双水平井组合SAGD物理模拟研究

辽河油田在杜84块开展直井-水平井组合蒸汽辅助重力泄油(SAGD)先导试验取得成功。SAGD技术正在由巨厚层向中厚层、薄层油藏,双水平井组合推广。以曙一区杜84块兴Ⅵ组先导试验区油藏和流体参数为基础,采用高温高压三维比例物理模拟系统模型来描述超稠油油藏蒸汽吞吐后转蒸汽辅助重力泄油的开发过程,并对双水平井组合SAGD实验过程中蒸汽腔变化进行监测分析,根据蒸汽腔发育特征将蒸汽腔的形成和发育过程分为汽腔上升、汽腔扩展和汽腔下降3个阶段,同时结合温场发育状况及产油量、含水率等生产实验数据,将双水平井组合SAGD生产阶段划分为吞吐预热阶段、汽腔上升阶段、汽腔扩展阶段和汽腔下降阶段。物理模拟双水平井组合SAGD实验表明,最终注入倍数为3.0时,阶段采出程度可以达到60.23%,物理模型平均剩余油饱和度为17.54%。     

超稠油直井辅助双水平井SAGD井距界限研究

超稠油油藏SAGD开发受储层非均质性影响,出现水平段汽腔发育不均、横向扩展迟缓、开发效果不佳等问题,利用SAGD井组间原有直井上返补孔等措施对已投产的SAGD井组进行直井辅助,能够改善SAGD的开发效果。为了明确直井与SAGD井组间的井距界限,实现对辅助直井的科学选井,运用数值模拟方法,考虑非均质油层中水平段渗透率级差对沿程热损失以及传热效率的影响,解释了水平段沿程渗透率级差与汽腔发育程度之间的关系,并提出了以实现有效井间热连通为原则,依据SAGD井组水平段汽腔不同发育程度确定直井辅助SAGD井距界限的技术思路。数值模拟结果表明,不同类型汽腔的辅助半径存在不同的极限值,井距超出有效辅助半径时井间无法建立有效热连通,合理的井距能够显著提高油汽比及产油水平。     

SAGD高产水平井动态调控研究

曙一区超稠油1997年投入开发,经历了直井蒸汽吞吐开发、水平井加密开发和开发方式转换三个主要阶段。2005年馆陶油藏开始实施SAGD先导试验,通过开发方式转换来提高油藏采收率,经过多年的科学动态调控,馆陶试验区取得了突破性的阶段效果,为SAGD工业化推广奠定了重要基础。但是馆陶油层动用区域主要集中在中部,油藏边部动用程度相对较低。为了改善现状,通过对馆陶油藏的精细描述,在油藏边部部署了扩边井组D-GH62井组,该井采用了最先进的钻完井技术,预测井组高峰期日产量达到200t。2015年井组转入SAGD开发后,日产油量未达预期,为改善井组效果,通过在水平段中部新增两个注汽井点,完善井网,加强注汽,快速建立热连通;对上返馆陶且未动用过馆陶油层的井实施轮换注汽,降低配注量,并对水平生产井控液生产,防止汽窜;在低物性段上下方同时射孔,突破低物性段遮挡,有效促进蒸汽腔的形成与扩展,该井日产油提高了100t。     

氮气泡沫抑制双水平井SAGD井间窜流可视化研究

双水平井SAGD是开发稠油油藏一种有效前沿的技术手段。双水平井SAGD开发稠油油藏时,注采井间局部易发生窜流,导致油井生产汽窜,含水率上升。对此利用二维物理可视化机理模型,以辽河油田曙一区杜84块馆陶油层地面脱气原油为实验原油,研究当水平井注汽开发过程中井间窜流后,注入的氮气泡沫运移、聚集、封堵机理。实验结果表明,由于油水黏度差异及储层非均质性,注采井间易发生窜流,注入蒸汽沿注采井间向前推进,产生明显的主流通道,不利于双水平井SAGD注采井间建立稳定连通关系和剩余油有效动用;注入的氮气泡沫首先进入主流通道并占据大孔道,在喉道的剪切作用下形成大量气泡,泡沫沿窜流通道运移并聚集,起到封堵作用,有利于抑制井间蒸汽或热水的窜通,使得后续注入流体改变流动方向,实现双水平井井间剩余油均匀动用。     

