专利名称：水平井注汽方法及系统的制作方法
水平井注汽方法及系统
技术领 域本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及水平井注汽方法及系统。
背景技术：
水平井技术始于20世纪80年代，是一项综合性配套技术，主要用于油田开发中提 高油气产量和油气采收率。随着工业技术的发展和人们对水平井开采技术认识的不断加 深，用水平井开发油田受到了广泛重视，目前水平井开采技术迅速发展并日臻完善，水平井 数量以惊人的速度增长，现场已经将水平井用于稠油油藏的开采。对于稠油水平井的开采， 注蒸汽热采方法仍是一种有效主体工艺。目前水平井稠油开采采用笼统注汽方式，存在以下工程问题一是由于水平井段过长，水平井段注汽不均勻；二是水平井筛管完井，注汽工艺实施困难。
发明内容
本发明实施例提供一种水平井注汽方法，用以实现水平井均勻吸汽，提高稠油水 平井的动用程度，使注汽工艺便于实施，该方法包括对水平井注汽流体的流动规律、水平井井眼轨迹、以及水平井分段注汽的注汽量 和注汽孔面积进行分析；根据分析结果及井温剖面测试曲线，确定水平井注汽管柱中各注汽阀的位置、注 汽量和注汽孔径；根据确定的位置、注汽量和注汽孔径，在所述水平井注汽管柱中设置各注汽阀，并 利用所述水平井注汽管柱进行水平井注汽。本发明实施例还提供一种水平井注汽系统，用以实现水平井均勻吸汽，提高稠油 水平井的动用程度，使注汽工艺便于实施，该系统包括分析模块，用于对水平井注汽流体的流动规律、水平井井眼轨迹、以及水平井分段 注汽的注汽量和注汽孔面积进行分析；确定模块，用于根据分析结果及井温剖面测试曲线，确定水平井注汽管柱中各注 汽阀的位置、注汽量和注汽孔径；注汽模块，用于根据确定的位置、注汽量和注汽孔径，在所述水平井注汽管柱中设 置各注汽阀，并利用所述水平井注汽管柱进行水平井注汽。本发明实施例中，对水平井注汽流体的流动规律、水平井井眼轨迹、以及水平井分 段注汽的注汽量和注汽孔面积进行分析；根据分析结果及井温剖面测试曲线，确定水平井 注汽管柱中各注汽阀的位置、注汽量和注汽孔径；根据确定的位置、注汽量和注汽孔径，在 所述水平井注汽管柱中设置各注汽阀，并利用所述水平井注汽管柱进行水平井注汽；可以 解决现有技术中由于水平井段过长，水平井段注汽不均勻，以及水平井筛管完井，注汽工艺 实施困难的问题，能够实现水平井均勻吸汽，从而提高稠油水平井的动用程度，并使注汽工艺便于实施。 附图说 明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。在附图中
图1为本发明实施例中水平井注汽方法的处理流程图；图2为本发明实施例中注汽阀的一个具体实例的结构示意图；图3为本发明实施例中水平井注汽管柱的一个具体实例的结构示意图；图4为本发明实施例中水平井注汽系统的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发 明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并 不作为对本发明的限定。为了解决现有技术中由于水平井段过长，水平井段注汽不均勻，以及水平井筛管 完井，注汽工艺实施困难的问题，本发明实施例提供一种水平井注汽方法，以实现水平井均 勻吸汽，从而提高稠油水平井的动用程度。如图1所示，本发明实施例中水平井注汽方法的 处理流程可以包括步骤101、对水平井注汽流体的流动规律、水平井井眼轨迹、以及水平井分段注汽 的注汽量和注汽孔面积进行分析；步骤102、根据分析结果及井温剖面测试曲线，确定水平井注汽管柱中各注汽阀的 位置、注汽量和注汽孔径；步骤103、根据确定的位置、注汽量和注汽孔径，在所述水平井注汽管柱中设置各 注汽阀，并利用所述水平井注汽管柱进行水平井注汽。具体实施时，为实现对水平井注汽流体的流动规律进行分析，本发明实施例对水 平井复杂的气液两相流动过程进行分析，具体包括对水平井注汽流体的压力分布规律和干 度分布规律进行分析，从而得出水平井注汽过程中井筒内的相关参数变化。下面详细说明本发明实施例中如何对水平井注汽流体的压力分布规律进行分 析水平井注汽流体在管道中的流动遵循气液两相流动规律，本发明实施例采用贝格 斯-布里尔法来计算井筒中气液两相流体的压降，这样可以得到较好的计算结果。水平井 注汽流体在管道中的压力梯度如下
