CN103835687B - 一种sagd井注汽流量控制的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SAGD井注汽流量控制的方法及装置，涉及了一种SAGD井智能控制的应用，其方法包括：通过对井底油温和汽温进行检测，得到井底油汽温度差值；判断所述井底油汽温度差值是否超出预定范围；若所述井底油汽温度差值超出所述预定范围，则对井口注汽流量进行检测，得到井口注汽流量数值；根据所述井口注汽流量数值和井底油汽温度差值，确定井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值；按照所述注汽流量变化值改变所述井口注汽流量，从而使所述井底油汽温度差值到达所述预定范围。通过本发明，能够利用控制Subcool值的方式实现SAGD井的注入蒸汽量的集中管控和智能调节，降低了人力与物力，也提高了油汽比和生产效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种蒸汽辅助重力泄油（SAGD：Steam Assisted Gravity Drainage）井智能控制的应用，特别涉及一种SAGD井注汽流量控制的方法及装置。
背景技术
SAGD是国际开发超稠油的一项前沿技术。其理论最初是基于注水采盐原理，即注入淡水将盐层中固体盐溶解，浓度大的盐溶液由于其密度大而向下流动，而密度相对较小的水溶液浮在上面，通过持续向盐层上部注水，将盐层下部连续的高浓度盐溶液采出。将这一原理应用于注蒸汽热采过程中，就产生了重力泄油的概念。SAGD就是蒸汽驱开采方式，即向注汽井连续注入高温、高干度蒸汽，首先发育蒸汽腔，再加热油层并保持一定的油层压力（补充地层能量），将原油驱至周围生产井中，然后采出。
该技术现在已经在多个地方应用，在大规模的应用SAGD采油技术的同时，对SAGD运用于油井的技术提出了很高的要求。目前油井的注入蒸汽量与抽油机冲次的调节都是人工分析加手动调节，浪费大量的人力，而且在注入蒸汽量与抽油机的冲次不平衡时人工调节反应时间也比较滞后。现有的各采集、控制系统相互独立，无法实现集中管控，极大浪费了人力、物力、财力，故障率高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种SAGD井注汽流量控制的方法及装置，能够解决SAGD井的注入蒸汽量的人工分析加手动调节所带来的人力资源大量浪费，以及在注入蒸汽量手动调节所导致的反应时间滞后的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种SAGD井注汽流量控制的方法，包括：
通过对井底油温和汽温进行检测，得到井底油汽温度差值；
将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比较，判断所述井底油汽温度差值是否超出预定范围；
若所述井底油汽温度差值超出所述预定范围，则对井口注汽流量进行检测，得到井口注汽流量数值；
根据所述井口注汽流量数值和井底油汽温度差值，确定井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值；
按照所述注汽流量变化值改变所述井口注汽流量，从而使所述井底油汽温度差值到达所述预定范围。
优选地，所述的将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比较，判断所述井底油汽温度差值是否超出预定范围的步骤包括：
将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比对，得到所述井底油汽温度差值相对于预置的第一值或者第二值的比对结果；
若所述井底油汽温度差值小于第一值或大于第二值，则确定所述井底油汽温度差值超出预定范围，反之，则确定其未超出预定范围。
优选地，所述的根据所述井口注汽流量数值和井底油汽温度差值，确定井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值的步骤包括：
根据所述井底油汽温度差值，计算出所述预定范围内需要的井口注汽流量适配值；
根据所述预定范围内所需的井口注汽流量适配值和所述井口注汽流量数值，得到井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值。
优选地，所述的根据所述井底油汽温度差值，计算出所述预定范围内需要的井口注汽流量适配值的步骤包括：
根据所述井底油汽温度差值和预置阈值，得到所述井底油汽温度差值的调整温度值；
根据所述井底油汽温度差值的调整温度值，计算出所述预定范围内需要的井口注汽流量适配值。
优选地，所述的按照所述注汽流量变化值改变所述井口注汽流量的步骤包括：
对所述注汽流量变化值进行判断；
