1、单家寺油田单 2 块薄层稠油水平井散热数值模拟研究摘 要:本文针对单 2 南馆陶组油层厚度相对较薄、物性较差等原因,导致生产效果较差。通过开展散热规律等方面的研究,为该块水平井注汽参数的优化的确定提供指导,同时也为其它类似区块的开发提供借鉴。 关键词:薄层 稠油油藏 水平井 数值模拟 散热研究 一、引言 2007 年以来,滨南采油厂加大了利用水平井开发薄层、稠油油藏的应用力度,取得了较好的开发效果,使超稠油、薄层等难动用储量实现了有效开发。但由于单 2 南馆陶组油层厚度平均在 3 米左右,渗透率偏低,一般在 30010-3m2 以下(单 2 平 36 渗透率 9010-3m2)储层物性较差、地
2、层吸汽能力差,导致注汽压力高,出口压力平均 19.0MPa左右,注汽质量差;同时,由于油层薄,散热较快,导致开井后产量、温度下降较快,影响了开发效果。为提高产能建设效果,开展了水平井散热规律等方面的研究,为该块稠油水平井注汽参数的优化确定提供指导。 二、模型建立 1、地质建模: 根据单 2 块的现场数据,建立数值模拟地质模型。模型纵向上分为3 层,考虑了顶底盖层的散热影响,节点数为 22213=1386 个。数值模拟地质建模利用单 2 块单 2-平 218 井为参考。单 2 块 Ng 下 24 油藏类型为断块层状稠油油藏,地面原油密度 0.98099g/cm3,地面原油粘度(50脱气)3535
3、5709mPa?s,含硫量 0.58%,凝固点 916,含蜡1.85%,胶质 22.87%;地层水总矿化度 1500017000mg/L,地层水型为CaCl2 型。层温度 56,原始地层压力 10.5MPa,属常温常压系统,单2-平 218 井设计区在纯油区内 2、水平井蒸汽吞吐散热研究 根据以上建立的地质模型,进行了水平井蒸汽吞吐过程中散热规律的研究。选用的单 2-平 218 井的地质参数为建模原型,水平井水平段长度为 150m,蒸汽注入速度为 240t/d,油层有效厚度为 4m,利用数值模拟技术,研究注汽量为 4000t 时的蒸汽吞吐散热规律研究。 从不同生产阶段的温度场分布来看,蒸汽吞吐
4、周期的前一段时间,散热较快。相比于焖井刚结束时候的温度场,生产一个月后,加热的范围没有明显变化,但是井底及地层温度下降很快,井筒周围温度由 300以上下降到 200,这说明吞吐转周前期,井口产出液温度较高,而且刚开始生产时吞出来的回采水较多,带出来了较多的热量。从第二个月生产开始,到第三个月,井底的温度下降幅度比第一个月下降幅度要小,但是蒸汽加热的范围却开始减小,这说明这个时期远端的加热的原油开始有了流动能力,逐渐的向井底流动,将热量带了过来,并随着原油的采出带到井口,这个时期也是采油量较高的一个时间段,因此从第二个月开始加热的范围开始明显开始缩小。到吞吐结束,也就是六个月后,加热半径明显变小
5、,集中在井底周围,而且井底温度也只有 100左右。 3、不同原油粘度水平井蒸汽吞吐散热研究 根据以上建立的地质模型,分别选取地层温度下粘度分别为4000mPa.s、6000mPa.s、8000mPa.s 时的蒸汽吞吐散热规律研究,并对参数进行优化。模型采用的参数依然为单 2-平 218 井的地质参数,水平井水平段长度为 150m,蒸汽注入速度为 240t/d,油层有效厚度为 4m,周期注入量为 4000t。 通过不同原油粘度条件下注汽量的优选过程分析,在地质条件等一致的情况下,随着原油粘度的升高,周期最优注入量是逐渐增大的,而且在注汽量较小的情况下,随着注汽量的增加,粘度大的原油周期产油量的增
