The Calculation of Heating Radius and Determination of Parameters in Heavy Oil Steam Stimulation

在稠油吞吐过程中,加热半径是热采中的重要指标,对注汽参数和生产制度起到了指导性作用。运用能量守恒原理,从热量注入方面考虑了蒸汽相变释放的气化潜热,从热量损失方面考虑井筒热量损失和顶底盖层热量损失,最终得到了新的加热半径计算公式。计算结果表明,加热半径受注汽参数、焖井时间、储层参数等因素影响,并系统阐述了岩层各物性参数的计算及选择方法。最后通过实例验证了该方法的计算值和试井解释出的值较为相符,为现场实际应用提供了可靠的方法。

地热储层岩体粗糙裂隙的热流耦合效应研究

为了解决地热开采涉及复杂的多物理场耦合问题,提高开采效率,本文针对开采过程中的渗流-传热问题以离散元软件3DEC构建岩体粗糙裂隙热-流耦合数值模型。考虑不同三维形貌特征的岩体裂隙,模拟水力开度为19.17μm在不同流速时的水-岩温度变化规律。结果表明:由于裂隙形貌的阻滞作用,粗糙面出水口温度下降较慢,出水口温度有所上升,模型达到稳态所需的时间随流速和对流换热系数的增大而减小。裂隙形貌对流体和岩体温度分布均有影响,粗糙裂隙面的冷锋形态和裂隙面的形貌密切相关。光滑裂隙热突破快于粗糙裂隙,增加裂隙面的粗糙度有助于延长热突破时间。粗糙裂隙面相对于光滑裂隙面的总热量提取率略有提升,流速和对流换热系数的增加显著提高总热量提取率。通过本文研究可以为地热能系统的设计提供重要参数和指导,能够提高地热能开发利用效率。

CO_(2)增强页岩气开采及地质埋存的三维数值模拟

将CO_(2)注入页岩储层中,既可以提高气藏天然气采收率,又可以达到CO_(2)地质埋存的目的,是实现减少碳排放的有效途径之一。页岩储层非均质性强,将CO_(2)注入页岩储层后,储层纵向非均质性对于CO_(2)增强CH_(4)开采效果的影响机理研究还存在不足。为此以四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩储层为对象,以考虑CO_(2)和CH_(4)竞争吸附的热—流—固多场耦合数值模拟方法为基础,建立了页岩非均质储层CO_(2)增强CH_(4)开采及地质埋存一体化三维数值模型,最后通过CO_(2)驱替CH_(4)室内实验结果验证该数值模拟方法的可靠性。研究结果表明:①当注入井所在层位保持不变时,随着开采井埋深增加,各小层内CH_(4)剩余量呈增加趋势,CO_(2)埋存量表现出逐渐减小的趋势;②当开采井所在层位保持不变时,各小层内CH_(4)的剩余量随注入井埋深的增加而减小,各小层内CO_(2)的埋存量随注采井纵向间距的增加而提高;③增加注采井纵向距离能够提高CH_(4)增产量和CO_(2)埋存量。结论认为,页岩对CO_(2)和CH_(4)有较强的竞争吸附特性,相关过程是一个复杂的热—流—固耦合过程,该基础理论模拟研究对注CO_(2)置换CH_(4)提高页岩气采收率并实现碳封存具有现实意义,且研究认识对今后相关技术的现场应用提供了理论支撑。

非供暖季中深层热储自然恢复与蓄热对比分析

中深层岩土热储恢复对地埋管的取热效率至关重要,非供暖季结束时中深层热储温度场呈现不同的衰减程度。主要研究对比分析中深层地埋管运行1个供暖季后在非供暖季埋管周围热储自然恢复与有人为干预的蓄热恢复两种不同恢复情况温度场的变化,利用ANSYS Fluent建立传热模型,基于有限体积法进行求解,并与项目实测数据进行对比验证。通过对比分析两种不同恢复模式在非供暖季结束时热储的温度值,结果表明:非供暖季中深层热储通过自然恢复结束时,热储温度热恢复率最低点为96.81%;进行人为干预的蓄热恢复在非供暖季结束时,热储温度的最高恢复率可以达到158.09%。对比两种不同的热恢复模式在非供暖季结束时温差最大达到10.09℃,温差随深度及径向距离的增加而减小。

