CN107327289B - 一种判断稠油热采井转周注汽最优时机的图版方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种判断稠油热采井转周注汽最优时机的图版方法，包括：阈值计算步骤，确定油井的动液面阈值和井口流体温度阈值；转周注汽时机图版建立步骤，根据动液面阈值、井口流体温度阈值、动液面、井口流体温度将稠油油田热采井划分为不同的条件区间，绘制形成转周注汽时机图版；转周注汽最优时机判断步骤，根据稠油热采井处于转周注汽时机图版上的条件区间进行转周注汽最优时机判断。本发明可以最大限度地提升整个稠油热采区块的年产油量和经济效益。

Description

一种判断稠油热采井转周注汽最优时机的图版方法

技术领域

本发明属于稠油油藏开采技术领域，具体地说，尤其涉及一种判断稠油热采井转周注汽最优时机的图版方法。

背景技术

稠油井注蒸汽吞吐热采过程分为注汽阶段、焖井阶段、放喷阶段、机械举升生产阶段和转周阶段。通常对于正常蒸汽吞吐生产的稠油热采井，一般把机械举升阶段分成排水期、见油期和递减期。

常规对于稠油热采井的转周期注汽时机的判断，因为不同井区、不同蒸汽吞吐阶段的特点，各个油田一般都是根据经验来判断决定井什么时候需要进行下一轮次周期注汽(以下简称转周注汽)，比如根据油井产量。

但是，稠油井转周运行过程中，从转周措施方案的制定、审核、优化、作业、注汽运行到开井生产，存在流程方案多、涉及部门广、工序复杂、作业占用时间长等问题。如果转周注汽时机选择不合理，比如过早转周注汽，前期注汽加热产生的稠油没有采出至合理值，则浪费注入的蒸汽热量，减少周期内有效生产天数和周期累产油量；或者过晚转周注汽，则低效生产天数过多，稠油井年产油量低，进而年产量递减大。

对于整个稠油油田来说，因为涉及的稠油热采井数量大，不同井处于不同的热采过程和阶段，如果不能通过有效的方法判断热采井进入下一周期注汽的最优时机，则可能导致过早或者过晚转周，并且因为时机的耽误而导致各种工艺、流程的延期，导致转周注汽关井时间长，低效生产时间长和热能的浪费。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种判断稠油热采井转周注汽最优时机的图版方法，用以指导稠油热采井的转周注汽。

根据本发明的一个实施例，提供了一种判断稠油热采井转周注汽最优时机的方法，包括：

阈值计算步骤，确定油井的动液面阈值和井口流体温度阈值；

转周注汽时机图版建立步骤，根据所述动液面阈值、所述井口流体温度阈值、动液面、井口流体温度将稠油油田热采井划分为不同的条件区间，绘制形成所述转周注汽时机图版；

转周注汽最优时机判断步骤，根据稠油热采井处于所述转周注汽时机图版上的条件区间进行转周注汽最优时机判断。

根据本发明的一个实施例，所述转周注汽时机图版建立步骤进一步包括：

以动液面和井口流体温度为坐标轴，动液面为井口向下算起的深度值，向下为正；

以所述动液面阈值和所述井口流体温度阈值为基准，将动液面和井口流体温度组成的区间划分为四个条件区间，其中，

条件区间一表征动液面值小于动液面阈值、井口流体温度大于温度阈值的共同控制条件区间；

条件区间二表征动液面值小于动液面阈值、井口流体温度小于温度阈值的共同控制条件区间；

条件区间三表征动液面值大于动液面阈值，井口流体温度小于温度阈值的共同控制条件区间；

条件区间四表征动液面值大于动液面阈值，井口流体温度大于温度阈值的共同控制条件区间。

根据本发明的一个实施例，当判断得知油井处于所述条件区间一时，油井不需转周进入下一轮次周期注汽。

根据本发明的一个实施例，当判断得知油井处于所述条件区间二时，油井需转周进入下一轮次周期注汽生产。

根据本发明的一个实施例，当判断得知油井处于所述条件区间三时，根据以下步骤进行转周注汽时机判断：

确定油井的日产油量阈值和含水率阈值；

根据所述日产油量阈值和所述含水率阈值将条件区间三划分为不同的条件子区间，以绘制形成第一子图版；

根据所述第一子图版进行转周注汽时机判断。

根据本发明的一个实施例，当判断得知油井处于所述条件区间四时，根据以下步骤进行注汽时机判断：

确定油井的日产油量阈值；

根据所述日产油量阈值将条件区间四划分为不同的子条件区间，以绘制形成第二子图版；

根据所述第二子图版进行转周注汽时机判断。

根据本发明的一个实施例，所述第一子图版由动液面坐标轴、井口流体温度坐标轴、日产油量坐标轴和含水率坐标轴组成，以产油量阈值和含水率阈值为基准将所述条件区间三划分为三个条件子区间，其中，