双水平井SAGD循环预热工艺研究与应用

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术是开发超稠油的一项前沿技术,具有驱油效率高、采收率高的特点。该技术应用分为启动阶段和生产阶段。SAGD启动阶段应用的技术主要有蒸汽吞吐预热启动和循环预热启动。相对于蒸汽吞吐预热启动,注蒸汽循环预热启动加热均匀,启动平稳,有利于蒸汽腔的均匀扩散,蒸汽腔发育体积大,转入SAGD生产以后,生产效果好,采收率高。但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,尤其在工艺配套上,尚无满足循环预热试验要求的同注同采工艺技术,且国内尚无成功实施循环预热的先例可资借鉴。对循环预热工艺机理、注采参数设计、管柱结构进行研究,完成了为循环预热工艺配套的井下双管柱结构、无接箍长冲程抽油泵、注采一体双管井口等多项关键技术设备,现场应用表明,完全满足循环预热工艺要求。同时,得到合理的循环预热注汽量、注汽速度、注汽压力、采注比等预热参数,为下步SAGD试验的规模实施奠定了基础。     

双水平井SAGD预热阶段温度场计算

采用满足质量守恒的流函数方法,编制有限容积法程序,模拟计算了双水平井蒸汽辅助重力泄油(steam assisted gravity draining,SAGD)蒸汽循环启动预热阶段温度场演化情况。对比了纯导热与导热及热对流共同作用下所需预热时间的差别,给出了单位长度井散热速度和两井中间位置温度随时间的变化,同时,也分析了井间距对预热时间的影响。结果表明,单位井长度的散热速度随时间的延长逐渐减少,在初始阶段变化较快,然后以较慢的速度降低。这表明,以井筒恒热流边界条件的温度叠加原理分析方法,建立预测阶段温度分布模型,预测热联通需要的加热时间是不合适的。不同井间距工况预热阶段数值计算表明,影响预热时间的主要因素为两井间距,间距扩大一倍,需要的预热时间延长约为原来的4倍;原油黏度很大且随温度变化不太敏感或井间距较小的情况,自然对流换热作用很弱,在预测预热时间时可以按照纯导热模型处理,而相对不太黏稠的原油或井间距较大时热对流作用强,不能忽略对流传热的影响,自然对流换热可大大缩短预热时间。     

杜84块馆陶油藏SAGD高产水平井部署研究

曙一区杜84块馆陶油藏类型为块状巨厚边、顶底水超稠油油藏,油藏早期采用吞吐开发方式生产。为提高油藏采收率,油藏主体部分已经在2009年全部转入蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发方式。为进一步提高油藏动用程度,决定在油藏边部区域部署水平井进行SAGD开发。通过精细油藏地质研究,确定水平井部署位置;通过数值模拟研究,确定安全避水界限至少要100m;通过优化设计水平段长度,水平段位置,优化布井方式及钻完井工艺的设计,保证SAGD油井高产。最终在馆陶边部部署一个直平组合SAGD井组和一个双水平井SAGD。杜84-馆H62直平组合井组于2014年10月率先完钻,经过吞吐预热6个月转SAGD方式生产,吞吐预热及SAGD期间均保持较好的生产效果,SAGD生产期间日产液达到500t/d,日产油120t/d,瞬时油汽比0.27。     