若所述注汽流量变化值为正值，则增加所述注汽流量变化值大小的井口注汽流量；
若所述注汽流量变化值为负值，则减少所述注汽流量变化值大小的井口注汽流量。
优选地，还包括：
若检测到所述井口注汽流量数值到达所述预定范围内所需的井口注汽流量适配值，则判断所述井底油汽温度差值是否处于所述预定范围；
若所述井底油汽温度差值处于所述预定范围，则将所述井口注汽流量数值调整为注汽流量初始值。
根据本发明的另一方面，提供了一种SAGD井注汽流量控制的装置，包括：
油汽差模块，用于通过对井底油温和汽温进行检测，得到井底油汽温度差值；
比较模块，用于将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比较，判断所述井底油汽温度差值是否超出预定范围；
注汽量模块，用于若所述井底油汽温度差值超出所述预定范围，则对井口注汽流量进行检测，得到井口注汽流量数值；
算法模块，用于根据所述井口注汽流量数值和井底油汽温度差值，确定井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值；
调整模块，用于按照所述注汽流量变化值改变所述井口注汽流量，从而使所述井底油汽温度差值到达所述预定范围。
优选地，所述比较模块进一步包括：
比对子模块，用于将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比对，得到所述井底油汽温度差值相对于预置的第一值或者第二值的比对结果；
确定子模块，用于若所述井底油汽温度差值小于第一值或大于第二值，则确定所述井底油汽温度差值超出预定范围，反之，则确定其未超出预定范围。
优选地，所述算法模块进一步包括：
计算子模块，用于根据所述井底油汽温度差值，计算出所述预定范围内需要的井口注汽流量适配值；
变化量子模块，用于根据所述预定范围内所需的井口注汽流量适配值和所述井口注汽流量数值，得到井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值。
优选地，所述调整模块进一步包括：
判断子模块，用于对所述注汽流量变化值进行判断；
增加子模块，用于若所述注汽流量变化值为正值，则增加所述注汽流量变化值大小的井口注汽流量；
减少子模块，用于若所述注汽流量变化值为负值，则减少所述注汽流量变化值大小的井口注汽流量。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：能够通过建立、分析和数值模拟Subcool模型所得的结论，利用控制Subcool值的方式实现SAGD井的注入蒸汽量的智能调节，降低了人力、物力，同时也提高了油汽比和生产效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的SAGD井注汽流量控制的方法流程图；
图2是本发明实施例提供的SAGD井注汽流量控制的装置结构图；
图3是本发明实施例提供的SAGD井注汽流量控制的不同Subcool控制时生产效果图；
图4是本发明实施例提供的SAGD井注汽流量控制的Subcool与产液、产油量关系曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例提供的SAGD井注汽流量控制的方法流程图，如图1所示，具体步骤如下：
步骤S1：通过对井底油温和汽温进行检测，得到井底油汽温度差值。
步骤S2：将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比较，判断所述井底油汽温度差值是否超出预定范围。
在步骤S2中，将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比对，得到所述井底油汽温度差值相对于预置的第一值或者第二值的比对结果；
若所述井底油汽温度差值小于第一值或大于第二值，则确定所述井底油汽温度差值超出预定范围，反之，则确定其未超出预定范围。
步骤S3：若所述井底油汽温度差值超出所述预定范围，则对井口注汽流量进行检测，得到井口注汽流量数值。
步骤S4：根据所述井口注汽流量数值和井底油汽温度差值，确定井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值。
在步骤S4中，根据所述井底油汽温度差值，计算出所述预定范围内需要的井口注汽流量适配值；
根据所述预定范围内所需的井口注汽流量适配值和所述井口注汽流量数值，得到井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值。
进一步地，所述的根据所述井底油汽温度差值，计算出所述预定范围内需要的井口注汽流量适配值的步骤包括：
根据所述井底油汽温度差值和预置阈值，得到所述井底油汽温度差值的调整温度值；
