一种超稠油注蒸汽采油焖井时间的确定方法及计算装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种超稠油注蒸汽采油焖井时间的确定方法，包括以下步骤：计算注汽结束时油层的温场分布、焖井结束时油层的实际温场分布、开井生产时的实际温场与生产时间的关系，考虑原油的流变拐点温度，计算不同焖井时间下，有效加热半径与开井生产时间的关系；计算不同焖井时间下，泄油半径与原油流动时间的关系、油井的最大相对泄油半径和生产时间的关系；确定最佳焖井时间。本发明考虑了超稠油存在流变拐点的特点，考虑地层压力对原油流动的影响，以最大泄油半径和生产时间为原则确定焖井时间，保证了最大产油量。本发明提供的超稠油注蒸汽采油焖井时间的计算装置实施例，可以确定出最佳焖井时间，保证最大产油量。
【专利说明】一种超稠油注蒸汽采油焖井时间的确定方法及计算装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及注蒸汽采油【技术领域】，特别涉及一种超稠油注蒸汽采油焖井时间的确定方法及计算装置。
【背景技术】
[0002]在石油开采技术中，直接从油井中开采出来未加工的石油为原油，它是一种由各种烃类组成的黑褐色或暗绿色黏稠的液态或半固态的可燃物质。虽然原油的基本元素类似，但在不同生产地区和不同地层，从地下开采的天然原油的品种却纷繁众多。各个品种的天然原油的物理性质有很大的差别，例如原油的黏度。黏度是流体粘性的一种量度，是液体在流动时其分子间产生摩擦现象的一种表征。不同品种的原油黏度一般是不同的。其中，稠油是指浙青质和胶质含量较高、黏度较大的原油。根据我国的稠油分类标准，黏度为50毫帕斯卡?秒(mPa ? s)-10000毫帕斯卡?秒(mPa ? s)的属于普通稠油；黏度为10000毫帕斯卡?秒(mPa ? s)-50000毫帕斯卡?秒(mPa ? s)的属于特稠油；黏度大于50000毫帕斯卡?秒(mPa ? s)的原油属于超稠油。
[0003]实践表明，稠油的黏度一般会随着温度的变化发生显著的改变。随着温度的升高，稠油的黏度一般会降低。超稠油往往还存在流变拐点温度，即当油层温度高于某一临界温度时，原油可以流动，当油层温度低于该临界温度时，原油基本不流动。原油基本不流动时，油井产量很可能会迅速下降到零。该临界温度即为流变拐点温度。由于超稠油存在上述所提到的原油黏度会随温度升高而降低的现象，所以对超稠油的开采、输送一般需要利用热力手段来降低超稠油的黏度，例如采用注蒸汽开采技术进行超稠油的开采。
[0004]蒸汽吞吐是一种相对简单和成熟的注蒸汽开采的技术，目前被广泛应用于稠油开采【技术领域】。蒸汽吞吐作业的过程可分为三个阶段:注汽、焖井、回采(即生产)，具体步骤是:注汽，即向油井内注入一定量的蒸汽；然后焖井，即关井一段时间，使蒸汽的热能向油层扩散；最后回采，即开井进行生产。蒸汽吞吐的原理是通过蒸汽加热油层中的原油，使其黏度降低，有效利用蒸汽的热能可以有效地增加油井的采油量。可见，在蒸汽吞吐作业的三个阶段中，焖井这一阶段尤其重要，注蒸汽采油井的焖井时间会直接影响油井采油量。焖井时间过短，热交换或热传导不充分，蒸汽波及的体积小，可流动的原油少；焖井时间过长，油层温度从高温值逐渐冷却降温，注入蒸汽向顶底层的热损失将增加，热能利用率低。如果油井的焖井时间选择的是最佳焖井时间，则可以大幅度提高蒸汽热能的利用率，从而增加油井注蒸汽采油的产油量。
[0005]现阶段对于如何确定超稠油最佳焖井时间的研究较少。在实际生产中，往往都是根据生产的经验值来确定实际生产时的焖井时间，不能保证生产时能得到最大的产油量。