特高含水油藏剩余油分布特征与提高采收率新技术

渤海湾盆地胜利油区经过60多年开发,整装、断块油藏已处于特高含水开发阶段,含水率超过90%,稠油油藏进入高轮次吞吐开发阶段,整体采出程度不到40%,仍有大幅度提高采收率的潜力,需要攻关进一步提高采收率技术。针对整装油藏特高含水后期高耗水层带发育、低效水循环严重,断块油藏剩余油分布差异大、有效动用难度大,深层、薄层超稠油注汽难、热损失大,有碱复合驱油体系结垢严重,聚合物驱后油藏动态非均质性更强、剩余油更加分散以及特高含水后期套损井多、出砂加剧、精细分层注采要求高等难题,明确地质及剩余油分布特征,深化驱油机制认识,围绕整装油藏经济有效开发、断块油藏高效均衡开发、稠油油藏转方式开发、高温高盐油藏化学驱开发开展技术攻关,形成整装油藏精细流场调控技术、复杂断块油藏立体开发技术、稠油油藏热复合驱提高采收率技术、高温高盐油藏化学驱技术、特高含水期主导采油工程技术等特高含水油田提高采收率技术系列,开辟先导试验区,取得显著开发效果,实现工业化应用,支撑胜利油区持续稳产。

关中地区中深层同轴套管换热器换热能力及提升措施研究

同轴套管换热器是实现中深层地热能井下高效取热技术之一,其换热能力对地热系统的可持续开发至关重要。以关中地区为例,考虑地层不均匀性建立中深层地热井同轴套管传热计算模型,研究注入温度、注入流量、埋管深度等因素对其取热性能的影响,探讨间歇开采工况下注入温度和注入流量对热储层温度恢复的影响。结果表明:随着注入流量增加,出口流体温度下降,但整个系统的取热功率提高;当注入温度较高时,可有效提高出口流体温度,但系统取热功率降幅较大;随着地层深度增加,出口流体温度和取热功率逐渐上升;减小内管管径,增加外管管径,可有效提高出口流体温度和取热功率;热储层温度恢复能力随注入流量和注入温度的升高而提高;通过降低内管导热系数或选用双内管结构可以降低内管流体沿程温度损失,提高系统的出口流体温度。

碳酸盐岩热储抽灌井光纤测温及地温变化研究

碳酸盐岩热储层具有地热资源丰富、开采条件好、单井涌水量大等特点,是中深层地热资源开发利用的主要热储层之一。在地热长期开采、尾水回灌过程中,既要保持抽灌井之间的水力联系,又要避免热突破的发生,对抽灌井热储层温度长期监测和热源分析计算,是地热资源可持续开发利用的重要课题。文章介绍了抽灌井分布式光纤测温技术,监测了碳酸盐岩热储抽水回灌对地温的影响,根据监测数据分析、计算了热储温度恢复的热源及热量。研究结果表明:受抽灌井间距较小和碳酸盐岩热储优势通道的影响,供暖后第6天,抽水井热储温度明显下降,平均降幅1.6℃,抽灌井产生了热突破;因长期大量低温尾水回灌,第二个供暖季之前回灌井热储温度未能恢复到初始温度,抽水井温度基本恢复;经分析计算,储层热量恢复的主要来源为地热水对流聚热,其次为高温储层、地热水传导聚热。基于该研究结果,在大规模回灌条件下,回灌井温度降低,抽灌井发生热突破是必然的发展趋势,深入开展抽灌井合理井距研究、防止短时间内发生热突破,对促进地热资源可持续开发利用是非常必要的。

普通稠油油藏多元热流体驱提高采收率实验研究

为了提高普通稠油热采效果,采用天然岩心填砂管模型,在室内开展蒸汽驱、CO_(2)+N_(2)驱、蒸汽+CO_(2)驱、蒸汽+N_(2)驱、蒸汽+CO_(2)+N_(2)驱实验研究。结果表明:在常规水驱至含水90%后,蒸汽+CO_(2)+N_(2)驱出口剩余温度最高,达到88℃,蒸汽驱剩余温度最低,仅为54℃;蒸汽+CO_(2)+N_(2)驱、蒸汽+N_(2)驱的地层压力保持水平最高,分别为80.3%、78.4%;N_(2)+CO_(2)驱的气油比上升最快,在注入量为2.5 PV时达到2000 m^(3)/m^(3),蒸汽驱的气油比上升最慢,在注入量达到4.52 PV时达到2000 m^(3)/m^(3);蒸汽+CO_(2)+N_(2)驱的驱油效果最好,采收率达到68.31%,比常规水驱高29.76%,而CO_(2)+N_(2)驱最低,仅比常规水驱高7.09%。

