双水平井开发非均质地热储层的热-水动力研究

地热资源是双碳背景下潜力巨大的可再生能源,本研究针对孔隙型地热储层建立了一种井筒-热储中热-水动力耦合模拟的双水平井开发模型。该模型将热储在纵向上划分为渗透率和孔隙度不同的三个小层,每层中的渗透率在对应范围内随机分布,并采用多物理场耦合的方式模拟工作流体的渗流换热过程。结果表明:增大注采水平井之间的间距均不利于采出井温度的保持,模拟条件下注采井在平行和垂直于井筒方向的最优间距分别为1000m和400m;在高渗透层和低渗透层分别布置注入井和采出井可以提高热储整体的开发比例,但是采出井筒温度下降较快,反之采出井筒可以维持较长时间的高温,但是热储整体开发比例很低。

双水平井SAGD汽窜原因分析及对策研究

该文分析了FC油田长期应用双水平井SAGD技术。注汽井与生产井井间汽窜现象频发,导致生产现场调控难度大,影响井组蒸汽腔发育,制约开发效果。该文研究了汽窜井组静态、动态因素,确定了储层非均质性强、预热阶段压差控制不合理、转SAGD生产后sub-cool控制不合理及注采井间轨迹偏移是造成汽窜的主要因素,同时针对不同原因研究针对性对策,有效控制了汽窜井数,提高了双水井SAGD井组的开发效果,对同类油藏开发具有指导意义。

双水平井蒸汽辅助重力泄油注汽井筒关键参数预测模型

依据普通水平井注蒸汽井筒内参数预测模型,结合双油管质量流速耦合计算,推导出SAGD循环预热及生产过程中,不同管柱结构组合条件下注汽井筒内蒸汽流动的质量守恒、能量守恒及动量守恒方程,建立了双油管注汽井井筒沿程参数计算模型。利用该模型对某SAGD注汽井循环预热过程中井筒内沿程温度、压力等参数进行了计算,结果与现场监测结果吻合,证明了模型的准确性。利用该模型计算得出现有管柱结构下SAGD循环预热阶段最低注汽速度为60 t/d,注汽井最大水平段长度为564 m;针对现有管柱结构在SAGD生产过程中为两段式配汽,A点存在段通及点窜风险等缺点,对现有水平段内的长、短油管组合进行了优化,优化后的短油管下入水平段A点后150 m、长油管下入水平段B点,数值模拟结果表明,采用优化后管柱结构组合,在SAGD生产阶段可实现三段式配汽,有效降低了A点段通及点窜风险。

超稠油双水平井蒸汽辅助重力泄油不同开采阶段参数优化

以风城油田浅层超稠油油藏双水平井蒸汽辅助重力泄油(SAGD)先导试验为例,结合跟踪数值模拟研究,依据蒸汽腔操作压力、采注比和蒸汽腔发育特征,将双水平井蒸汽辅助重力泄油启动阶段和生产阶段细分为均匀等压循环、均衡增压循环、转SAGD生产初期、高压生产、稳定生产和衰竭生产等6个阶段,并提出各阶段的转换条件。根据风城油田双水平井蒸汽辅助重力泄油生产实践,对各阶段关键参数进行了优化,可作为同类油藏双水平井蒸汽辅助重力泄油生产方式的技术参考。

非均质油藏双水平井SAGD三维物理模拟

为了改善双水平井SAGD开发过程受储层非均质性影响的问题,利用自主研发的双水平井双管柱结构三维比例物理模型和已有的注蒸汽三维模拟实验系统,研究了油藏非均质性对SAGD蒸汽腔展布的影响规律。研究结果表明:当储层存在平面非均质性时,双水平井SAGD在开发过程中存在蒸汽腔发育不均匀、水平段油藏动用程度较差等现象,影响了SAGD的开采效果;水平井采用双管柱结构可提高水平段油藏动用程度;合理的注采参数、有效的操作压力、较高的蒸汽干度以及稳定的生产井井底饱和温度与实际温度的差值控制均可有效改善开发效果。根据物理模拟实验的结果总结了双水平井SAGD生产各阶段的注采调控方法,将其应用于油田现场取得了较好的开发效果。

