专利名称：用于估计sagd过程特性的方法
技术领域：
本发明涉及水平井中的热激采油，S卩，涉及用于估计蒸汽辅助重力泄油(Steam Assisted Gravity Drainage, SAGD)过程特性、例如沿着注入井的蒸汽流量、蒸汽腔宽度、 油和水入流分布特性(profile)的方法。
背景技术：
在全世界中，重油和浙青为常规石油资源的两倍以上。重油和浙青开采是一项复杂的过程，该过程需要针对特定的条件建造的产品和设备，这是因为这些流体在储层条件下粘度极其高(高达1500000厘泊)。重油和浙青粘度随温度增大明显降低，且热采方法看起来是最有希望的方法。蒸汽辅助重力泄油(SAGD)与其他热采方法相比具有多个优点。通常这种方法的实施需要至少一对上下布置的平行水平井，所述平行水平井接近储层的底部钻探。上井， “注入井”用于注入蒸汽，下井，“生产井”用于产油。SAGD提供了较高的产率、更好的储层开采、降低的水处理成本和蒸汽油比(Steam to Oil Ratio, SOR)的显著降低。使SAGD生产阶段明显变复杂的多种问题中的一种问题是蒸汽穿透到生产井的可能性。为了应对该问题，生产过程基于井下压力和温度(P/T)监测而需要复杂的操作技术。Ρ/τ监测数据本身并不提供生产井入流分布特性、可能的蒸汽穿透和蒸汽穿透区的位置方面的信息。Ρ/τ测量结果的解释需要全比例3D SA⑶模拟，而全比例3D SA⑶模拟不能提供实时的响应。简化的SAGD模型(例如，参看作者Reis L. C.于1992年发表的文章 "A steam Assisted Gravity Drainage Model for Tar Sands，，，Linear Geometry, JCPT, Vol. 13,No. 10，p. 14.)可用作SAGD 3D模拟的一种替代方案，但现有的SAGD简化模型没有考虑在SAGD生产阶段中向储层和覆岩层的瞬时热传递，且没有考虑地层中的水的存在。因此，基于这些模型的P/T解释提供了估计过高的产油率(没有显示出产油率随着时间的降低)，且不能给出产水量的估计，因此，没有提供有关SOR的信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速、准确、高效的用于评估SAGD过程特性、例如沿着注入井的蒸汽流率、蒸汽腔宽度、油和水入流分布特性的方法。该方法包括以下步骤测量沿着注入井的温度以及注入井的入口处的蒸汽干度 (steam quality)和注入速率；通过使用获得的数据估计压力分布特性；通过使用获得的压力分布特性和注入速率并结合用于井眼中的压力损失和注入井管道和环空之间的热交换的ID注入井模型估计蒸汽注入分布特性；使用获得的蒸汽注入分布特性作为一组2D横截面SAGD分析模型的输入参数，所述2D横截面SAGD分析模型考虑到了储层和覆岩层性能对生产参数和SAGD特征的影响；以及基于用于凝结蒸汽的能量守恒定律并考虑到向着储层和覆岩层的热损失和进而的随时间变化的流体产率来估计SAGD过程特性。SAGD分析模型使用获得的数学解答方法求解，且能够在SAGD生产阶段中在不同的时间确定蒸汽腔几
3何特征和产油率、产水率。在本发明的一个实施例中，沿着注入井的温度通过分布布置的温度传感器测量。
图1示出了蒸汽腔几何特征，其中，qs是蒸汽注入速率，Qw是产水量，Q0是产油率， h是蒸汽腔高度，dh是所述蒸汽腔的底部与生产井之间的距离，1-蒸汽腔，2-注入井，3-生产井。图2示出了通过使用瞬时产油率作为参数利用数字模拟结果对模型的评估1-数字模拟、2-开发的分析模型，3-Butler分析模型。图3示出了利用用于蒸汽腔宽度参数的数字模拟结果对模型的评估1-开发的分析模型，2-数字模拟。图4示出了使用SAGD模型计算的储层热传导率的影响的估计和通过使用油体积比作为对比参数利用数字模拟结果对该模型的评估1-lW/m/K，2-2ff/m/K, 5_3W/m/K，4-4W/ m/K。图5示出了使用SAGD模型计算的覆岩层热传导率的影响的估计和通过使用油体积比作为对比参数利用数字模拟结果对该模型的评估l-lW/m/K，2-2. lW/m/K，3-5W/m/K。图6示出了应用示例中使用的注入井完井状态1-管道中的蒸汽流(不具有质量交换)，2-环空中的蒸汽流(具有质量交换)。图7示出了沿着井管道和环空的模拟和参考压力分布的比较1-环空中的参考数据，2-管道中的参考数据，3-环空中的模拟分布特性，4-管道中的模拟分布特性。图8示出了蒸汽注入分布特性(注入井的每1米注入的蒸汽量)与参考数据的比较1-注入分布特性参考数据，2-模拟注入分布特性。图9示出了用于产率的分析模型结果与参考数据的比较1-产油率参考数据， 2-产水率参考数据，3-模拟分析模型产油率，4-模拟分析模型产水率。
具体实施例方式本发明提出沿着注入井安装一组温度传感器。蒸汽干度和流动速率测量装置必须也放置在注入井的跟部处。本发明的方法提出对SAGD操作使用过冷(subcool)控制。温度沿着注入井进行测量，蒸汽干度和注入速率在注入井的入口处测量。压力分布特性(对于具有饱和蒸汽的区段来说)通过使用从所提供的装置获得的数据(沿着注入井的温度T(I)、注入速率q、入口 SQ处的蒸汽干度)估计。对于具有饱和蒸汽的区段来说，压力分布特性可通过使用饱和蒸汽的温度与压力之间的关系获得。然后，蒸汽注入分布特性通过使用估计的压力分布特性和注入速率并结合用于井眼中的压力损失(由于摩擦和质量交换)和注入井管道与环空之间的热交换的ID注入井模型测量。该模型的主要假设是-对于生产期，环空与地层之间的热交换值小而可忽略不计，这是因为存在沿着注入井和绕着注入井的高温蒸汽腔；