根据所述井底油汽温度差值的调整温度值，计算出所述预定范围内需要的井口注汽流量适配值。
步骤S5：按照所述注汽流量变化值改变所述井口注汽流量，从而使所述井底油汽温度差值到达所述预定范围。
在步骤S5中，对所述注汽流量变化值进行判断；
若所述注汽流量变化值为正值，则增加所述注汽流量变化值大小的井口注汽流量；
若所述注汽流量变化值为负值，则减少所述注汽流量变化值大小的井口注汽流量。
进一步地，若检测到所述井口注汽流量数值到达所述预定范围内所需的井口注汽流量适配值，则判断所述井底油汽温度差值是否处于所述预定范围；
若所述井底油汽温度差值处于所述预定范围，则将所述井口注汽流量数值调整为注汽流量初始值。
图2是本发明实施例提供的SAGD井注汽流量控制的装置结构图，如图2所示，包括：油汽差模块、比较模块、注汽量模块、算法模块和调整模块。
所述油汽差模块用于通过对井底油温和汽温进行检测，得到井底油汽温度差值。
所述比较模块用于将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比较，判断所述井底油汽温度差值是否超出预定范围。其中，所述比较模块的比对子模块用于将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比对，得到所述井底油汽温度差值相对于预置的第一值或者第二值的比对结果。所述比较模块的确定子模块用于若所述井底油汽温度差值小于第一值或大于第二值，则确定所述井底油汽温度差值超出预定范围，反之，则确定其未超出预定范围。
所述注汽量模块用于若所述井底油汽温度差值超出所述预定范围，则对井口注汽流量进行检测，得到井口注汽流量数值。
所述算法模块用于根据所述井口注汽流量数值和井底油汽温度差值，确定井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值。其中，所述算法模块的计算子模块用于根据所述井底油汽温度差值，计算出所述预定范围内需要的井口注汽流量适配值。所述算法模块的变化量子模块用于根据所述预定范围内所需的井口注汽流量适配值和所述井口注汽流量数值，得到井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值。
所述调整模块用于按照所述注汽流量变化值改变所述井口注汽流量，从而使所述井底油汽温度差值到达所述预定范围。其中，所述调整模块的判断子模块用于对所述注汽流量变化值进行判断。所述调整模块的增加子模块用于若所述注汽流量变化值为正值，则增加所述注汽流量变化值大小的井口注汽流量。所述调整模块的减少子模块用于若所述注汽流量变化值为负值，则减少所述注汽流量变化值大小的井口注汽流量。
图3是本发明实施例提供的SAGD井注汽流量控制的不同Subcool控制时生产效果图，图4是本发明实施例提供的SAGD井注汽流量控制的Subcool与产液、产油量关系曲线图。如图3，图4所示，通过长期对风城油田重32、重37井区SAGD先导试验井进行数据采集、分析，并采用油藏数值模拟的方法对Subcool合理值在理论上进行了研究探讨。
过大的Subcool可能导致井下液面淹没注汽井，降低注汽效果；井底一旦闪蒸，则会携带大量热量至地面，热量利用率低，同时井筒含汽比例过高会严重影响举升效率，另外会给地面设备处理增加难度；蒸汽突破可能会引起细粉砂移动，有可能造成筛管腐蚀损坏，从而更多的砂进入井筒，对于地面和地下设备都有严重损害。
模拟结果表明：Subcool大于0，表明实际生产温度低于饱和温度，蒸汽没有突破；Subcool接近0，表明实际生产温度接近饱和温度，蒸汽突破了。SAGD生产过程中，一般要求Subcool稳定在一个适当的范围，来控制生产井的采出液量和蒸汽腔的发育，以利于重力泄油。通过理论分析得出，Subcool越大，生产井上方的液面越高，越利于控制蒸汽的突破，但是不利于蒸汽腔的发育，相应的产油量和油汽比降低。Subcool小于5℃时，蒸汽腔接近生产井，容易造成蒸汽突破；Subcool大于15℃，排液液面界面接近注汽井，不利于蒸汽腔的发育。从生产井的控制和蒸汽的热利用效率考虑，油井Subcool在5-15℃之内时，生产状态相对稳定且产量较高。
以Subcool模型为基础研发SAGD抽油机智能控制算法、蒸汽注入量相关算法，提供控制接口，以控制Subcool值的方式防止蒸汽突破，实现抽油机根据SAGD地层环境智能冲次控制，为将来蒸汽流量控制设备提供蒸汽流量、注入速度需求数据，使整个系统达到注气量最少、产能最大、能耗最小，达到产出/投入的最佳控制平衡点。