浅层超稠油双水平井SAGD立体井网开发模式研究

针对连续油层厚度大、夹层较发育的SAGD开发油藏,提出一种双层SAGD井网、立体交错部署的开发模式,通过数值模拟研究进行验证,并对生产操作参数进行优化。研究结果表明:采用双层SAGD立体井网可有效提高储量利用率和采油速度,减轻夹层对生产带来的不利影响;双层SAGD蒸汽腔呈现出"孤立发育—上升扩展—相互接触—聚并融合"的发育模式,同时具有汽驱辅助和重力泄油双重开采机理;生产后期,蒸汽腔聚并融合后,上部井组继续注汽,更有利于提高开发效果。双层SAGD立体井网已在风城油田Z区块投入现场应用,取得初步效果。该研究对于类似油藏SAGD高效开发具有借鉴和指导意义。

高压环境双水平井SAGD三维物理模拟实验

针对原始地层压力较高且难于在短期内降压的特稠油油藏,为了研究双水平井SAGD在高压环境下的开发效果,利用高温、高压三维物理模拟系统进行了SAGD物理模拟实验,并分析了在原始地层压力较高的特稠油油藏中进行SAGD生产的各项特征。研究结果表明:与低压环境下的SAGD生产过程相比,在高压环境下蒸汽腔发育过程虽然也分为3个阶段,但是蒸汽腔体积小,横向扩展范围有限;生产过程中没有出现稳产阶段,产油速率和油汽比在达到最大值以后迅速降低,大量原油在高含水和低油汽比阶段被产出;生产过程中热损失速率先缓慢、后迅速增加,最后保持稳定,与蒸汽腔发育的3个阶段相对应。根据实验研究结果可知,在高压环境下进行SAGD生产难以取得较为理想的开发效果,低压环境下SAGD开发的采收率远高于高压环境下SAGD的采收率。因此,高压环境下实施SAGD不能有效释放蒸汽潜热从而提高稠油油藏采收率,在能降低油藏压力的条件下,应首先利用适当工艺措施降低油藏平均压力,再实施SAGD开发。

三维实验模拟双水平井联合法开采天然气水合物

为研究联合法开采天然气水合物,在水合物三维实验开采模拟平台中利用双水平井进行降压联合注温水开采水合物实验,得到温度和压力分布、产气、产水、三相饱和度变化与开采方法的传热特性。整个开采过程可以分为自由气释放阶段、静置阶段、降压开采阶段和注热开采阶段。研究结果表明在自由气释放阶段和静置阶段有二次水合物生成。在注热阶段,水合物在降压和注热的协同作用下进行分解。反应釜中的水合物最终被完全分解,并且本研究的能效比高于前人利用垂直井进行降压联合热吞吐分解水合物的能效比,表明利用双水平井进行降压联合注温水是一种有效的分解水合物的方法。

双水平井导向钻井磁测距计算方法

对旋转磁场测距导向系统应用于双水平井导向钻井中的工作原理进行阐述,把旋转磁短节看成旋转的磁偶极子,推导旋转磁短节周围空间远场的磁场分布规律,并在此基础上论证探管记录的轴向磁信号两个振幅最大值之间的距离等于双水平井水平段间距,导出根据探管探测的磁信号计算双水平井水平段相对方位的方法。根据测距导向计算方法,利用旋转磁场测距导向系统可以引导正钻井沿着与已钻井水平段平行的路径钻进。

磁导向技术在SAGD双水平井轨迹精细控制中的应用

随着对稠油/超稠油油藏的开发力度越来越大,SAGD钻井技术已经成为开发这类油藏的一项前沿技术。SAGD双水平井轨迹精细控制成为这项技术的一个突出问题。MGT磁导向钻井技术能够在不考虑完成井的轨迹绝对误差前提下,根据已完成井的轨迹,对待钻井的轨迹实行闭环控制,以有效的减小轨迹误差,达到设计要求。MGT磁导向系统对SAGD双水平井轨迹的精确测量、控制技术,是在传统井眼轨迹测量、控制技术基础上的延伸与发展。这项技术具有性能可靠、高效率等特点,达到了商业化应用的模式。