1--
ρ 其中，ρ为水平井注汽流体的绝对压力，单位为Pa ；ζ为水平井注汽流体的轴向流动距离，单位为m ； P i为水平井注汽流体的液相密度，单位为kg/m3 ； P g为水平井注汽流体 的气相密度，单位为kg/m3 ；氏为持液率，单位为m3/m3 ；g为重力加速度，单位为m/s2 ； θ为管 道与水平方向的夹角，单位为。；λ为水平井注汽流体气液两相流动的沿程阻力系数，无因 次；G为水平井注汽流体的质量流量，单位为kg/s ；ν为水平井注汽流体的流速，单位为m/ s ；Vsg为水平井注汽流体的气相折算速度，单位为m/s ；D为管道直径，单位为m ；A为管道截 面积，单位为m2。上式表明，为了获得水平井注汽流体在管道中的压力梯度，需要确定持液率H1及 沿程阻力系数λ的相关规律。具体实施时，持液率H1可以按如下公式确定H1 ( θ ) = H1 (0) Ψ其中，氏(θ )为管道倾斜角度为θ时的持液率，单位为m3/m3 ；H1(O)为管道水平时的持液率，单位为m3/m3，与水平井注汽流体的流动型态、弗雷 德数&和管道入口的体积含液率E1有关；Ψ为倾斜校正系数，无因次，与管道倾斜角度θ、水平井注汽流体的流动型态、弗 雷德数&、管道入口的体积含液率E1、水平井注汽流体的液相速度准数Nvl和管道的坡度有 关；具体的，倾斜校正系数Ψ与管道倾斜角度θ之间的关系可以按如下公式确定
权利要求
1.一种水平井注汽方法，其特征在于，该方法包括对水平井注汽流体的流动规律、水平井井眼轨迹、以及水平井分段注汽的注汽量和注 汽孔面积进行分析；根据分析结果及井温剖面测试曲线，确定水平井注汽管柱中各注汽阀的位置、注汽量 和注汽孔径；根据确定的位置、注汽量和注汽孔径，在所述水平井注汽管柱中设置各注汽阀，并利用 所述水平井注汽管柱进行水平井注汽。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对水平井注汽流体的流动规律进行分 析，包括对水平井注汽流体的压力分布规律和干度分布规律进行分析。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对水平井注汽流体的压力分布规律进 行分析，包括按如下公式分析水平井注汽流体在管道中的压力梯度
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述持液率H1按如下公式确定Η“θ) = H1 (O) Ψ其中，H1(Q)为管道倾斜角度为θ时的持液率；H1 (0)为管道水平时的持液率，与水平井注汽流体的流动型态、弗雷德数&和管道入口 的体积含液率E1有关；Ψ为倾斜校正系数，与管道倾斜角度θ、水平井注汽流体的流动型态、弗雷德数&、管 道入口的体积含液率E1、水平井注汽流体的液相速度准数Nvl和管道的坡度有关。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述沿程阻力系数λ按如下公式确定λ = λ ‘ · es其中，λ'为无滑脱的沿程阻力系数，与无滑脱的雷诺数、水平井注汽流体的液相粘度 和气相粘度有关；s为指数，与管道入口的体积含液率E1和管道倾斜角度为θ时的持液率H1(Q)有关。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对水平井注汽流体的干度分布规律进 行分析，包括根据能量平衡原理及热传导原理对水平井注汽流体的温度进行分析；以及，根据传热原理对水平井注汽流体的传热系数进行分析。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对水平井井眼轨迹进行分析，包括采用数值积分计算方法对水平井井眼轨迹进行分析。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对水平井分段注汽的注汽量和注汽孔 面积进行分析，包括在对水平井分段注汽的注汽量进行分析时，假设每段注汽速度相同； 在对水平井分段注汽的注汽孔面积进行分析时，假设在水平井注汽流体中，气液两相 流体在注汽孔中作分相流动，气相流体为不可压缩流体，气液两相流体的流量系数相同，在 流动过程中不发生附加蒸发，气相流体的截面含气率不变，且当气液两相流体同时流过注 汽孔时气相流体的压差和液相流体的压差相同。
