CN108920795B - 热采生产井井底蒸汽腔预测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热采生产井井底蒸汽腔预测方法及装置，其中，该方法包括：根据井口检测数据，确定热采生产井井底压力；根据在地面调整抽吸参数，得到调整前后的产液量、含水量和温度数据，根据调整前后的产液量、含水量和温度数据，确定热采生产井井底温度；根据热采生产井井底压力和热采生产井井底温度，预测热采生产井井底蒸汽腔。上述技术方案实现了有效地预测热采生产井井底是否存在蒸汽腔，对及时控制汽窜、预防闪蒸，延长蒸汽驱有效驱替时间等方面具有重要的指导意义。

Description

热采生产井井底蒸汽腔预测方法及装置

技术领域

本发明涉及稠油热采生产井井底蒸汽腔预测技术领域，特别涉及一种热采生产井井底蒸汽腔预测方法及装置。

背景技术

目前，蒸汽驱在稠油开发中已取得了较好的效果。随着蒸汽驱开发的深入，多数生产井井底温度进一步上升，尤其是油层各向异性比较严重的井，在平面上和纵向上表现出受效不均衡，井底如果存在蒸汽腔，容易发生闪蒸现象，导致抽油泵气锁、油管及抽油泵损坏、产液量下降等问题，而且发生闪蒸的井更易发生汽窜，从而影响正常生产。因此如何准确地判断热采生产井井底是否存在蒸汽腔，对及时控制汽窜、预防闪蒸，延长蒸汽驱有效驱替时间等方面具有重要的指导意义。但是现场生产中，对于井底蒸汽腔的预测还没有行之有效的方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种热采生产井井底蒸汽腔预测方法，用以有效地预测热采生产井井底是否存在蒸汽腔，该预测方法包括：

根据井口检测数据，确定热采生产井井底压力；

根据在地面调整抽吸参数，得到调整前后的产液量、含水量和温度数据，根据调整前后的产液量、含水量和温度数据，确定热采生产井井底温度；

根据热采生产井井底压力和热采生产井井底温度，预测热采生产井井底蒸汽腔。

本发明实施例还提供了一种热采生产井井底蒸汽腔预测装置，用以有效地预测热采生产井井底是否存在蒸汽腔，该预测装置包括：

井底压力确定单元，用于根据井口检测数据，确定热采生产井井底压力；

井底温度确定单元，用于根据在地面调整抽吸参数，得到调整前后的产液量、含水量和温度数据，根据调整前后的产液量、含水量和温度数据，确定热采生产井井底温度；

井底蒸汽腔预测单元，用于根据热采生产井井底压力和热采生产井井底温度，预测热采生产井井底蒸汽腔。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现热采生产井井底蒸汽腔预测方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行热采生产井井底蒸汽腔预测方法的计算机程序。

本发明实施例提供的技术方案通过：根据井口检测数据，确定热采生产井井底压力；根据在地面调整抽吸参数，得到调整前后的产液量、含水量和温度数据，根据调整前后的产液量、含水量和温度数据，确定热采生产井井底温度；根据热采生产井井底压力和热采生产井井底温度，预测热采生产井井底蒸汽腔，实现了根据热采生产井的井口检测数据，确定热采生产井的井底压力和井底温度，进而根据热采生产井的井底压力和井底温度，预测热采生产井井底蒸汽腔，有效地预测热采生产井井底是否存在蒸汽腔，对及时控制汽窜、预防闪蒸，延长蒸汽驱有效驱替时间等方面具有重要的指导意义。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例中热采生产井井底蒸汽腔预测方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中生产井井筒的结构示意图；

图3是本发明实施例中热采生产井井底蒸汽腔预测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

发明人发现：随着蒸汽驱开发的深入，多数生产井井底温度进一步上升，尤其是油层各向异性比较严重的井，在平面上和纵向上表现出受效不均衡，井底如果存在蒸汽腔，容易发生闪蒸现象，导致抽油泵气锁、油管及抽油泵损坏、产液量下降等问题，而且发生闪蒸的井更易发生汽窜，从而影响正常生产。因此如何准确地判断热采生产井井底是否存在蒸汽腔，对及时控制汽窜、预防闪蒸，延长蒸汽驱有效驱替时间等方面具有重要的指导意义。但是现场生产中，对于井底蒸汽腔的预测还没有行之有效的方法。

因此，考虑到上述技术问题，发明人提出了一种热采生产井井底蒸汽腔预测方案，该方案通过对热采生产井进行井口参数监测，并采用合理的理论计算模型，获得井底温度压力参数，由蒸汽的状态方程预测是否存在蒸汽腔：

首先，通过采用声波反射法监测热采生产井环空液面和井口套压，容易获得井底压力；其次通过调整抽吸参数，监测得到调整前后的产液量、温度和压力数据，应用热力计算理论模型，计算得到热采井井底温度；最后根据得到的井底温度压力参数，结合蒸汽的状态参数，预测热采生产井井底是否存在蒸汽腔，实现了根据井口数据，可计算生产井井底温度和压力的分析方法，可预测生产井井底是否存在蒸汽腔，对及时控制汽窜、预防闪蒸，延长蒸汽驱有效驱替时间等方面具有重要的指导意义。下面对该热采生产井井底蒸汽腔预测方案进行详细介绍如下。

