一种蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法与流程

本发明涉及一种蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法，属于油井开采。

背景技术：

1、目前对于稠油油藏一般采用蒸汽吞吐的方式进行开采，蒸汽吞吐法开采技术中，每一个蒸汽吞吐周期包括注汽、焖井和采油三个阶段。注汽阶段中，将高温蒸汽注入油层，注入时间一般几天到十几天。注汽停止后进入焖井阶段，此时油井处于关井状态，使蒸汽与油层岩石流体充分进行热交换。焖井结束后进入采油阶段，开井进行采油。随着时间的推移和采油的进行，被蒸汽加热的地层温度会逐渐降低，稠油黏度增加，原油采收率和油井日产液量会从开井时的峰值产量逐渐降低。为了提高采收率，需要进入下一周期的蒸汽吞吐施工。经过多轮次的蒸汽吞吐，汽窜、水窜通道发育，热能利用率降低，油田从各个方面需要降低开采成本。稠油热采中，蒸汽注入量、蒸汽费用占比很大，目前蒸汽吞吐采油时，通常按每米油层厚度对应120吨蒸汽的量进行注入，不同蒸汽吞吐周期时设计的蒸汽量等于120×h×(1+15％)n-1，当蒸汽吞吐周期不大于5时，n＝蒸汽吞吐周期，当蒸汽吞吐周期大于5时，n＝5，h为油层厚度，此方法即为传统的蒸汽配注参数设计方法，但是这种方法计算的蒸汽量存在较大误差，造成生产成本较高。

2、为了降低生产成本，亟需开发一种蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法，可以解决目前蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数无法定量化设计进而造成蒸汽注入量过多或者不足的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法所采用的技术方案为：

3、一种蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法，包括以下步骤：采用蒸汽对目标油藏进行蒸汽吞吐，所述蒸汽为过热蒸汽、饱和蒸汽或者湿蒸汽，所述蒸汽的注入量采用以下公式计算得到：

4、

5、式中，m汽表示蒸汽的质量，k为修正系数，t原始表示原始地层温度，t目标表示目标温度，c油表示目标油藏中地下原油的比热容，m油表示蒸汽波及范围内地下原油的质量，c水1表示目标油藏中地层水的比热容，m水表示蒸汽波及范围内地层水的质量，c岩石表示目标油藏中岩石格架的比热容，m岩石表示蒸汽波及范围内岩石格架的质量，c汽表示蒸汽的比热容，t汽表示蒸汽的温度，t饱和表示表示目标油藏油层中部深度地层压力条件下的饱和蒸汽的温度，c水2表示目标油藏油层中部深度地层压力条件下的饱和水的比热容，lv表示目标油藏油层中部深度地层压力条件下的蒸汽冷凝为饱和水时释放的热量，n为与蒸汽吞吐周期有关的参数。

6、本发明的蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法，采用过热蒸汽对目标油藏进行蒸汽吞吐，通过计算确定过热蒸汽的注入量，具有操作简单，结果准确的优点，可以避免目前的蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数无法定量化设计进而造成蒸汽注入量过多或者不足的问题。本发明的蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法，优化空间较大，在多方面调研后，以原有配汽方法为依据，结合地层条件、蒸汽参数以及吞吐周期的不同，通过理论分析，推导出按热能整体平衡为依据的蒸汽配注参数设计方法，在一定程度上可定量化设计蒸汽的配注参数。

7、饱和温度是指液相水和汽相水处于两相平衡状态即饱和状态时的温度，这时，液体水和蒸气的温度相等。物质的饱和温度对应于饱和压力；在水达到饱和温度后，如果加热是在恒定压力下进行，饱和水汽化，在水没有完全汽化之前，含有饱和水的蒸汽称为湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽。蒸汽干度是指每千克湿蒸汽中含有饱和干蒸汽的质量百分数。从液态水加热形成为饱和蒸汽的过程看，液态水在一定压力下加热，吸收热量(显热)，温度升高，变为饱和水，饱和水继续受热时，温度不变，吸收热量(潜热)，由液态变为气态，当液态水全部气化后，形成饱和蒸汽(干饱和蒸汽)，如图1所示。