第一条件子区间表征日产油量小于所述产油量阈值、小于含水率阈值的共同控制条件区间；

第二条件子区间表征日产油量大于所述产油量阈值的条件区间；

第三条件子区间表征日产油量小于所述产油量阈值、大于含水率阈值的共同控制条件区间。

根据本发明的一个实施例，根据所述第一子图版进行转周注汽时机判断进一步包括：

当判断得知油井处于所述第一条件子区间时，油井正常转周注汽；

当判断得知油井处于所述第二条件子区间时，油井维持生产，不需转周进入下一轮次周期注汽；

当判断得知油井处于所述第三条件子区间时，油井需要调剖转周注汽。

根据本发明的一个实施例，所述第二子图版由动液面坐标轴、井口流体温度坐标轴、日产油量坐标轴组成，以产油量阈值为基准将所述条件区间四划分为两个条件子区间，其中，

第四条件子区间表征日产油量小于所述产油量阈值的条件区间；

第五条件子区间表征日产油量大于所述产油量阈值的条件区间。

根据本发明的一个实施例，根据所述第二子图版进行转周注汽时机判断进一步包括：

当判断得知油井处于所述第四条件子区间时，需要对油井酸化解堵后转周注汽；

当判断得知油井处于所述第五条件子区间时，油井维持生产，不需转周进入下一轮次周期注汽。

本发明的有益效果：

本发明可以指导整个稠油热采区块正在进行蒸汽吞吐生产的热采井，合理安排进行转周注汽作业，从而优化各部门和工艺工序的衔接，尽可能地缩短转周注汽过程中关井时间，提升注入蒸汽热能利用效率，减少低产量生产天数，进而有效地增加年内单井热采时间、增加有效产量生产天数，降低以年为单位的产油量递减率，最大限度地提升整个稠油热采区块的年产油量和经济效益。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明的一个实施例的方法流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的转周注汽最优时机图版示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的第一子图版示意图；以及

图4是根据本发明的一个实施例的第二子图版示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

早期热采井注蒸汽吞吐后生产时，多数井一般等到不再产油的时候，才开始准备转周期注汽，因为一方面等到发现不再产油时，经过几天的观察确认，再上报，然后再研究决定转周期注汽，再联系各支持部门安排转周注汽各配套工艺，又因为配套工艺设备不能随时待工作，需要安排工序工期，因此常规转周注汽实施的流程及过程中，各部门和配套工艺工序的衔接不顺畅，注汽准备过程及实施过程带来的关井时间长，严重影响整个区块的年产油量，并且停产前低产油量生产周期长，增大了整个热采周期的产油量递减率，整体上使得热采区块按年计算的累积产油量和生产效益减少。

因此，本发明提供了一种判断稠油热采转周注汽最优时机的图版方法，用以指导稠油热采区块的有效开发。如图1所示为根据本发明的一个实施例的方法流程图，以下参考图1来对本发明进行详细说明。

首先是步骤S110阈值计算步骤，确定油井动液面阈值和井口流体温度阈值。具体的，动液面为井口向下算起的深度值，此处以井口为基准，井口向下方向取值为正。动液面阈值根据蒸汽吞吐热采井的生产制度来确定，一般确保抽油泵在动液面下的沉没度为70-100m，即动液面阈值至少小于下泵深度70-100m。

井口流体温度阈值需要根据当地油田稠油的粘度温度曲线以及稠油这类非牛顿流体通过实验方法建立的切应力与剪切速度构成的流变曲线，两者共同决定。井口流体温度阈值设定的基本要求是：在不中断的抽采生产制度下，井筒内的原油可以通过抽油泵顺利的抽采至地面；工程判断条件是，抽油杆下行速度不会严重慢于正常生产时的下行速度。

接着是步骤S120转周注汽时机图版建立步骤，根据动液面阈值、井口流体温度阈值、动液面、井口流体温度将稠油油田热采井划分为不同的条件区间，绘制形成转周注汽时机图版。