三维实验模拟垂直井和水平井降压开采水合物

为了研究降压法在不同井网布置条件下开采天然气水合物的机理,在水合物三维实验模拟平台中进行了垂直井和水平井降压开采实验,获得了两种布井方式的产气、产水、温度变化和三维温度空间分布情况。研究表明,在该实验条件下,利用水平井开采水合物的平均产气速率是垂直井的1.48倍,但水平井开采的产水量较大,垂直井开采的产水量则很小。三维温度分布图表明,开采过程中全釜的温度同步下降,水合物在反应釜内均匀分解,反应釜四周的温度比反应釜中心温度高,热量从边界向釜中心传递。     

电加热辅助SAGD数值模拟研究及现场应用

电加热在辅助稠油降黏开采中已得到广泛应用,但前人主要对电加热SAGD预热数学模型进行了研究,电加热辅助SAGD生产研究相对较少,因此需明确电加热辅助SAGD的相关参数。利用CMG灵活井模块,以风城油田A井组为基础,建立表征电加热-注蒸汽数值模拟模型。实现水平段筛管、长油管、短油管以及加热电缆的复杂管柱结构模拟。对电加热的功率、操作方法等参数进行了优化。模拟结果显示:电加热最佳功率为1.5kW/m,采用脉冲式电加热方法,即加热电缆周期性加热,生产井注入蒸汽循环进行驱液洗油,交替加热9轮以上,可以保证生产效果同时避免原油结焦风险。A井组现场实践结果表明,采用电加热后,水平段动用程度由43%大幅提高至100%,日产油量提高3.2t,油汽比提高0.229,生产效果得到明显改善。因此电加热辅助SAGD具有巨大的应用潜力,对提高SAGD产量水平和采收率具有重要意义。     

SAGD开发伴生气影响数值模拟分析

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)是一种能够大幅提高超稠油采收率的开发技术,蒸汽在蒸汽腔内加热原油过程中因水热裂解反应会产生各种气体,如甲烷、二氧化碳和硫化氢。运用CMG公司的STARSII数值模拟软件来模拟SAGD操作中气体的变化过程,描述SAGD开发过程中伴生气对数值模拟结果的影响,得到描述SAGD开发中伴生气产生主要过程的模拟结果。针对油藏实际建立理论模型进行数值模拟,模拟的主要气体组分包括硫化氢、二氧化碳和甲烷,通过模拟气体产量随时间的变化,确定伴生气的存在增加了油-气-水过渡带的范围,导致蒸汽加热原油的效率降低,产油速度小于脱气原油模型;脱气原油模型运行时间约40min,含气原油模型运行时间约1h,两者相差不大。模拟过程加入伴生气使模拟产量更接近实际结果 ,因此建议在进行SAGD开发数值模拟时要充分考虑伴生气的产出。     

稠油热采水平井分段完井技术研究

作为中国最大的稠油生产基地,截至2012年底,辽河油田水平井已超过1200口,形成了年产油250×104t以上的生产能力,为辽河油田千万吨稳产提供了强有力的支持。其中,热采稠油水平井有800余口,这部分水平井大多采用筛管完井,且没有管外封隔器,筛管与地层之间无法实现有效分隔,注汽时只能采用笼统注汽或筛管内分段注汽,由于油藏在平面及纵向上的非均质作用,使水平井段存在动用不均现象。经统计,水平井动用不均井数占全部热采水平井数的80%,水平井段动用较好的井段仅占水平段长度的1/2～1/3,严重影响了油井产能。为此,在管内分段注汽基础上,研发了稠油热采水平井分段完井、分段注汽工艺技术,通过水平井分段完井工艺研究,以及高温管外封隔器和套管热力扶正器等关键工具的研制,形成了稠油热采水平井分段完井、分段注汽技术。该技术已累计应用6井次,平均周期汽油比提高0.1以上,水平段均匀动用程度明显改善,油田开发效果显著提升。     

基于井-地瞬变电磁法的正演模拟研究

基于有限元仿真软件对地层中三维低阻异常体模型进行井-地瞬变电磁响应的正演模拟,考察异常体赋存深度、电阻率以及发射距离不同时对井-地瞬变电磁法探测效果的影响.模型计算结果表明:井-地瞬变电磁法的探测效果与目标异常体埋深有关,相较于深层目标,该方法对浅层目标的响应更显著;井-地瞬变电磁法的探测效果也受到目标异常体电阻率的影...     