[0006]在文献《应用试井方法确定蒸汽吞吐最佳焖井时间》一文中杨先勇等学者提出了一种确定最佳焖井时间的方法，该方法首先向油层注入一定量的蒸汽，假设在理想情况下，注入蒸汽后的油层可以分为两个区域:蒸汽区和冷油区；建立理想情况下油层中蒸汽区和冷油区的二区数学模型；通过建立的二区复合数学模型对油井中的压力和温度数据进行分析；将蒸汽在加热带消失，全部冷凝成水时的时间确定为最佳焖井时间。上述确定最佳焖井时间的方法，考虑将注入的蒸汽以最大量释放到油层为目标，将蒸汽在加热带消失，全部冷凝成水，且油井内压力稳定时的时间确定为最佳焖井时间，这就使得油井焖井时间过长，油层温度从高温值逐渐冷却降温，造成热量大量损失，降低了蒸汽热能的利用率，实际生产时不能保证最大产油量。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种超稠油注蒸汽采油最佳焖井时间的确定方法及计算装置，以确定出最佳焖井时间。
[0008]本发明提供一种超稠油注蒸汽采油焖井时间的确定方法，包括以下步骤:
[0009]S1:计算装置计算注汽结束时油层的第一温场分布；
[0010]S2:计算装置计算焖井期间顶底层总散失热量，根据所述焖井期间顶底层总散失热量计算顶底层散失热量造成的温度下降速率；
[0011]S3:计算装置根据S2中顶底层散失热量造成的温度下降速率和第一温场分布计算不同焖井时间下，焖井结束时的实际第二温场分布；
[0012]S4:计算装置计算开井生产过程中产液带出热量产生的温度影响；
[0013]S5:计算装置根据S2中顶底层散失热量造成的温度下降速率、第二温场分布和S4中产液带出热量产生的温度影响，计算不同焖井时间下，开井生产过程中的实际温场与生产时间的第一关系；
[0014]S6:计算 装置获取原油的流变拐点温度，根据第一关系得到不同焖井时间下，有效加热半径与开井生产时间的第二关系；
[0015]S7:计算装置根据油井中地层压力影响，计算不同焖井时间下，油井的泄油半径与原油流动时间的第三关系；
[0016]S8:计算装置根据第二关系和第三关系，计算不同焖井时间下，油井的最大相对泄油半径和生产时间的第四关系；
[0017]S9:计算装置根据第四关系，以最大泄油半径和最大生产时间为原则，确定最佳焖井时间，并将所述最佳焖井时间显示出来或传输至生产控制中心。
[0018]所述S6中流变拐点温度根据统计资料来获得。
[0019]所述S7中根据油井中地层压力影响，计算不同焖井时间下，油井的泄油半径与原油流动时间的第三关系，包括:
[0020]先根据公式9
【权利要求】
1.一种超稠油注蒸汽采油焖井时间的确定方法，其特征在于，包括以下步骤: S1:计算装置计算注汽结束时油层的第一温场分布； 52:计算装置计算焖井期间顶底层总散失热量，根据所述焖井期间顶底层总散失热量计算顶底层散失热量造成的温度下降速率； 53:计算装置根据S2中顶底层散失热量造成的温度下降速率和第一温场分布计算不同焖井时间下，焖井结束时的实际第二温场分布； 54:计算装置计算开井生产过程中产液带出热量产生的温度影响； 55:计算装置根据S2中顶底层散失热量造成的温度下降速率、第二温场分布和S4中产液带出热量产生的温度影响，计算不同焖井时间下，开井生产过程中的实际温场与生产时间的第一关系； 56:计算装置获取原油的流变拐点温度，根据第一关系得到不同焖井时间下，有效加热半径与开井生产时间的第二关系； S7:计算装置根据油井中地层压力影响，计算不同焖井时间下，油井的泄油半径与原油流动时间的第二关系； 58:计算装置根据第二关系和第三关系，计算不同焖井时间下，油井的最大相对泄油半径和生产时间的第四关系； 59:计算装置根据第四关系，以最大泄油半径和最大生产时间为原则，确定最佳焖井时间，并将所述最佳焖井时间显示出来或传输至生产控制中心。
2.如权利要求1所述的一种超稠油注蒸汽采油焖井时间的确定方法，其特征在于，所述S6中流变拐点温度根据统计资料来获得。
3.如权利要求1所述的一种超稠油注蒸汽采油焖井时间的确定方法，其特征在于，所述S7中根据油井中地层压力影响，计算不同焖井时间下，油井的泄油半径与原油流动时间的第三关系，包括:
先根据公式
4.如权利要求1所述的一种超稠油注蒸汽采油焖井时间的确定方法，其特征在于，所述S8中根据第二关系和第三关系，计算不同焖井时间下，油井的最大相对泄油半径和生产时间的第四关系，包括: 对于每一个焖井时间下，在一个正交的坐标轴上分别用两条曲线表示S6中建立的第二关系和S7中建立的第三关系，所述坐标轴中，横坐标表示时间，纵坐标表示半径；求得每一个焖井时间对应的坐标轴中两条曲线的交点，将所述交点所对应的半径和时间作为每一个焖井时间下的最大相对泄油半径和生产时间。