-管道与环空之间的热传递使得蒸汽干度的值变化；-由于注入井中的摩擦而引起的压力损失取决于通过每个井区段的蒸汽流的量。 摩擦损失导致流动方向上的压力降低。两相流中由于摩擦而引起的压力损失通常比相当的单相流中的压力损失高很多，这是因为蒸汽-液体界面的粗糙度。由于摩擦而引起的压力梯度与局部条件有关，所述局部条件在凝结流中变化。因此，摩擦产生的总压力作用与凝结路径有关。压力分布特性和注入速率与用于压力损失的ID注入井模型相结合使得可解决反演问题(估计蒸汽注入分布特性)。ID注入井模型的示例可参见于"Mechanistic modeling of Gas-Liquid Two-Phase Flow in Pipes “ ， Ovadia Shoham， Society of Petroleum Engineering，2006，57-118，261-303。获得的蒸汽注入分布特性是用于一组2D横截面SAGD分析模型的输入参数，所述 SAGD分析模型考虑到了储层和覆岩层性能对生产参数和SAGD特性的影响。它恰好是可使我们快速地解决反演问题且对于SAGD过程控制来说具有足够的精确度的分析模型。该模型的主参数是油粘度、蒸汽凝结的比热、蒸汽干度、水密度、蒸汽与储层温度之差、储层容积热容量、覆岩层和储层的TC值。所建议的方法基于能量守恒定律和基于用于计算生产出的流体中的油体积比的迭代过程。最后，分析模型给出了生产出的流体中的随时间变化的油比、产率的瞬时和累积值以及关于蒸汽腔的生长的信息。提供的工作流程不仅实时提供了蒸汽腔的生长的信息，而且可预测储层中的未来的蒸汽传播，因此可用于优化SAGD过程。分析模型基于用于凝结蒸汽的能量守恒定律，且考虑流体产率值和向着储层和覆岩层的热损失。该模型的主要假设是-在生产过程中沿着水平井的每个横截面中由于重力而引起的泄油提供了近似恒定的蒸汽腔(Steam Chamber, SC)高度，总产率随时间轻微变化(通过数字模拟证明，热采模拟器，Eclipse Thermal)；-对于生产阶段的近似模拟，我们假设线性SC几何特征(通过数字模拟证明，热采模拟器，Eclipse Thermal，图 1)；-模型的基本等式是能量守恒定律蒸汽凝结功率等于新的SC体积加热所耗费的热功率、通过覆岩层的热损失和在SC边界之前向储层的热损失的总和；-SC体积增大的速率由储层孔隙度、SC中的油饱和度的减小量和产油率确定；-产水率近似等于蒸汽注入速率和储层水排出的速率的总和；恒定蒸汽腔(SC)高度(h)使得总产率q[m7m/s]随时间稍微变化(通过数字模拟证明，热采模拟器，Eclipse Thermal)q(t) = qbg · Ψ (t)(1)其中，Cil3g是以给定过冷值开始生产时的产率，￥(t)是时间函数。总产率是产水率qw(以冷水的m3表示)和产油率q0的总和。q(t) = qff+q0(2)产水率qw(m7m/s)等于蒸汽注入速率qs (以冷水体积表示)加上从储层排出的水以及再减去填充SC中的孔隙容量的蒸汽
权利要求
1.一种用于估计蒸汽辅助重力泄油(SAGD)过程特性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤测量沿着注入井的温度；测量注入井的入口处的蒸汽干度和注入速率；通过使用获得的数据估计压力分布特性；通过使用获得的压力分布特性和注入速率并结合用于井眼中的压力损失和注入井管道和环空之间的热交换的ID注入井模型估计蒸汽注入分布特性；使用获得的蒸汽注入分布特性作为一组2D横截面SAGD分析模型的输入参数，所述 2D横截面SAGD分析模型考虑到了储层和覆岩层性能对生产参数和SAGD特征的影响；以及基于用于凝结蒸汽的能量守恒定律并考虑到向着储层和覆岩层的热损失和进而的随时间变化的流体产率来估计SAGD过程特性。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，温度通过沿着注入井安装的分布布置的温度传感器测量。
全文摘要
本发明涉及水平井中的热激采油，即，涉及用于估计蒸汽辅助重力泄油(SAGD)过程特性的方法。用于估计SAGD过程特性的方法的特征在于包括以下步骤测量沿着注入井的温度；测量注入井的入口处的蒸汽干度和注入速率；通过使用获得的数据估计压力分布特性；通过使用获得的压力分布特性和注入速率并结合用于井眼中的压力损失和注入井管道和环空之间的热交换的1D注入井模型估计蒸汽注入分布特性。获得的蒸汽注入分布特性用作一组2D横截面SAGD分析模型的输入参数，所述2D横截面SAGD分析模型考虑到了储层和覆岩层性能对生产参数和SAGD特征的影响。SAGD过程特性基于用于凝结蒸汽的能量守恒定律并考虑到向着储层和覆岩层的热损失和进而的随时间变化的流体产率估计。
文档编号E21B43/24GK102272418SQ200880132642
公开日2011年12月7日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者D·V·克列明, D·V·鲁坚科, V·P·皮缅诺夫 申请人:普拉德研究及开发股份有限公司