非均质超稠油油藏双水平井SAGD布井方式研究

超稠油油藏的储层非均质性对SAGD(蒸汽辅助重力泄油)开发效果影响较大,尤其当储层内发育形态各异的夹层时,将对蒸汽腔的发育起到不同程度的阻挡作用,造成蒸汽腔发育迟缓。以国内某油田Z1区块储层特征为基础,通过数值模拟研究了非均质油藏不发育夹层、夹层位于SAGD井对上方以及夹层位于SAGD井对之间这3种情况下的布井方式,详细论述了储层非均质性对SAGD布井的影响,确定了非均质油藏SAGD布井的渗透率下限、夹层闭合度上限,并通过SAGD开发现场跟踪实例对布井方式进行了验证。

SAGD双水平井水平段轨迹质量评价方法

双水平井SAGD技术要求注汽井与生产井的水平段轨迹保持平行。如果水平段存在较大轨迹偏差,注采井间的热连通较为困难,增加循环预热时间,影响SAGD井组的生产效果。为定量评价该类型井组的井眼轨迹质量,首次提出可用于表征SAGD双水平井井眼轨迹质量的4个新概念:生产井靶区钻遇率、注汽井垂直距离合格率、注汽井水平偏距合格率和双水平井平行度。根据双水平井间的空间几何关系并考虑靶区误差允许范围,推导出上述概念的解析计算模型。实例分析表明这几种合格率可以定量化评价SAGD双水平井的水平段轨迹质量的优劣等级,与轨迹图形反映情况较为吻合。

双水平井电磁测距径向距离计算方法

基于旋转磁场测距(RMRS)的基本理论与方法,在考虑磁源尺寸的条件下,首先推导出旋转磁源周围空间磁场分布规律,然后根据磁信号的轴向分量推导出双水井径向距离的计算方法,最后在此基础上通过仿真和实验提出了磁偶极子模型成立的前提条件。研究表明,探管与磁源的距离大于10倍磁源尺寸时,磁偶极子模型是适用于RMRS系统的;探管与磁源的距离小于10倍磁源尺寸时,径向距离的计算方法能够确定注汽井和生产井的水平段间距,对双水平井导向钻井磁测距计算方法作了进一步完善,为此导向仪器的研究提供了理论参考。

辽河油区超稠油双水平井SAGD技术研究

超稠油蒸汽吞吐开采,存在周期生产时间短,周期产油量低,油汽比低的问题,吞吐采收率一般低于25%。对辽河油区曙一区杜84块超稠油产能接替研究表明,双水平井SAGD技术能较好地应用于该块超稠油开发,最终采收率可达45.6%,可以作为超稠油蒸汽吞吐开采后期有效的产能接替技术,具有广阔的应用前景。

双水平井SAGD循环预热阶段调控及认识

准噶尔盆地西北缘的风城油田蕴藏极其丰富的浅层超稠油资源,该油藏具有储量丰度高(519.6×104t/km2)、埋藏浅、地层温度低的特征,原油性质具有黏度高(50℃时13768mPa?s)、凝固点高的特点。该油藏采用常规蒸汽吞吐开采难度大,采收率相对较低。而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,但循环预热机理仍需进一步研究。针对风城油田重32井区超稠油双水平井SAGD开发试验及生产现状,深入研究分析了该井区SAGD循环预热阶段所面临的一系列问题;并以理论结合实际,探讨了双水平井SAGD循环预热阶段现场操作中的一系列优化技术,对双水平井SAGD在循环预热阶段的现场优化操作形成了初步认识。

双水平井SAGD间歇式吞吐强化扩腔技术

强非均质储层条件下,超稠油双水平井SAGD开发中普遍存在注采井间窜扰、水平段动用不均匀、蒸汽腔规模小且扩展缓慢等问题,导致SAGD井组长期处于低产、低效状态。为了改善开发效果,提出双水平井SAGD间歇式吞吐强化扩腔技术策略。以新疆风城油田M区实际井组为例,采用数值模拟对吞吐操作方式、注采参数、转轮时机等关键参数开展了系统研究。研究结果表明,采用注汽井注汽(生产井关井),焖井后生产井采油(注汽井关井)的方式,在合理注采参数条件下,间歇式吞吐能有效改善开发效果,采收率达53.8%。SAGD间歇式吞吐强化扩腔技术主要作用机理为:(1)吞吐期间注汽井高速注入,蒸汽热损失减少;(2)注汽时消除了汽窜和压差影响,有助于扩大蒸汽波及和动用较差区域;(3)注汽期间重力泄油持续进行,建立的液面在开井生产时能有效防止汽窜,实现高效泄油。采用该技术在风城M区开展了2井组试验,措施后日产油水平提高了1.5 t/d,且生产稳定,研究成果为同类油藏改善开发效果提供技术参考。

