注蒸汽开发稠油油藏中的井筒热损失分析

注蒸汽开发稠油油藏过程中，为了预测沿井深和随时间变化的蒸汽温度分布、干度分布和蒸汽压力分布、套管和地层温度分布，以及焖井、开井生产过程中温度、压力的变化，首先必须建立注入过程中的井筒-地层温度分布模型。而这一模型建立的基础是井筒热损失的计算分析。文中应用热传递基本理论，通过井筒内能量守恒定理建立起注蒸汽井井筒热损失计算预测模型，重点分析了井筒总传热系数Uto和注汽速度对井筒热损失和井底蒸汽干度的影响，对注蒸汽开发稠油油藏有一定的指导作用。     

采用地层热阻新模型进行注汽井井筒热力分析

针对注汽井筒的传热特点,建立了注汽井传热过程中地层热阻的恒壁温计算模型,并与恒热源模型进行了对比,结果表明,前者更能反映注汽过程的散热特性。结合注汽井井筒散热理论模型,计算了蒸汽沿井筒的温度、压力、干度和热损失沿程分布,并进行了参数敏感性分析,与现场测试结果的对比说明,考虑地层热阻的综合传热模型可以较好地对注汽井井筒进行热力分析。     

稠油乳化降粘剂S-5的研制及应用

针对注蒸汽开采稠油油藏过程中存在的问题，研制出耐高温高效稠油乳化降粘剂S-5，并对其提高注汽采油效果进行了研究。结果表明，伴蒸汽注入S-5可明显降低开发初期注汽压力，提高蒸汽驱替效率，降低产出液中含水量，提高注汽周期的产油量及油汽比。将降粘剂S-5用于井筒降粘，可有效提高稠油井产量，解决井筒举升困难的问题。该项技术在胜利油田和大港油田推广应用后，取得了良好的经济效益。     

稠油井注蒸汽管线及井筒热力计算

利用注蒸汽的方法开采稠油时,为了提高注蒸汽的效益,希望尽量减少注蒸汽管线及井筒中蒸汽的压力降和热损失。因此根据注入蒸汽的流量、压力和干度确定注汽井井底的蒸汽参数,或根据井底油层条件选择合理的注汽参数是一项重要工作。本文根据两相流动和传热的综合模型,考虑了蒸汽在注汽管线和井筒中的流动状态及井筒中的不稳定的传热过程,计算注蒸汽时地面管线及井筒中蒸汽的压力降、干度变化及热量损失,编制了计算程序,并有计算实例分析。计算中还考虑了井底油层静压对注汽压力的约束作用。并可根据油井条件,通过计算,选择合理的注汽参数。     

采用地层热阻新模型进行注汽井井简热力分析

针对注汽井筒的传热特点,建立了注汽井传热过程中地层热阻的恒壁温计算模型,并与恒热源模型进行了对比,结果表明,前者更能反映注汽过程的散热特性.结合注汽井井筒散热理论模型,计算了蒸汽沿井筒的温度、压力、干度和热损失沿程分布,并进行了参数敏感性分析,与现场测试结果的对比说明,考虑地层热阻的综合传热模型可以较好地对注汽井井筒进行热力分析.     

多点注汽水平井井筒出流规律数值模拟

基于多点注汽水平井管柱结构,考虑注入蒸汽在水平井筒内的变质量流特性及注汽阀节流压差的影响,建立了多点注汽水平井井筒与储层耦合数学模型,并采用迭代方法对其进行了求解;以此为基础,系统研究了多点注汽水平井井筒出流规律。结果表明:多点注汽水平井注汽过程中,水平段油管内压力、温度和蒸汽干度从水平井跟端到趾端逐渐降低,但压力和温度降低幅度并不显著,蒸汽干度降低幅度较为明显;蒸汽注入量与注汽阀节流压差沿水平段均呈不对称的"U"型分布,且随着时间的增加,蒸汽注入量沿水平井段的不均匀性越来越严重,蒸汽注入量不均匀系数越来越大;通过调整注汽阀沿水平井段泄流面积可以在一定程度上减缓蒸汽沿水平井筒的不均匀注入。     