在SAGD井智能控制中实现Subcool的应用，通过数据采集、分析、数值模拟的方法得出油井Subcool在5-15℃之内时，生产状态相对稳定且产量较高的结论。具体实现方法为，通过采集SAGD井下与井口的数据建立Subcool模型，并对模型进行比对分析，得到SAGD井蒸汽注入量与抽油机冲次动态平衡的控制方法，以达到增产增效的目的。其中，为把油田SAGD油井Subcool的温度控制在5-15℃之间，对注汽流量进行控制，通过分别监测SAGD井口注汽流量、监测井筒内水平高度的不同位置热电偶测得的蒸汽温度以及井口测得的原液温度。得出影响温度变化大小的主要因素是注汽流量，且与注汽流量的大小有直接关系。即其中W1为当前温度、L1为当前流量大小，ΔL为需要增加或减少的注汽流量变化值，k为变化1℃对应的所需井口注汽流量适配值。具体步骤为：
（1）通过对井底油温和汽温进行检测，得到井底油汽温度差值。其中，通过在井筒内水平高度的不同位置的热电偶检测蒸汽温度，并由井口的测温装置检测井底原液到达井口时的温度，将所测得的原液温度作为井底原液的实际温度。并通过井口的控制器对测得的油温和汽温进行减法运算，得到井底油汽温度差值。
（2）将当前井底油汽温度差值与预置阈值进行比较，判断当前井底油汽温度差值是否超出预定范围，若当前井底油汽温度差值超出预定范围，则对井口注汽流量进行检测，得到井口注汽流量数值。其中，对预定范围的设置实际上要能够包含Subcool值的5-15℃，这是出于对注汽流量控制滞后作出预留范围的考虑，当达到先验值的预定范围，则对井口注汽流量进行检测。
（3）根据测得的当前井口注汽流量数值和井底油汽温度差值，利用井口的控制器实现确定井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值的控制算法，并生成相应的注汽流量调节指令发送给井口的注汽流量调节阀。
（4）该注汽流量调节阀按照相应的注汽流量调节指令中的注汽流量变化值改变井口注汽流量，从而使井底油汽温度差值到达预定范围。
此外，SAGD井注汽流量控制为大滞后系统，井口注汽流量发生变化，井底温度不是立即就发生变化，而是在一段时间后才会发生变化。因此，通过监测井口注汽流量大小的变化、井口注汽压力的变化、测温点的温度变化，得出注汽流量对温度影响的时间大小与井口注汽压力、井口到达测温点的距离有直接的关系。因此，通过大量实验得出蒸汽从井口注汽端口到达井底测温点的时间常数，并设定该时间为既定的先验值。通过在控制程序中根据井底油汽温度差值的变化趋势提前做出判断，进一步实现缩短注汽流量调节的滞后时间。具体步骤为：
（1）通过注汽流量调节阀自动控制注汽流量，当检测到井口注汽流量数值到达预定范围内所需的井口注汽流量适配值时，判断当前井底油汽温度差值是否处于预定范围内。
（2）若当前井底油汽温度差值处于预定范围内，则将井口注汽流量数值调整为注汽流量初始值。
（3）继续按照先验值时间常数对井底油温和汽温进行定时检测，从而通过改变井口注汽流量使井底油汽温度差值保持在预定范围内。
综上所述，本发明具有以下技术效果：能够通过建立和数值模拟分析Subcool模型所得的结论，利用控制Subcool值的方式实现SAGD井的注入蒸汽量的集中管控和智能调节，有效地解决了调节时间滞后的问题，很大程度上降低了人力与物力，同时也提高了油汽比和生产效果。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种SAGD井注汽流量控制的方法，其特征在于，
通过对井底油温和汽温进行检测，得到井底油汽温度差值；
将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比较，判断所述井底油汽温度差值是否超出预定范围；
若所述井底油汽温度差值超出所述预定范围，则对井口注汽流量进行检测，得到井口注汽流量数值；
根据所述井口注汽流量数值和井底油汽温度差值，确定井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值，包括：
根据所述井底油汽温度差值，计算出所述预定范围内需要的井口注汽流量适配值；
根据所述预定范围内所需的井口注汽流量适配值和所述井口注汽流量数值，得到井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值；
按照所述注汽流量变化值改变所述井口注汽流量，从而使所述井底油汽温度差值到达所述预定范围；
其中，所述SAGD是指蒸汽辅助重力泄油。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比较，判断所述井底油汽温度差值是否超出预定范围的步骤包括：
将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比对，得到所述井底油汽温度差值相对于预置的第一值或者第二值的比对结果；
若所述井底油汽温度差值小于第一值或大于第二值，则确定所述井底油汽温度差值超出预定范围，反之，则确定其未超出预定范围。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据所述井底油汽温度差值，计算出所述预定范围内需要的井口注汽流量适配值的步骤包括：