9.一种水平井注汽系统，其特征在于，该系统包括分析模块，用于对水平井注汽流体的流动规律、水平井井眼轨迹、以及水平井分段注汽 的注汽量和注汽孔面积进行分析；确定模块，用于根据分析结果及井温剖面测试曲线，确定水平井注汽管柱中各注汽阀 的位置、注汽量和注汽孔径；注汽模块，用于根据确定的位置、注汽量和注汽孔径，在所述水平井注汽管柱中设置各 注汽阀，并利用所述水平井注汽管柱进行水平井注汽。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述分析模块具体用于 对水平井注汽流体的压力分布规律和干度分布规律进行分析。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述分析模块具体用于 按如下公式分析水平井注汽流体在管道中的压力梯度
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述分析模块具体用于 按如下公式确定所述持液率H1 Η“θ) = H1(O) Ψ其中，H1(Q)为管道倾斜角度为θ时的持液率；H1 (0)为管道水平时的持液率，与水平井注汽流体的流动型态、弗雷德数&和管道入口 的体积含液率E1有关；Ψ为倾斜校正系数，与管道倾斜角度θ、水平井注汽流体的流动型态、弗雷德数&、管 道入口的体积含液率E1、水平井注汽流体的液相速度准数Nvl和管道的坡度有关。
13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述分析模块具体用于 按如下公式确定所述沿程阻力系数λ λ = λ ‘ · es其中，λ'为无滑脱的沿程阻力系数，与无滑脱的雷诺数、水平井注汽流体的液相粘度 和气相粘度有关；S为指数，与管道入口的体积含液率E1和管道倾斜角度为θ时的持液率H1(Q)有关。
14.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述分析模块具体用于 根据能量平衡原理及热传导原理对水平井注汽流体的温度进行分析； 以及，根据传热原理对水平井注汽流体的传热系数进行分析。
15.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述分析模块具体用于 采用数值积分计算方法对水平井井眼轨迹进行分析。
16.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述分析模块具体用于 在对水平井分段注汽的注汽量进行分析时，假设每段注汽速度相同；在对水平井分段注汽的注汽孔面积进行分析时，假设在水平井注汽流体中，气液两相 流体在注汽孔中作分相流动，气相流体为不可压缩流体，气液两相流体的流量系数相同，在 流动过程中不发生附加蒸发，气相流体的截面含气率不变，且当气液两相流体同时流过注 汽孔时气相流体的压差和液相流体的压差相同。
全文摘要
本发明公开了一种水平井注汽方法及系统，其中方法包括对水平井注汽流体的流动规律、水平井井眼轨迹、以及水平井分段注汽的注汽量和注汽孔面积进行分析；根据分析结果及井温剖面测试曲线，确定水平井注汽管柱中各注汽阀的位置、注汽量和注汽孔径；根据确定的位置、注汽量和注汽孔径，在所述水平井注汽管柱中设置各注汽阀，并利用所述水平井注汽管柱进行水平井注汽。本发明可以解决现有技术中由于水平井段过长，水平井段注汽不均匀，以及水平井筛管完井，注汽工艺实施困难的问题，能够实现水平井均匀吸汽，从而提高稠油水平井的动用程度。
文档编号E21B47/06GK102108851SQ20101061636
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者任国恒, 何传兴, 关仲, 刘德铸, 孙守国, 巍凯, 杜晓雪, 杨忠德, 杨淑英, 王显荣, 石在虹, 郭玉强 申请人:中国石油天然气股份有限公司