海上多元热流体吞吐合理注采参数优化研究

多元热流体吞吐技术在渤海油田开展稠油热采先导试验以来取得了较好的开发效果,但开发过程中出现的气窜问题较为严重影响了油田的生产。为了降低气窜的影响,本文从注采参数优化角度出发,通过建立海上典型井组模型,应用数值模拟对注入方式、气水比、注汽强度等关键注采参数进行优化,得到了最优结果。对比目前设计方案,同时结合现有多元热流体装置参数性能,得到了较优的注采参数推荐值,为后续多元热流体吞吐方案设计提供一定的指导和借鉴。

蒸汽吞吐后期近井地带储层的变化及其对油田开发效果的影响

针对蒸汽吞吐超过5～6个周期之后稠油油藏开发效果明显变差的问题,以距原开发井仅13m的侧钻取心井为依据,研究了近井地带储层性质变化规律及其对开发效果的影响。结果表明:在开发后期,近井地带储层及流体性质变化较大,颗粒溶蚀破碎现象严重,超大管状孔发育;油层动用程度高,含油饱和度接近甚至低于实验室确定的残余油饱和度;存在不可逆的沥青积淀现象。近井地带储层性质的一系列变化是造成钻井液漏失、固井质量差、油层污染严重并最终导致加密调整井开发效果不佳的主要原因,近井地带存水量的增加降低了吞吐后期的热效率;高渗透性大孔道使蒸汽在储层中发生窜流;原油中的硫化物在高温蒸汽作用下所发生的脱硫反应使热采稠油管柱严重腐蚀。虽然近井地带储层性质的一系列变化会对开发效果造成不利影响,但是孔隙结构的改善及亲水性的增强对于提高采收率也具有一定的积极作用。

水淹对三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)存活和恢复生长的影响

植物在水淹后的存活和恢复生长状况可以衡量其对水淹的耐受能力,为了解三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata Franch.)的水淹耐受能力,研究了长期水淹条件下秋华柳植株的存活和恢复生长状况。实验设置了3个水淹深度:对照,水淹根部(植株置于水中,仅地下部分被淹没)和水淹2m(植株置于水中,顶部距水面2m),6个水淹时间:20d,40d,60d,90d,120d和180d。研究结果表明:(1)水淹对秋华柳植株存活率的影响较小。水淹根部处理的植株在水淹180d后,存活率仍为100%,水淹2m处理的植株在水淹120d后,存活率也为100%,直到180d后,存活率才下降为0。(2)水淹后,秋华柳植株仍然可以进行恢复生长,表现出很强的恢复生长能力,但因水淹处理的不同,其恢复生长存在差异。随着水淹时间的延长,秋华柳植株出水后到开始恢复生长之前所需的时间增加,但所有水淹处理的植株在水淹结束后一周内都可以开始恢复生长。在相同水淹时间处理下,水淹处理的秋华柳植株在恢复生长期间的相对生长速率都高于对照植株,水淹40d,60d,90d后,水淹2m的秋华柳植株分别比对照植株高57.8%,143.4%,130.4%。水淹结束时,秋华柳地上部分生物量随水淹深度的不同而不同,水淹根部处理的植株几乎与对照植株无显著差异,水淹2m处理的植株都低于对照植株。水淹结束后,不同处理的秋华柳植株生长2个月后的地上部分生物量与其在水淹结束时不同处理植株地上部分生物量的变化趋势相似。本研究表明,秋华柳在长时间的水淹后具有很高的存活率,并可以进行很好的恢复生长,表现出较强的水淹耐受能力,可以考虑将其应用于三峡库区消落区的植被构建。