具体的，以动液面和井口流体温度为坐标轴，以动液面阈值和井口流体温度阈值为基准，在动液面和井口流体温度组成的区间中绘制曲线，从而划分为四个条件区间，如图2所示。其中，条件区间一表征动液面值小于动液面阈值、井口流体温度大于温度阈值的共同控制条件区间；条件区间二表征动液面值小于动液面阈值、井口流体温度小于温度阈值的共同控制条件区间；条件区间三表征动液面值大于动液面阈值，井口流体温度小于温度阈值的共同控制条件区间；条件区间四表征动液面值大于动液面阈值，井口流体温度大于温度阈值的共同控制条件区间。

正常生产的蒸汽吞吐井一般开始的时候动液面和井筒温度条件都较好，处于图2条件区间一；之后可能井筒温度下降，处于条件区间二；再之后因为井筒温度下降，地层对井筒的供油能力减弱，动液面也下降，处于条件区间三；较为特殊的情况时井筒温度条件好，但是动液面下降过快，处于条件区间四。

最后是步骤S130转周注汽最优时机判断步骤，针对转周注汽图版上的不同条件区间分别进行转周注汽最优时机判断。

具体的，当判断正在正常生产的稠油蒸汽吞吐井处于条件区间一时：该油井的动液面小于动液面阈值，表明此时井筒内积液多，供液能力强；同时井口流体温度大于温度阈值，井筒内的原油生产不存在产不出或者产出较困难的问题，供液情况和流体粘度情况都很理想。因此，对于位于条件区间一的热采生产井，可以继续正常生产，以保证注入蒸汽热量的利用率和产油量。

当判断正在正常生产的稠油蒸汽吞吐井开始处于条件区间二时：油井动液面小于动液面阈值，表明此时井筒内积液多，供液能力强；此时井口流体温度开始小于温度阈值，表明井筒内的原油供应能力强，但是存在原油抽采产出困难或抽采效率低的问题，流体粘度情况相对不理想。因此，对于位于此条件区间二的热采生产井，可以进行拌汽生产，即生产过程伴注一定数量的热蒸汽，以降低稠油粘度，保证原油的采出。

当判断正在正常生产的稠油蒸汽吞吐井开始处于条件区间三时：油井动液面大于动液面阈值，井口流体温度小于温度阈值时，供液情况和流体粘度情况都不是很理想。此时，转周注汽的判断准则主要看日产油量，同时还需要结合含水率共同进行判断。

具体的，首先确定油井的日产油量阈值和含水率阈值。其中，日产油量阈值由以下条件共同决定：一是此正常生产周期，在此日产油量阈值的基础上增加生产天数而整个当前生产周期累积的产油量，相对上一周期相近天数的累积产油量，其周期产油量递减率控制在综合递减范围左右，即增加生产天数不会因为日产油量太低而使得同周期产油量递减太大；二是经济上当前周期总投入小于或等于产出，即在此日产油量阈值的基础上增加生产天数，整个当前生产周期累积产油量产生的收益，大于或者等于当前生产周期注汽费用+总电费+作业费+维护费+污水处理费+人工费+其他成本。含水率阈值一般根据产液量、产油量、油田现场实际情况、生产管理情况和当地油田水处理能力共同决定，对于日产液量相对较大的热采井，通常含水率阈值取值80％-90％，对于日产液量相对较小的热采井，含水率阈值取值70％-80％。

接着，根据日产油量阈值和含水率阈值将条件区间三划分为不同的条件子条件区间，并绘制形成第一子图版。具体的，该第一子图版由动液面坐标轴、井口流体温度坐标轴、日产油量坐标轴和含水率坐标轴，以及日产油量阈值和含水率阈值虚线共同组成。

如图3所示，该第一子图版由动液面坐标轴、井口流体温度坐标轴、日产油量坐标轴和含水率坐标轴组成，以产油量阈值和含水率阈值为基准将条件区间三划分为三个条件子区间，其中，第一条件子区间表征日产油量小于产油量阈值、小于含水率阈值的共同控制条件区间；第二条件子区间表征日产油量大于产油量阈值的条件区间；第三条件子区间表征日产油量小于产油量阈值、大于含水率阈值的共同控制条件区间。需注意的是，在该第一子图版中日产油量坐标轴和产液含水率坐标轴的标识方向，以及动液面坐标轴和井口流体温度坐标轴的基准点取值。

当正在正常生产的稠油蒸汽吞吐井动液面大于动液面阈值，井口流体温度小于温度阈值，供液情况和流体粘度情况都不是很理想。如果油井位于第二条件子区间：日产油量大于日产油量阈值，说明此时的生产还具有收益，并且累积产油量没有达到正常的递减，注入蒸汽热能还有利用空间，因此对于此条件下的热采生产井，可以维持生产。