8、对于温度一定而干度不为1的湿蒸汽而言，压力上升则湿蒸汽迅速转化为热水，压力降低则湿蒸汽的干度上升，若压力持续降低，则湿蒸汽可转化为干蒸汽乃至过热蒸汽。对于稠油油藏注蒸汽开发过程，井底蒸汽干度通常小于1，湿蒸汽从井底向油层深部运动，逐步释放热量(汽化潜热)，干度降低，当单位时间内注入地层的蒸汽所携带的潜热量大于地层吸收的热量时，地层内局部区域的岩石孔隙中将存在湿蒸汽。

9、热焓是表示物质能量的一个状态函数，以空气为例，空气的焓值是指空气中含有的总热量。可以看出，蒸汽的热焓是指蒸汽含有的总热量。当蒸汽注入井下油层后，会在其波及范围内加热岩石孔隙中的地下原油、地层水和岩石格架，理想状态下，当蒸汽注入油层后，由近井地带向远井地带加热孔隙中的地下原油、地层水和岩石格架，在此过程中，蒸汽温度下降，最终变成液态水；地下原油、地层水和岩石骨架吸热，温度升高。理论上，当降温后的蒸汽的温度与地下原油、地层水和岩石骨架升温后的温度相等时，热交换结束。

10、可以理解的是，当蒸汽为过热蒸汽时，t汽＞t饱和；当蒸汽为饱和蒸汽或者湿蒸汽时，t汽＝t饱和。

11、为了保证蒸汽吞吐采油效果，优选地，所述目标油藏为符合蒸汽吞吐开发条件的稠油油藏。

12、可以理解的是，所述目标温度是指地下原油被加热至可以流动时的温度，优选地，所述目标温度为目标油藏中地下原油的粘度不大于2000mpa·s时对应的温度。

13、确认原始地层温度时，有两种方法，一种是利用测温测压资料，另一种是利用目标油藏的温度压力系数，结合油层中深(中部深度)计算确定原始地层温度。

14、为了提高蒸汽配注参数设计的准确性，需要考虑热量损失，可以根据目标油藏的类型对计算得到的蒸汽的注入量进行修正，优选地，当目标油藏为浅薄层油藏时，k＝1.1～1.2；当目标油藏为边水油藏时，k＝1.25～1.3。

15、本发明中，浅薄层油藏是指油层埋深小于800m且油层厚度小于3m的油藏。

16、优选地，当蒸汽吞吐周期不大于5时，n＝蒸汽吞吐周期，当蒸汽吞吐周期大于5时，n＝5。例如，当蒸汽吞吐周期为第1周期时，n＝1，当蒸汽吞吐周期为第6周期时，n＝5。

技术特征：

1.一种蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：采用蒸汽对目标油藏进行蒸汽吞吐，所述蒸汽为过热蒸汽、饱和蒸汽或者湿蒸汽，所述蒸汽的注入量采用以下公式计算得到：

2.如权利要求1所述的蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法，其特征在于，所述目标温度为目标油藏中地下原油的粘度不大于2000mpa·s时对应的温度。

3.如权利要求1所述的蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法，其特征在于，当目标油藏为浅薄层油藏时，k＝1.1～1.2；当目标油藏为边水油藏时，k＝1.25～1.3。

4.如权利要求1所述的蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法，其特征在于，当蒸汽吞吐周期不大于5时，n＝蒸汽吞吐周期，当蒸汽吞吐周期大于5时，n＝5。

技术总结
本发明涉及一种蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法，属于油井开采技术领域。本发明的蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法，采用过热蒸汽对目标油藏进行蒸汽吞吐，通过计算确定过热蒸汽的注入量，具有操作简单，结果准确的优点，可以避免目前的蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数无法定量化设计进而造成蒸汽注入量过多或者不足的问题。本发明的蒸汽吞吐采油中蒸汽配注参数的设计方法，优化空间较大，在多方面调研后，以原有配汽方法为依据，结合地层条件、蒸汽参数以及吞吐周期的不同，通过理论分析，推导出按热能整体平衡为依据的蒸汽配注参数设计方法，在一定程度上可定量化设计蒸汽的配注参数。

技术研发人员：张渴健,程都,杨宽,孙天奇,郜领娣,吴永站
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1