蒸汽吞吐井合理焖井时间的理论依据

通过能量平衡关系建立了蒸汽吞吐井合理焖井时间的理论模型。对比计算表明 ,前周期的剩余热量对焖井时间的影响较小 ;注汽参数是影响焖井时间的主要因素 ,随着注汽量和蒸汽干度增加 ,焖井时间逐渐增加 ;在相同注汽条件下 ,水平井的有效加热范围较大 ,焖井时间也相对增加。对于一般的蒸汽吞吐注汽条件 ,直井焖井时间为 3～ 5d ,而水平井焖井时间为 5～ 7d ,与矿场经验值相吻合。

稠油热采油藏经济开发模式研究

油田开发的市场化决定了油藏经济开发模式研究的必要性。经济开发决策因子研究是在不同油价下 ,根据极限油汽比与产油量的关系 ,确定出经济极限油汽比、单井经济界限日产油量等参数。对二连油田吉 32断块经济开发决策因子的研究结果表明 ,随着油价和产油量的增加 ,极限油汽比逐渐降低 ,但降低幅度逐渐减小 ;在高产油量条件下 ,极限油汽比对油价的敏感程度相对于低产油量条件下较小 ;考虑经济因素 ,油田最终采收率与油价有关。在油藏数值模拟研究的基础上 ,进行了吉 32断块合理转换开采方式的研究 ,认为间歇注汽为优选转换开采方式 ,预测最终采收率可比一直采用吞吐方式提高 3%左右。图 3表 3参 7(侯健摘 )

长期完全水淹对4种三峡库区岸生植物存活及恢复生长的影响

地瓜藤(Ficus tikoua)、荻(Triarrhena sacchariflora)、牛鞭草(Hemarthria altissima)和狗牙根(Cynodon dactylon)是三峡库区常见的岸生植物,自然分布于河岸带不同垂直高程的地段。为了明确它们在成库后"三峡库区消落区"长期完全水淹条件下的存活和生长情况,实验设置对照(不进行水淹,常规供水管理)和完全水淹两个处理,30、60、90、120、150和180d6个水淹时间水平,研究了4种植物在完全水淹条件下的存活、生物量变化和恢复生长。结果发现:1)4种植物在完全水淹条件下的存活率与其在河岸带上的垂直分布高程密切相关。分布于距江面高程较高的河岸段的地瓜藤植株,在全淹30d后就全部死亡;分布在中高程河岸段的荻在全淹150和180d后全部死亡;可以分布于低高程河岸段的牛鞭草和狗牙根,淹没180d后存活率分别为90%和100%。2)全淹抑制了荻、牛鞭草和狗牙根的生长,总生物量增量显著低于对照植株。与水淹0d相比,全淹处理植株的地上部分生物量显著降低,荻在全淹60和120d后,地下部分生物量显著降低,但牛鞭草和狗牙根的地下部分生物量与水淹0d水平相比无显著差异。3)水淹处理结束后,存活的荻、牛鞭草和狗牙根植株都能很好地恢复生长。在恢复生长过程中,全淹30、60和90d后,荻、牛鞭草和狗牙根植株的总分枝长相对生长速率与对照植株无显著差异,全淹120、150和180d后,牛鞭草和狗牙根植株的总分枝长相对生长速率显著高于对照植株。全淹处理的荻、牛鞭草和狗牙根植株的总叶片数相对生长速率始终显著高于对照植株。遭受长期完全水淹后,植株在有限的营养储备条件下,快速产生叶片以迅速积聚光合产物可能是植物更为优化的恢复生长方式。

疏松砂岩稠油油藏热采储层伤害研究

疏松砂岩稠油油藏孔隙度大 ,胶结疏松 ,粘土矿物含量偏高。热采过程中 ,在微粒运移等多种机理的共同作用下容易产生地层伤害 ,造成地层渗透率下降 ,严重影响正常生产。该文以胜利油田的孤东九区、垦东 5 2 1、新滩油田为例 ,从地层伤害机理出发 ,在大量室内试验的基础上 ,研究了注入速度、注入气碱度、温度、浸泡周期及蒸汽凝析液等因素对疏松砂岩油藏造成的地层伤害。针对造成疏松砂岩油藏地层伤害的主要因素 ,提出了防膨及控制注入汽pH值等保护措施 ,为同类油藏的开发提供依据。