如日产油量小于日产油量阈值时，热采生产井此时需要进行转周注汽。如果此时产液含水率小于含水率阈值，即位于第一条件子区间则热采井进行正常的转周注汽；如果此时的产液含水率大于含水率阈值，即位于第三条件子区间，则需要考虑对热采生产井进行调剖转周注汽，以降低含水率。

当判断正在正常生产的稠油蒸汽吞吐井开始处于条件区间四时：井口流体温度大于温度阈值，动液面开始大于动液面阈值时，则表明井筒供液能力不理想，但是原油粘度状况相对理想。此时，转周注汽的判断准则主要看日产油量。如果日产油量大于日产油量阈值，可以维持生产；如果动液面下降很快，日产油量小于日产油量阈值甚至接近0时，说明相对较好的井筒原油粘度但是原油不能流入井筒中，因此可能井筒内油层被堵塞，需要酸化解堵后再转周注汽生产。

具体的，首先确定油井的日产油量阈值。日产油量阈值确定方法按前文所述，此处不再重述。

接着，根据日产油量阈值将条件区间四划分为不同的条件子区间，以绘制形成第二子图版。具体的，如图4所示，该第二子图版由动液面坐标轴、井口流体温度坐标轴、日产油量坐标轴组成，以产油量阈值为基准将条件区间四划分为两个条件子区间，其中，第四条件子区间表征日产油量小于产油量阈值的条件区间；第五条件子区间表征日产油量大于产油量阈值的条件区间。当判断得知油井处于第四条件子区间时，需对油井酸化解堵后转周注汽；当判断得知油井处于第五条件子区间时，油井维持生产，不需转周注汽。需注意的是，在该第二子图版中日产油量坐标轴标识方向，以及动液面坐标轴和井口流体温度坐标轴的基准点取值。

此外，对正常生产的稠油蒸汽吞吐井，在考虑采用以上稠油热采井转周注汽最优时机方法进行转周注汽的判断时，对于整个油田来说，还需要综合考虑油田作业能力和蒸汽锅炉的运行情况。根据情况的优劣程度合理安排热采井进行转周注汽，以优化各部门和工艺工序的衔接。

以下通过一个具体的实施例来对本发明进行验证说明。此处以中石化海外某稠油油田G区块、采用直井和水平井完井、先冷采再采用注蒸汽吞吐热采开发为例进行说明。

G区块蒸汽吞吐热采井按照此稠油热采转周注汽最优时机图版和方法的指导后，先初步按照动液面阈值366m和温度阈值30℃，将判断此井何时进行转周注汽的条件区间分为四个。

当动液面小于366m，井口流体温度高于30℃时，此正常生产的蒸汽吞吐热采井继续正常生产。

当动液面小于366m，井口流体温度开始低于30℃时，此正常生产的蒸汽吞吐热采井需要拌注蒸汽生产，以改善井筒内稠油流动性。

当动液面开始大于366m，井口流体温度低于30℃时，此时需要参考此正常生产的蒸汽吞吐热采井的日产油量，如果日产油量可以保持大于4吨/天，可以继续维持生产。

当动液面开始大于366m，井口流体温度低于30℃时，如果日产油量开始小于4吨/天，则需要开始进行转周期注汽。当整个生产周期的产液含水率低于70％时，按照常规的方法正常转周期注汽；当整个生产周期的产液含水率高于70％时，则需要考虑调剖转周注汽。

当井口流体温度大于30℃，动液面开始大于366m时，如果日产油量大于4吨/天，可以维持继续生产；如果日产油量小于4吨/天，甚至出现日产油量为0时，则需要先酸化解堵后再转周注汽生产。

对于整个油田G区块来说，在考虑以上转周注汽最优时机图版和方法后，综合考虑了油田作业能力和蒸汽锅炉的运行情况，按照情况的优劣程度排序合理安排热采井进行转周注汽。

本发明可以为注蒸汽吞吐热采的油田或者区块，提供一种供正在生产的热采井判断是否需要转周的依据，可以指导整个稠油热采区块正在进行蒸汽吞吐生产的热采井，何时进行转周注汽作业，一方面提前为各配套部门及配套工艺做准备，优化各部门和工艺工序的衔接，从而尽可能地缩短转周注汽准备过程及实施过程带来的关井时间，增加年有效生产天数，进而有效的增加年产油量，减少油田产油量递减率；另外可以精确把握热采生产井的转周注汽时机，一方面当可以有效生产时，不至于太早转周注汽而浪费注入的蒸汽热能，可以最大限度的发挥注入热能的增油效果，延长有效生产天数；另一方面不至于太晚转周注汽，可以有效地减少低日产油量生产天数，从而控制吞吐周期内的成本和收益，减少周期内产油量递减率，增加年产油量。