杜84块馆陶组超稠油油藏SAGD高产井培育关键技术

曙一区杜84块馆陶油藏自2005年转入SAGD开发,仍存在制约因素:受油藏中的低物性段影响,蒸汽腔纵向扩展受到制约,需增加上部油层动用厚度,提高井组泄油能力,为高产井、百吨井提供物质基础;随着蒸汽腔的扩展,注汽量增加,油汽比逐渐降低;同时,受地层非均质性影响,蒸汽腔在平面上波及不均,热利用率低。SAGD开发机理研究认为,高产井产量主要取决于泄油井点数及蒸汽腔高度,要达到培育高产井乃至百吨井,单个泄油井点贡献值必须达到30~40t/d。可通过科学生产调控,提高井组的泄油能力,针对平面上稳定的泄油井点,通过连续注汽,不断强化注采连通;井间汽窜井点,通过轮换注汽,逐步培养蒸汽腔发育;边部潜力区域,增加新的注汽井点,促进蒸汽腔扩展速度。针对隔夹层制约蒸汽腔纵向扩展问题,对隔夹层进行射孔改造,有效解决低物性段对蒸汽腔的抑制作用,实现蒸汽腔纵向扩展;开展注氮气辅助SAGD开发研究,促进蒸汽腔横向扩展,提高热利用率和油汽比。     

兴古潜山油藏水平井完井技术试验

兴古潜山油藏位于辽河坳陷西部凹陷中段,属于块状裂缝型油藏。近几年为了提高开发效果,辽河油田在该区块布置了较多的水平井。已建成的水平井大多采用裸眼完井和筛管完井。为解决水平井在完井过程中尾管段常发生封隔失效的问题,同时提高完井技术和工具对该区块水平井深度大(多在5000m以上)、井眼曲率高(7°/30m以上)的适应性,进行了遇油膨胀封隔器完井试验、液力膨胀封隔器完井试验及水平井分段完井综合试验。试验结果表明:管外封隔器入井系列试验实现了兴古潜山水平井分段完井的目标,为今后该区块的分层分段开发打下了基础;在兴古潜山油藏水平井分段完井方案中,脚跟处的管外封隔器用浸泡膨胀封隔器效果较好;管外封隔器的使用及分段完井技术的应用,可以有效减少投产前的作业量。由于分段完井技术尚处于试验期,建议进一步试验研究。     

香河地区太阳辐射直散分离模拟研究

利用总辐射-散射辐射模式BRL,对BSRN香河站的逐小时总辐射资料进行直散分离,以验证BRL的直接辐射模拟能力。同时,检验局地调优对直散分离的影响。统计分析结果表明,BRL的直接辐射模拟精度在晴空下最高。经过参数优化后,直接辐射模拟误差显著减小。直散分离模式的局地寻优在光热电站资源评价中具有重要的工程应用价值。     

基于井筒—油藏耦合模拟的SAGD开发规律分析

SAGD开发中井筒及油藏耦合关系较为复杂,常规热采源汇井模型无法模拟SAGD水平井井筒内的流体流动,影响SAGD开发生产规律认识。因此,结合水平井井筒模拟方法,综合考虑井筒管流、井壁入流、油藏渗流等因素的相互影响,采用CMG软件建立水平井井筒变质量管流流动模型与均质油藏渗流耦合模型。数值模拟计算10年生产结果与开发区同类油藏实际开发动态参数对比显示,所建模型参数合理,可用来分析开发规律。在此基础上,深入认识SAGD开发过程中的温度场、压力场、注采剖面变化、生产动态变化特征,并开展了单管注汽、双管注汽、有无尾管的不同井筒结构下的SAGD开发效果对比。研究表明：受水平段压差分布影响,SAGD初期蒸汽腔主要在跟端发育,其他位置上升较慢,多点注汽可有效改善趾端蒸汽腔发育程度,使井筒沿程注采更均匀;水平段下入尾管可以有效改善井筒跟端蒸汽腔发育均匀程度,提高趾端蒸汽腔波及体积;对于均质油藏,三点注汽和两点注汽开发效果差别不大。     