浅层稠油热坑道内开采技术

坑道采油技术是稠油开发的一项新技术,主要利用蒸汽辅助重力泄油(SAGD)的原理,通过油砂层下面的巷道系统向油砂层中钻水平井进行热力采油,对开采特浅层、超稠油油藏和进一步提高稠油采收率(可达50%以上)有较好的应用前景。简要介绍了坑道采油技术在国外稠油油田的应用情况,并重点介绍了加拿大阿尔伯达油砂技术研究局利用竖井和坑道进行的UTF采油工艺以及水平井蒸汽辅助重力泄油开采技术,并介绍了与常规稠油开采方法不同的坑道内钻井施工,为国内开发稠油油藏提供了技术借鉴。

热复合化学方法改善极强敏感性稠油油藏开发效果机理

胜利油田极强水敏性稠油油藏主要分布在金家油田,储量在2 000×104 t以上,该类油藏水敏指数在0.9以上,单纯注蒸汽热采开发效果差,无法实现有效动用。笔者针对以上矛盾,开展了热复合化学方法开采技术研究。利用金家油田真实岩心开展了不同驱替方式条件下热复合化学方法岩心驱油效率评价实验,利用X衍射、扫描电镜、铸体薄片、压汞实验研究了蒸汽+高温防膨剂、蒸汽+高效驱油剂、蒸汽+高效驱油剂+高温缩膨剂不同驱替方式下岩心黏土矿物组分变化、黏土在孔喉分布状态、孔喉半径分布规律、驱替效率。研究结果表明,蒸汽+高温驱油剂+高温缩膨剂的热复合化学驱替方式可促进蒙脱石向伊利石的转变,同时溶蚀部分高岭石,大幅度提高油藏孔喉渗流通道,形成大的"热蚯孔",大幅度提高敏感性稠油油藏的渗透率和驱替效率。

考虑热损失的稠油热采三区复合油藏试井模型

常规的稠油热采复合油藏试井模型分析结果与实测曲线拟合效果不佳。因此,根据注蒸汽开采地层温度的分布特点,建立了考虑热损失的三区复合油藏试井模型,推导出了其在Laplace空间的解析解,通过Stehfest数值反演获得了试井样板曲线,并讨论了主要油藏地质和工程参数对样板曲线的影响。分析表明,考虑热损失时,蒸汽区半径对典型曲线的影响很小,过渡区半径主要影响第三平台出现的时间,以及蒸汽区和过渡区半径的差值影响第二平台是否出现;蒸汽区与过渡区的导压系数比主要影响压力导数曲线第二平台之前是否出现波峰;蒸汽区与冷油区的导压系数比主要影响压力导数曲线第三平台之前是否出现波峰。基于热损失的稠油热采三区复合油藏试井分析明显改善了拟合程度,有助于稠油油藏的精细描述。

孤岛油田特高含水期提高采收率技术措施及效果

孤岛油田进入特高含水期后,面临产量递减大、含水上升快和剩余油挖潜难度大等难题,通过应用化学驱和稠油热采技术,使油田采收率大幅度提高,形成了砂岩稠油油藏长期高效开发的技术系列。针对二类油藏油层发育差、原油粘度高的特点,通过深化储层认识、优化注聚合物参数、强化注聚合物全过程动态跟踪治理等措施,单元采收率提高了6%～12%,而且降水增油达到一类油藏效果。针对油水过渡带的稠油油藏,根据其井间剩余油富集、水驱效率低和水侵影响大的特点,实施井网加密、低效水驱转热采和水侵治理等技术,使采收率提高了13.8%。同时,发展了河道砂储层构型和空间剩余油描述技术,配套形成了水平井挖潜提高采收率技术,在后续水驱阶段又提高单元采收率3%～5%,使单元采收率达到55%～60%。

低渗透轻质油油藏热采室内模拟实验研究

针对大庆肇源油田低渗透轻质油油藏特征,采用该油藏油层岩心及原油进行了热采室内模拟实验研究。通过实验分析了热水驱、蒸汽驱对驱油效率的影响,并与常规水驱进行对比。实验结果表明,蒸汽驱开采方式优于热水驱,而热水驱又优于常规水驱;热水驱驱油效率随着注水温度的升高而增加;注汽速度过高将影响驱油效率,而蒸汽温度及干度对驱油效率的影响不明显。