5.如权利要求1所述的一种超稠油注蒸汽采油焖井时间的确定方法，其特征在于，所述S9中根据第四关系，以最大泄油半径和最大生产时间为原则，确定最佳焖井时间，并将所述焖井时间显示出来或传输至生产控制中心，包括: 首先，根据第四关系确定出在实际工业生产能力允许的情况下，泄油半径和生产时间都处于较高水平的区间；然后，在上述泄油半径和生产时间都处于较高水平的区间内利用数学求极大值的方法求得生产时间，将该生产时间对应的焖井时间确定为最佳焖井时间，并将所述最佳焖井时间显示出来或传输至生产控制中心。
6.如权利要求1所述的一种超稠油注蒸汽采油焖井时间的确定方法，其特征在于，所述SI中计算注汽结束时油层的第一温场分布是通过劳威尔计算方法得到的，具体包括:
先根据公式
7.如权利要求1所述的一种超稠油注蒸汽采油焖井时间的确定方法，其特征在于，S3中产液带出热量通过查阅同类型井的产液带出热量的统计资料获得。
8.一种确定超稠油注蒸汽采油焖井时间的计算装置，其特征在于，包括第一温场分布计算模块，温度下降速率计算模块，第二温场分布计算模块，产液影响计算模块，第一关系计算模块，第二关系计算模块，第三关系计算模块，第四关系计算模块，确定焖井时间计算模块；其中， 第一温场分布计算模块，用于计算注汽结束时油层的温场分布； 温度下降速率计算模块，用于计算焖井期间顶底层总散失热量，再根据所述焖井期间顶底层总散失热量计算顶底层散失热量造成的温度下降速率； 第二温场分布计算模块，用于根据温度下降速率计算模块中计算所得的焖井期间顶底层散失热量造成的温度下降速率计算不同焖井时间下，焖井结束时的实际温场分布； 产液影响计算模块，用于计算产液带出热量产生的温度影响；第一关系计算模块，用于根据温度下降速率计算模块、第二温场分布计算模块和产液影响模块的计算结果，计算不同焖井时间下，开井生产过程中的实际温场与生产时间的关系; 第二关系计算模块，用于获取原油的流变拐点温度，并根据第一关系模块的计算结果，计算不同焖井时间下，有效加热半径与开井生产时间的关系； 第三关系计算模块，用于根据油井中地层压力，计算焖井时间下，油井的泄油半径与原油流动时间的关系； 第四关系计算模块，用于根据第二关系模块和第三关系模块的计算结果，计算不同焖井时间下，油井的最大相对泄油半径和生产时间的关系； 确定焖井时间计算模块，用于根据第四关系，确定最佳焖井时间，并将所述最佳焖井时间显示出来或传输至生产控制中心。
9.如权利要求8所述的一种确定超稠油注蒸汽采油焖井时间的计算装置，其特征在于，所述第三关系计算模块，包括:产液量计算模块和泄油半径计算模块；其中， 产液量计算模块，用于计算计算产液量和泄油半径的关系； 泄油半径计算模块，用于根据上述产液量和泄油半径的关系计算泄油半径与原油流动时间的关系。
10.如权利要求8所述的一种确定超稠油注蒸汽采油焖井时间的计算装置，其特征在于，所述的确定焖井时间计算模块，包括:确定区间计算模块和求取焖井时间计算模块；其中， 确定区间计算模块，用于计算在生产条件允许的情况下，泄油半径和生产时间都处于较高水平的区间； 求取焖井时间计算模块，用于在上述泄油半径和生产时间都处于较高水平的区间内，计算最佳焖井时间，并将所述最佳焖井时间显示出来或传输至生产控制中心。
11.如权利要求8所述的一种确定超稠油注蒸汽采油焖井时间的计算装置，其特征在于，所述的第一温场分布计算模块，包括:无因次温度计算模块和任意点温度计算模块；其中， 无因次温度计算模块，用于计算油层内任意点处的无因次温度； 任意点温度计算模块，用于根据上述油层内任意点处的无因次温度，计算油层内任意点处的温度值。
【文档编号】E21B43/24GK103590798SQ201310482066
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】邓中先, 杨志祥, 金璐, 乔沐, 黄丽, 何金宝, 沈闽, 王喆 申请人:中国石油天然气股份有限公司