稠油油藏蒸汽吞吐水平井生产动态分析

作者:孙逢瑞;姚约东;李相方;赵林;张逸;邹明; 刊名:断块油气田 上传者:秦勉

【摘要】文中以稠油油藏为研究对象,针对水平井蒸汽吞吐产能计算问题,利用保角变换方法,得到蒸汽运移位置计算公式.再结合拟稳态产能公式及耦合流动矩阵,建立了完整的蒸汽吞吐水平井产能及生产动态参数分析模型,并结合累计产水量曲线对不同生产制度下蒸汽热利用率进行了分析.结果表明:定油量生产条件下,稳产期内井底流压先缓慢下降,后迅速下降;定油量较小时,生产时间延长,随着定油量增加,产能曲线趋近于定压产能曲线,稳产期缩短;生产制度不同,热利用率不同,定油量越大,周期产油量越高.该模型对现场蒸汽吞吐操作、合理选择生产制度、分析生产动态具有指导意义.

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0引言 蒸汽吞吐是稠油开采的重要而成熟的技术手段[13]。目前国内外对于蒸汽吞吐相关技术研究较多,但水平井产能计算方法只是简单地根据直井产能进行转化,较少考虑油藏内渗流规律及水平井导流能力[48],尚未见到有关生产动态分析的详细报道,无法指导矿场蒸汽吞吐井动态分析。 本文通过保角变换对蒸汽运移位置进行研究,得到蒸汽吞吐水平段沿程加热半径计算模型,结合油藏内渗流与水平井筒内管流的耦合流动矩阵,建立了完整的蒸汽吞吐水平井生产动态分析模型,对优选生产 制度具有一定指导意义。 1数学模型的建立 1.1模型基本假设 1)忽略油层非均质性;2)热区层内渗流满足达西定律;3)油与过热蒸汽之间无质量交换;4)忽略井筒表皮系数;5)忽略生产过程井筒内流体沿程热损失。 1.2水平段沿程吸汽量分布模型 将水平段井筒离散为段,水平井筒内动量方程等源自参考文献[3],基于Williams等[9]提出的吸汽量与压差关系,蒸汽到达的位置可通过保角变换求得,对两相流一维渗流场作保角变换: 式中:为变换平面上的复变函数;x和y分别为两相一维渗流场中某点坐标,m;rw为井筒半径,m;为的模;为的辐角,rad。 第i微元段加热半径为 式中:rhi为加热半径,m;xieSwfe为多元热流体驱替前沿距井筒距离,m;Swf为前沿热流体饱和度。 假设焖井结束时热区温度为热水温度,根据体积平衡原理推出热区压力为 式中:p軈为焖井结束时热区平均压力,MPa;pi为油层原始压力,MPa;G为累计注汽量,m3;Bw为地层水体积系数;Noh为热区地质储量,m3;Bo为热区原油体积系数;T軈为热水温度,K;Ti为油层原始温度,K;e为综合热膨胀系数,K-1;Ce为综合压缩系数,MPa-1。 1.3蒸汽吞吐水平井生产阶段耦合流动模型 在任意时间段内,加热区内流动规律服从拟稳态渗流[1011],生产过程热能随着产液、热传导有所损失,油层温度、压力随生产时间不断变化: 流量不变,且流量在每个水平微元段内均匀分布。基于式(5),在第m时间点,计算得第j水平微元段压力为 式中:pmwfj为第m时间点第j微元段井筒流压,MPa;軈pj为第j微元段井筒平均压力,MPa;Nkwj,Nkoj分别为第k时间点第j微元段井筒累计产水量和累计产油量,m3;Mkoh为第k时间点热区地质储量,m3;T軈j为第j微元段井筒对应的热水温度,K;Tkaj为第k时间点第j微元段井筒对应的地层温度,K。 对于流散的水平段井筒,式(6)共有n个,写成矩阵形式为 pwmf1p軈lk=m1eNlkBMwB+oNCokelBoMokhle軈TMlC-eTakleeepwmfj……=p軈j……=k=m1…eNjkBMwB+oNCokejBoMokhjeT軈MjC-eTakjeeepwmfnp軈nk=m1…eNknBMwB+oNCokenBoMokheT軈MnCeTakneee 基于井筒内动量守恒方程[13],得到第j微元段井筒内压降计算式为 其中foh=Cohf Ta=Ti+eT軈-Tie乙V軍re1-12Hmax乙0tpHpdte-12Hmax乙0tpHpdt乙式中:pwj为第j微元段井筒压降,MPa;foh为流体径向 式中:Ta为生产过程中热区温度,K;V軍r为沿井筒径向因热损失导致的热区温度下降的影响因子[12];Hmax为余热[12],kJ;Hp为单位时间产出热[12],kJ/d;tp为生产时间,d。 在生产过程中,随着流体产出,地层压力不断下降,由体积平衡原理,得热区地层微元段压力为 式中:Nw,No分别为累计产水量和累计产油量,m3;M为

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