环空注蒸汽伴热工艺的数学模型及注汽参数优化

环空注蒸汽伴热降黏适用于开采高凝固点、高黏度原油,它对各种类型的稠油能够保证降黏效果,具有较广的使用范围。根据能量守恒原理建立了环空注蒸汽伴热工艺的井筒温度分布数学模型,该模型是具有半隐式边界条件的常微分非线性方程组。在用迭代法求取蒸汽干度为0的深度的基础上,推导出该温度模型的解析解。该解析解形式简单,使用方便,计算快捷准确。另外,以加热能耗最小为目标,以井筒温度不低于拐点温度为约束条件,用带约束的遗传算法对蒸汽注入参数进行了优化设计。以胜利油田滨南采油厂一口环空注蒸汽伴热井为例进行实例验证,结果表明,该温度模型的计算结果与实际符合较好,参数优化设计方法新颖、快速。该模型为准确求解环空注蒸汽温度场分布及快速优化注汽参数提供了新的方法。     

伴蒸汽注化学剂提高采收率的室内研究

稠油区块经过多轮次蒸汽吞吐之后出现油汽比低、含水高的问题。伴蒸汽注入氮气和泡沫剂可以调整注汽剖面、提高波及效率、降低井间汽窜、伴蒸汽注入驱油剂可以提高注入蒸汽的驱油效率,提高剩余油采收率。通过室内实验研究,筛选出适合伴蒸汽注入的泡沫剂和驱油剂,对注入工艺和注入参数进行了优化研究。室内实验表明,伴蒸汽注入化学剂是提高稠油油藏采收率的有效手段。     

稠油热采井井筒内蒸汽参数计算

注蒸汽热采是目前开采稠油的主要方法。注汽过程中,蒸汽沿井筒方向的压力、温度、干度以及热损失之间相互影响,通过给出的井筒综合传热数学模型,能够较准确的模拟井筒内蒸汽参数的变化。模型中考虑了蒸汽物性参数随压力和温度的变化,其中,井筒汽液两相垂直管流压力降计算采用经典的Beggs-Brill方法;计算井筒总传热系数时考虑了接箍热损失的影响,并对井筒总传热系数进行了修正。通过油田实例的计算对比,验证了模型的可靠性。     

注蒸汽井套管的热应力数值分析

利用ANSYS有限元软件的耦合场分析功能,通过模拟现场热采工况,开展了稠油注蒸汽井井筒的温度场、应力场数值模拟研究。结果表明,采用隔热性能较好的隔热油管不仅能够大大减少井筒的热损失,增加注汽效果,而且可以使套管壁温度和套管Mises应力大幅降低,从而有效地保护套管,使其不发生强度破坏;注汽过程中施加预应力,可使套管达到屈服时的注汽温度升高,这对套管具有一定的保护作用。模拟研究结果为制定合理的注蒸汽井套管损坏预防措施提供了依据。     

注蒸汽井温度场分析计算设计原理

利用汽液两相流理论和传热学原理分别建立了基本符合现场实际的注蒸汽井筒(包括井筒外部受热地层)的温度场分布模型及井筒内部的蒸汽流动模型,并将这两种模型藕合在一起编制了相应的温度场分布分析计算软件ISTAP。为了得到精确性较高的注汽过程蒸汽流动参数和温度分布,模型不仅考虑了井下封隔器和填充绝热材料的隔热管的使用及影响,还采用了更为合理的井底传热边界条件,并在瞬态地层温度场的分析中使用了边界适应性较好、计算精度较高的步进积分有限单元法。不仅给出了编程的计算原理及计算流程,还提出了一些有助于提高井筒温度场计算精度     