通过以上三方面的作用机理，优化各部门和工艺工序的衔接，总体上尽可能地缩短转周注汽过程中关井时间，提升注入蒸汽热能利用效率，减少低产量生产天数，进而有效增加年内单井热采时间、增加有效产量生产天数，降低以年为单位的产油量递减率，最大限度地提升整个稠油热采区块的年产油量和经济效益。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种判断稠油热采井转周注汽最优时机的图版方法，包括：

阈值计算步骤，确定油井的动液面阈值和井口流体温度阈值；

转周注汽时机图版建立步骤，以动液面和井口流体温度为坐标轴，动液面为井口向下算起的深度值，向下为正；以所述动液面阈值和所述井口流体温度阈值为基准，将动液面和井口流体温度组成的坐标区间划分为四个条件区间，绘制形成所述转周注汽时机图版；

其中，四个条件区间分别为：

条件区间一表征动液面值小于动液面阈值、井口流体温度大于温度阈值的共同控制条件区间；

条件区间二表征动液面值小于动液面阈值、井口流体温度小于温度阈值的共同控制条件区间；

条件区间三表征动液面值大于动液面阈值，井口流体温度小于温度阈值的共同控制条件区间；

条件区间四表征动液面值大于动液面阈值，井口流体温度大于温度阈值的共同控制条件区间；

转周注汽最优时机判断步骤，包括：

当稠油热采井处于所述条件区间一时，稠油热采井不需转周进入下一轮次周期注汽；

当稠油热采井处于所述条件区间二时，稠油热采井需转周进入下一轮次周期注汽生产；

当稠油热采井处于所述条件区间三时，进一步根据日产油量是否小于产油量阈值、含水率是否小于含水率阈值判断是否进行转周注汽；

当稠油热采井处于所述条件区间四时，进一步根据日产油量是否小于产油量阈值判断是否进行转周注汽。

2.根据权利要求1所述的图版方法，其特征在于，当判断得知油井处于所述条件区间三时，根据以下步骤进行转周注汽时机判断：

确定油井的日产油量阈值和含水率阈值；

根据所述日产油量阈值和所述含水率阈值将条件区间三划分为不同的条件子区间，以绘制形成第一子图版；

根据所述第一子图版进行转周注汽时机判断。

3.根据权利要求1所述的图版方法，其特征在于，当判断得知油井处于所述条件区间四时，根据以下步骤进行注汽时机判断：

确定油井的日产油量阈值；

根据所述日产油量阈值将条件区间四划分为不同的子条件区间，以绘制形成第二子图版；

根据所述第二子图版进行转周注汽时机判断。

4.根据权利要求2所述的图版方法，其特征在于，所述第一子图版由动液面坐标轴、井口流体温度坐标轴、日产油量坐标轴和含水率坐标轴组成，以产油量阈值和含水率阈值为基准将所述条件区间三划分为三个条件子区间，其中，

第一条件子区间表征日产油量小于所述产油量阈值、小于含水率阈值的共同控制条件区间；

第二条件子区间表征日产油量大于所述产油量阈值的条件区间；

第三条件子区间表征日产油量小于所述产油量阈值、大于含水率阈值的共同控制条件区间。

5.根据权利要求4所述的图版方法，其特征在于，根据所述第一子图版进行转周注汽时机判断进一步包括：

当判断得知油井处于所述第一条件子区间时，油井正常转周注汽；

当判断得知油井处于所述第二条件子区间时，油井维持生产，不需转周进入下一轮次周期注汽；

当判断得知油井处于所述第三条件子区间时，油井需要调剖转周注汽。

6.根据权利要求3所述的图版方法，其特征在于，所述第二子图版由动液面坐标轴、井口流体温度坐标轴、日产油量坐标轴组成，以产油量阈值为基准将所述条件区间四划分为两个条件子区间，其中，

第四条件子区间表征日产油量小于所述产油量阈值的条件区间；

第五条件子区间表征日产油量大于所述产油量阈值的条件区间。

7.根据权利要求6所述的图版方法，其特征在于，根据所述第二子图版进行转周注汽时机判断进一步包括：

当判断得知油井处于所述第四条件子区间时，需要对油井酸化解堵后转周注汽；

当判断得知油井处于所述第五条件子区间时，油井维持生产，不需转周进入下一轮次周期注汽。