量流量越来越小，且加速度压降不等于零，导致蒸汽的物性参数发生变化，而蒸汽物性对井筒内蒸汽的沿程参数分布有较大影响。依据质量守恒和能量守恒，建立了注入蒸汽干度沿水平段的变化方程，利用动量守恒原理，推导了沿水平井筒的蒸汽干度分布和压力分布计算公式，构建了摩擦力做功、湿蒸汽混合物密度、水平段吸汽量和井筒与油层之间的热传递计算模型，模型同时考虑了变质量流与蒸汽PVT参数的变化对计算结果的影响，采用按压力增量迭代的计算方法对模型进行求解。实例的模型计算结果与油藏数值模拟结果对比表明，新模型具有较高的计算精度。     

预测钻井过程中井内温度分布的新模型

在钻井过程中,井内温度分布对钻井作业有较大的影响。在前人研究的基础上,考虑各种因素的影响,根据能量守恒原理,建立了循环和静止过程中井内温度分布的预测模型,并用有限体积法实现了该模型的求解。最后用现场试验数据对模型模拟结果进行了验证。该模型可用于计算井内钻井液的循环温度和静止温度,也可用于确定井眼周围地层的温度分布。     

特低渗透油藏压裂水平井新型布井方式研究

考虑长庆油田特低渗油藏地貌特征和储层各向异性，提出了一种压裂水平井新型布井方式。从钻井和油藏两个角度论证新型布井的可行性。丛式井技术可确保压裂水平井新型布井的顺利实施。利用油藏数值模拟方法，分别从单井产能、阶段采出程度、含水率、波及面积等方面评价了压裂水平井新型布井在交错、菱形和矩形井网中的开发效果。研究表明，新型布井与常规布井在交错井网中具有相同的开发效果；菱形和矩形井网中，新型布井可以提高阶段采出程度、单井产能和相对波及面积，降低相同采出程度对应的含水率。新型布井在菱形井网（矩形井网）30 a 的相对波及面积和采出程度分别提高6.00%（10.00%）和0.96%（1.60%），含水率95% 的采出程度提高1.05%（1.50%）     

抑制水合物冻堵的天然气开井动态模拟研究

针对天然气井工艺管道在开井过程中极易产生水合物冻堵的问题，采用Dynsim 软件建立了开井工况动态模 拟模型，讨论了开井流量、工艺管道敷设方式与保温层厚度、节流调节方案对节流后温度压力的影响，分析了开井过程 中外界热交换的动态变化特征及对开井过程的影响，提出了加热炉前工艺管道优化设计与开井过程水合物优化控制 方案。结果表明：开井流量对水合物生成风险具有重要影响，开井流量越小，水合物生成风险越大，但不管开井流量 如何调整，井口工艺管道内均存在水合物生成风险；在保证下游出口超压在可接受范围的前提下，应通过同时调节各 级节流阀或主要调节二级与三级节流阀来尽量增大开井流量，并配合注醇、加热等方式来避免在工艺管道中生成水合 物；井口至加热炉前的工艺管道宜采用埋地敷设方式，埋地敷设管道无需保温，而架空敷设管道宜加保温措施。     

多层砂岩油藏可视化模型水驱油物模实验研究

为了获得更为直观的多层砂岩油藏水驱油渗流特征和机理，结合实际油藏地质特征，设计制备了一种大尺度可视化砂箱物理模型，进行了不同注水方式、不同注水速度的水驱油实验，考察了不同注采方式、不同注入速度对水驱油效率的影响，以及水驱油过程中的油水运动分布特征。该模型具有设计尺寸大、模拟程度高及直观可视等特点，较其他模型更具代表性。通过模拟NP 油田某区块砂岩地层，根据几何相似、井型相同、层序韵律相同、流体黏度相同的原则，更加真实的模拟地层条件。实验结果表明，不同的注水方式及注水速度对模型的采收率有较大影响。采油井数多，单井控制面积小，采收率略高；而注水速度低，油井见水晚，含水率上升缓，可以有效提高采收率，这一过程也反映了重力分异的影响。水驱特征曲线拟合表明，该实验过程符合水驱特征，能够较准确地预测可采储量及采收率。     

断块稠油油藏化学吞吐工艺技术研究与应用

胜利油田封闭断块稠油油藏储层发育，非均质性严重，流体物性差，油水关系复杂，开采难度大，采出程度低。针对该类油藏开发中存在的注汽压力高、注汽效果差、周期产油量低等问题，分别开展了CO2、高分子降黏剂FSP 体系以及二者协同作用改善稠油物性机理研究。在矿场应用中，结合油藏地质特点，不同开发特征井应用不同的化学吞吐工艺组合，现场实施6 口井，截至目前累计增油2 500 t，且各井仍持续见效，取得了良好的增油降水效果。     

碳酸盐岩油藏携砂调剖工艺技术研究与应用

塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏经多轮次周期注水后，井间形成优势水流通道，注入水突破现象日益突出，注水效率逐年降低。针对注水突破技术难题，高温（140 ℃）高矿化度（24×104 mg/L）作业环境，开展调剖体系室内实验研究，优选增稠药剂、分选地表砂，并建立调剖模型、耐冲刷定性分析模型，形成增稠液携砂调剖体系及“细目陶粒+ 塔河砂+ 覆膜砂”三段塞调剖工艺技术。增稠液携砂调剖工艺技术现场试验取得了较好的调剖效果，对今后塔河油田碳酸盐岩调剖有一定的指导意义。     

星状原油集输管网拓扑优化的混合遗传算法

以投资最小为目标函数，建立了星状原油集输管网拓扑优化数学模型。根据模型特点，利用改进的整数编码遗传算法优化井站隶属关系，利用非线性优化方法优化出相应的计量站最佳位置。针对遗传算法的局限性，对操作过程进行了改进，结合了模拟退火算法，调整了适应函数，给出了初温的确定方法，改进了选择复制操作，从而形成了混合遗传算法，并采用随机多父辈适应函数值加权交叉和多种改进变异操作方法。同时在操作过程中给出了约束条件的处理方法，减少了不可行解的产生，提高了算法优化效率。算例显示了该优化方法的有效性。