水平井双管注汽配合分段完井技术研究与应用

随着水平井技术开发超稠油油藏实施规模的不断扩大,水平井水平段动用不均的矛盾逐渐加剧。分析认为,水平井完井工艺和注汽管柱工艺不完善,是造成水平段注汽不均、从而导致动用不均的两个主要原因。根据水平井水平段储层沿程物性差异分布特点,在水平井完井时采用分段完井技术,在水平段中间物性差井段下入封隔器,将水平段筛管外与油层裸眼之间分隔成两段独立的井段腔室,并在紧挨封隔器位置下入扶正器,保证筛管在裸眼井段居中下入。注蒸汽时,依据井温监测资料判断水平段动用状况,实施双管注汽工艺技术,采用内、外管双注汽管柱注汽方式,分别对水平井水平段跟端和指端部位同时注汽,井口配套工具采用双四通、双悬挂器,同时应用等干度分配器,实现双管柱内的蒸汽流量灵活控制及等干度分配,实现水平段前后井段同时均匀注汽,调整水平段动用程度。     

提高低渗透油藏直井初期产量的方法研究

大庆油田以往惯例采用初期产量和第一年累积产油量来评价直井初期开发效果,但质量结果显示,直井初期产量仅为1.9t,开发效果较差,未能满足直井的增产需求。本文为改善开发效果、扩大可动用储量规模,以W低渗透油藏的致密储层开发为提高初期产量的研究重点,有针对性地攻关致密储层的规模动用。在开辟超前注水试验区、直井缝网压裂试验区、二次加密等多项试验探索实践的基础上,储备大量的有关直井初期设计及后期改造增产的技术方法,调查分析影响直井初期产量的主要因素,通过优化注水结构设计、措施改造规模、注采井网设计,总结出一套相对全面的直井开发动用技术模式。以G区块为例的试验区,根据方案设计要求,投产后初期平均单井产量3.2t,第一年单井累计产油量626.6t,满足了油田稳产上产的需求。     

低渗透煤层气井产能数值模拟研究

在煤层气开采过程中,设计合理的开采流程可减少开采过程造成的煤层损伤,这是提高煤层气井产量的关键。叙述了煤层气储层特征及运移产出机理,利用Comet3软件进行了低渗透煤层气井产能数值模拟。     

伊朗雅达油田S4井水平井钻井液技术

伊朗Y油田水平井水平段长在900～1000m,平均钻井周期为69d.该工区水平井施工存在二开井段盐膏层污染严重,潜在异常高压盐水层;Ph、Iam和Lf地层泥灰岩、页岩易水敏剥落,造成井壁失稳;斜井段漏失,滑动钻进“托压”严重,斜井段井眼清洁困难等技术问题.为此,对水平井钻井液体系配方和工程技术措施进行优化,改善钻井液抗污染、封堵防塌及润滑防卡性能,加强井眼净化及摩阻控制.“多元协同”防塌技术解决了井壁失稳问题;随钻防漏与细颗粒堵漏技术解决了定向段渗漏地层措施受限问题;液体润滑剂、固体润滑剂、乳化石蜡和聚合醇复配使用润滑效果显著,该井滑动钻进摩阻小于10kN,未出现明显的“托压”现象,并从现场验证了液体润滑剂最佳加量应小于3％.S4井现场试验表明,优化后钻井液技术措施效果显著,钻井过程无复杂事故发生,钻井周期缩短至57d.