根据所述井底油汽温度差值和预置阈值，得到所述井底油汽温度差值的调整温度值；
根据所述井底油汽温度差值的调整温度值，计算出所述预定范围内需要的井口注汽流量适配值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的按照所述注汽流量变化值改变所述井口注汽流量的步骤包括：
对所述注汽流量变化值进行判断；
若所述注汽流量变化值为正值，则增加所述注汽流量变化值大小的井口注汽流量；
若所述注汽流量变化值为负值，则减少所述注汽流量变化值大小的井口注汽流量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
若检测到所述井口注汽流量数值到达所述预定范围内所需的井口注汽流量适配值，则判断所述井底油汽温度差值是否处于所述预定范围；
若所述井底油汽温度差值处于所述预定范围，则将所述井口注汽流量数值调整为注汽流量初始值。
6.一种SAGD井注汽流量控制的装置，其特征在于，
油汽差模块，用于通过对井底油温和汽温进行检测，得到井底油汽温度差值；
比较模块，用于将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比较，判断所述井底油汽温度差值是否超出预定范围；
注汽量模块，用于若所述井底油汽温度差值超出所述预定范围，则对井口注汽流量进行检测，得到井口注汽流量数值；
算法模块，用于根据所述井口注汽流量数值和井底油汽温度差值，确定井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值；
调整模块，用于按照所述注汽流量变化值改变所述井口注汽流量，从而使所述井底油汽温度差值到达所述预定范围；
所述算法模块进一步包括：
计算子模块，用于根据所述井底油汽温度差值，计算出所述预定范围内需要的井口注汽流量适配值；
变化量子模块，用于根据所述预定范围内所需的井口注汽流量适配值和所述井口注汽流量数值，得到井口注汽流量需要增加或减少的注汽流量变化值；
其中，所述SAGD是指蒸汽辅助重力泄油。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述比较模块进一步包括：
比对子模块，用于将所述井底油汽温度差值与预置阈值进行比对，得到所述井底油汽温度差值相对于预置的第一值或者第二值的比对结果；
确定子模块，用于若所述井底油汽温度差值小于第一值或大于第二值，则确定所述井底油汽温度差值超出预定范围，反之，则确定其未超出预定范围。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调整模块进一步包括：
判断子模块，用于对所述注汽流量变化值进行判断；
增加子模块，用于若所述注汽流量变化值为正值，则增加所述注汽流量变化值大小的井口注汽流量；
减少子模块，用于若所述注汽流量变化值为负值，则减少所述注汽流量变化值大小的井口注汽流量。
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Denomination of invention: Method and device for controlling steam injection flow of SAGD well Effective date of registration: 20220309 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Karamay branch of China Postal Savings Bank Co.,Ltd. Pledgor: XINJIANG JINNIU ENERGY INTERNET OF THINGS TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022650000008 |
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Date of cancellation: 20230802 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Karamay branch of China Postal Savings Bank Co.,Ltd. Pledgor: XINJIANG JINNIU ENERGY INTERNET OF THINGS TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022650000008 |
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