双水平井随钻磁导向系统井下磁源设计

井下磁源作为双水平井随钻磁导向系统的信号源,是该系统的核心部件之一。基于RMRS磁短节的原理,通过增加单位长度上安装的永磁圆柱体个数,设计了长度更短的井下磁源。利用有限差分法,计算分析了井下磁源和RMRS磁短节对底部钻具组合造斜能力的影响,同时通过试验,对比了井下磁源和RMRS磁短节的磁场强度,并且利用有限元软件,计算分析了井下磁源和RMRS磁短节的机械强度。计算和试验结果表明,与RMRS磁短节相比,在保持磁场强度基本相同的情况下,设计的井下磁源减小了对底部钻具组合造斜能力的影响,更有利于对井眼轨迹的控制。该产品的设计对于双水平井钻井技术的现场应用有重要意义。

双水平井斜井段导向钻井快速磁测距计算方法

双水平井是高效开发重油、油砂和天然气水合物等非常规油气资源的先进井型,具有广阔的应用前景。双水平井斜井段的邻井距离精确测量和精细控制,有助于提高应用蒸汽辅助重力泄油技术开发非常规油气资源的效果。根据TSP-RMRS(two's ensor packages-rotating magnet ranging's ystem)的工作原理,以适用于双水平井水平井段的TSP-RMRS测距算法为基础,提出考虑会聚角和异面夹角影响的TSP-RMRS测距算法。通过模拟试验,分析磁短节到两组传感器的轴向距离、会聚角和异面夹角对计算结果的影响。结果表明当磁短节到两组传感器的轴向距离同时小于等于两组传感器的间距时,磁短节不需要随钻头钻进一定距离,应用TSP-RMRS就可以快速实现双水平井斜井段邻井距离的精确测量。

对Butler双水平井SAGD产量公式的质疑

Butler于1991年提出的双水平井系统注蒸汽开采重质油藏的原理和方法,在我国得到了广泛的重视,在辽河、新疆和胜利等油田的应用已取得了显著成就。然而,Butler提出的蒸汽辅助重力驱动产量公式,因仅考虑了流体的重力辅助驱动作用,而忽视注入压力的主要驱动作用,并在达西定律的应用和数学推导过程方面存在许多问题,因此,得到的产量公式是不正确的和不可靠的。文中对Butler的SAGD产量公式存在的问题进行了分析和讨论,提出了质疑。应用实例表明,Butler SAGD产量公式的结果偏低。

兴Ⅰ组蒸汽辅助重力泄油双水平井蒸汽腔非均匀发育调控技术研究

针对辽河油田杜84块兴Ⅰ组蒸汽辅助重力泄油双水平井蒸汽腔沿水平井长方向上欠均匀发育的问题,应用蒸汽腔发育监测资料及生产数据分析该试验区双水平井蒸汽腔发育状态,观察得出,该井区蒸汽辅助重力泄油试验井汽腔沿水平段发育均衡程度低,主要表现为水平段中前段汽腔发育较好,水平段后端未有效发育。为了改善兴Ⅰ组蒸汽辅助重力泄油试验井组汽腔非均匀发育状况以提高生产效果,分别对蒸汽辅助重力泄油双水平井注采管柱工艺、控液工艺、操作压力以及气液界面控制进行了研究。结果表明,通过改变注采点位置,在生产水平井泵下接尾管和水平段下入衬管,将操作压力控制在3.0~3.5 MPa,以及将蒸汽辅助重力泄油生产阶段的SubCool值控制范围设定为5℃~15℃可以有效地提高杜84块兴Ⅰ组蒸汽辅助重力泄油双水平井组蒸汽腔扩展的均衡性及生产效果。