特、超稠油井井筒蒸汽参数计算

在分析国内外特、超稠油井注蒸汽过程中温度场计算方法的基础上,利用井筒多相垂直管流理论和能量守恒原理,建立了特、超稠油注蒸汽时井筒中蒸汽的温度、压力和干度分布的计算模型。采用经典的Orkiszewski方法对模型进行了求解,计算了汽液两相垂直管流的压力降;温度场计算假设油管中心到水泥环外缘是一维稳态传热,水泥环外缘到地层之间是二维非稳态导热;蒸汽干度计算中考虑了蒸汽热焓的变化。采用四阶龙格库塔方法编制程序耦合计算了蒸汽的参数。通过实测的蒸汽参数对比,所建模型的计算结果与现场实测结果吻合较好。     

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。     

蒸汽注入过程中节点分析方法研究

蒸汽注入过程中,注汽沿线中的热损失和压降的大小与油藏注入能力之间存在着协调关系。本文建立起从地面管线、井筒到地层一体化的注入参数节点分析模型(NODE)。在考虑两相流特征和热传导的综合模型的基础上,结合地层注入能力自动完成注入参数节点分析过程。将计算结果与SPE文献提供的油田测试数据对比,吻合较好,验证了该模型的有效性。     

稠油热采井注汽混合离散变量优化设计

为解决稠油油田开发初期注汽工艺设计问题,在满足油层注汽效果条件下,以注汽投资费用最低为目标函数,建立了稠油热采中井筒注汽优化模型,并用混合离散变量优化设计方法(MDOD算法)进行了求解。对蒸汽吞吐和蒸汽驱两种井筒注汽工艺进行了实例计算;结果表明:运用MDOD方法进行优化设计,可以节省大量的初始投资并降低运行成本,有利于节约能源,提高经济效益。     

井筒中蒸汽-氮气混合物流动与换热规律

针对注蒸汽开采稠油过程中出现的蒸汽超覆、窜流及热损失等问题,进行了氮气辅助蒸汽注入技术研究,建立了蒸汽-氮气混合物在井筒中流动和换热的数学模型。利用该模型研究了混合物在井筒中的流动与换热规律,分析了井口氮气注入流量和井口蒸汽干度对蒸汽-氮气混合物在井筒中的流动压力、温度、干度的影响。结果表明,随着混合物的注入,混合物压力及蒸汽分压不断增加,混合物温度不断升高,气体干度和蒸汽干度不断下降,向地层的散热由靠水蒸气凝结释放汽化潜热提供。井口注入氮气流量增大,有利于提高井底的蒸汽和气相干度,减小井筒热损失。现场应用表明,注入蒸汽-氮气混合物能提高热能利用率,增大油气比。     

考虑注汽井筒压力变化的热损失计算

在注蒸汽热采过程中,井筒中压力的变化必然导致井筒温度和饱和蒸汽物性参数的变化。文章在考虑注汽井筒中压力变化的基础上,建立了井筒综合传热数学模型,对井筒传热过程进行了计算。计算结果表明,为了提高 蒸汽干度利用率和减小井筒热损失,应提高注汽速率,减小井口蒸汽压力,加大井口蒸汽干度。这一成果对于指导油井现场注蒸汽热采,综合评价系统注汽效率具有一定的指导意义。     

Coupled thermo-hydro analysis of steam flow in a horizontal wellbore in a heavy oil reservoir

A novel model for dynamic temperature distribution in heavy oil reservoirs is derived from the principle of energy conservation.A difference equation of the model is firstly separated into radial and axial difference equations and then integrated.Taking into account the coupling of temperature and pressure in the reservoir and wellbore,models for calculating distributions of the reservoir temperature,reservoir pressure,and water saturation are also developed.The steam injected into the wellbore has a more significant effect on reservoir pressure than on reservoir temperature.Calculation results indicate that the reservoir temperature and pressure decrease exponentially with increasing distance from the horizontal wellbore.The radial variation range of the pressure field induced by steam is twice as wide as that of the temperature field,and both variation ranges decrease from the wellbore heel to the toe.Variation of water saturation induced by steam is similar to the temperature and pressure fields.The radial variation ranges of the reservoir temperature and pressure increase with steam injection time,but rate of increase diminishes gradually.