6、加幅度也较大,因此,在优选周期注汽量的时候,高粘度的原油应适当增加其注汽量。 4、不同油层厚度下水平井蒸汽吞吐散热研究 根据以上建立的地质模型,分别选取油层厚度为 4m、6m、8m 时的蒸汽吞吐散热规律研究,并对参数进行优化。模型采用的参数依然为单 2-平 218 井的地质参数,水平井水平段长度为 150m,蒸汽注入速度为240t/d,周期注入量为 4000t。 从模拟情况以看出,随着油层厚度的增加,底部的加热范围明显减小,说明随着油层厚度增加,蒸汽超覆现象越明显,尽管水平井已经布置在了油层的中下部位,但是油层的中上部为还是优先得到了加热,而底部位的油层加热范围明显变小。 利用热采模型模拟了蒸
7、汽干度 0.6 时,注入量分别为2000t、3000t、4000t、5000t、6000t 时蒸汽吞吐一个周期的开采效果。对于不同油层厚度的油藏,蒸汽注入量越大,加热范围越大,波及原油体积也就越大,但是注入量过高,油汽比就会下降,经济上不利。因此,对于油层厚度为 4m 的油藏,周期蒸汽注入量选择 3800-4000t;对于油层厚度为 6m 的油藏,周期注汽量选择 4500t;对于油层厚度为 8m 的油藏,水平井蒸汽吞吐周期注汽量选择 5000t。 5、不同水平段长度蒸汽吞吐散热研究 根据以上建立的地质模型,分别选取水平井水平段长度为100m、150m、200m 时的蒸汽吞吐散热规律研究,并对参
8、数进行优化。模型采用的参数依然为单 2-平 218 井的地质参数,油层厚度为 4m,蒸汽注入速度为 240t/d,周期注入量为 4000t。 随着水平段长度的增加,顶层的热损失明显减小。水平段长度为100m 时,相比于 150m 水平段和 200m 水平段长度,由于注汽量一样,而100m 水平段长度在吸气的横向上较短,因此在纵向上的超覆现象就越严重,导致顶层散热量高于水平段较长的井。 利用热采模型模拟了蒸汽干度 0.6 时,注入量分别为2000t、3000t、4000t、5000t、6000t 时蒸汽吞吐一个周期的开采效果。 随着水平段长度的增加,在相同注汽量的情况下,周期产油量有较大的提高,
9、因此,应该尽量增加水平段的长度,提高水平井蒸汽吞吐的开采效果。对于水平段长度为 100m 的井,周期注汽量选择 3500t-4000t;对于水平井段长为 150m 的吞吐井,周期蒸汽注入量选择 4000t;对于水平井段长为 200m 的吞吐井,周期蒸汽注入量选择 4500t。 三、结论 1、通过数值模拟计算,水平井蒸汽吞吐过程中,顶层有盖层的情况下,热量散失不严重,而且由于蒸汽超覆的作用,油层的中上部得到更好的加热;而在生产过程中,前一个月带出的热量较多,油层温度下降较快,第二个月开始加热的范围开始缩小。 2、通过不同原油粘度下水平井蒸汽吞吐散热规律研究得出,随着原油粘度的增加,在相同注汽量的情况下,蒸汽加热范围会减小,周期产油量也降低。周期注汽量优选上,粘度越大的油藏,需要更大的注汽量保证开采效果。 3、对不同油层厚度的水平井蒸汽吞吐研究结果表明,随着厚度的增加,顶层的散热情况也逐渐减小,蒸汽加热半径有所减小,但是加热体积增加,周期产油量增大。 4、水平井水平段长度越大,蒸汽吞吐过程中热量扩散越充分,顶层的热损失越小,周期产油量也越大。 5、在现场实施过程中,通过研究分析可以较好的调整注入参数,取得较好的效果。 参考文献 1张义堂等编著.热力采油提高采收率技术M.石油工业出版社,2006 2孙树强.薄层稠油油藏开采技术研究D.中国石油大学 2007