图1是本发明实施例中热采生产井井底蒸汽腔预测方法的流程示意图，如图1所示，该预测方法包括如下步骤：

步骤101：根据井口检测数据，确定热采生产井井底压力；

步骤102：根据在地面调整抽吸参数，得到调整前后的产液量、含水量和温度数据，根据调整前后的产液量、含水量和温度数据，确定热采生产井井底温度；

步骤103：根据热采生产井井底压力和热采生产井井底温度，预测热采生产井井底蒸汽腔。

本发明实施例提供的技术方案通过：根据井口检测数据，确定热采生产井井底压力；根据在地面调整抽吸参数，得到调整前后的产液量、含水量和温度数据，根据调整前后的产液量、含水量和温度数据，确定热采生产井井底温度；根据热采生产井井底压力和热采生产井井底温度，预测热采生产井井底蒸汽腔，实现了根据热采生产井的井口检测数据，确定热采生产井的井底压力和井底温度，进而根据热采生产井的井底压力和井底温度，预测热采生产井井底蒸汽腔，有效地预测热采生产井井底是否存在蒸汽腔，对及时控制汽窜、预防闪蒸，延长蒸汽驱有效驱替时间等方面具有重要的指导意义。

本发明实施例提供的热采生产井井底蒸汽腔预测方案：首先，根据声波法原理测试得出生产井环空液面的深度位置，进而计算得出该井井底的压力值；其次，稳定生产期间，油井充足供液，通过调整抽吸参数，监测该井产液量、含水、井口温度压力参数变化，根据调参前后变化情况，利用井底温度计算公式分析判断得出生产井井底温度值；最后，利用计算分析得出的生产井井底压力与温度值，可以确定该井井底是否存在蒸汽腔。下面进行详细介绍。

首先，介绍上述步骤101，该步骤为生产井井底压力计算的步骤。

在一实施例中，根据井口检测数据，确定热采生产井井底压力，可以包括：

根据声波法测试原理，利用液面自动监测仪，在生产井井口测试得出生产井环空液面的深度；

根据所述生产井环空液面的深度和井口压力值，确定热采生产井井底压力。

具体实施时，如图2所示，根据声波法测试原理，利用液面自动监测仪，在生产井井口测试得出生产井环空液面的深度H，利用公式(1)可以计算得出生产井井底的压力值。

P_wf＝P_jk+ρgH； (1)

式中：P_wf为生产井井底压力，MPa；P_jk为生产井井口压力，MPa；ρ为生产井环空液体密度，kg/m³；H为生产井环空液面高度，m；g为重力加速度，m/s²。

其次，介绍上述步骤102，该步骤为生产井井底温度分析的步骤。

在一实施例中，根据在地面调整抽吸参数，得到调整前后的产液量、含水量和温度数据，根据调整前后的产液量、含水量和温度数据，确定热采生产井井底温度，可以包括：

获取调整抽吸参数前的井口第一产液量、第一含水量和第一温度值；

获取调整抽吸参数后的井口第二产液量、第二含水量和第二温度值；

根据所述第一产液量、第一含水量、第一温度值、第二产液量、第二含水量和第二温度值，以及井口温度与井底温度的关系，确定热采生产井井底温度。

在一实施例中，所述井口温度与井底温度的关系可以为：

其中，T_sd为井底温度，T_s为产出液井口温度，w为产出液的质量流量与比热的乘积，a为地温梯度，λ_t为产液与地层间的导热系数，h为井深，t_e为某一深度下地层的温度，e为自然常数。

在一实施例中，根据所述第一产液量、第一含水量、第一温度值、第二产液量、第二含水量和第二温度值，以及井口温度与井底温度的关系，确定热采生产井井底温度，可以包括：

假定一个λ_t值，根据所述第一产液量、第一含水量、第一温度值、第二产液量、第二含水量和第二温度值，以及井口温度与井底温度的关系，确定调整抽吸参数前的第一井底温度值和调整抽吸参数后的第二井底温度值；

通过不断调整假定的λ_t值，使第一井底温度值和第二井底温度值趋于一致，当所述第一井底温度值与第二井底温度值之差的绝对值小于等于1时，确定热采生产井井底温度为所述第一井底温度值或第二井底温度值。

具体实施时，如图2所示，本发明实施例通过在地面调整抽吸参数，改变油井的工作制度，同时监测油井的井口产液量和温度压力，利用理论计算方法，获得生产井井底温度值。

(1)井口温度与井底温度关系式建立：

当原油沿井筒上升时，由于向周围岩石散热，其温度逐渐降低。在井筒上取井段微元dl，则其能量平衡方程式为：

-wdθ＝λ_t(θ-t_e)dl； (2)

式中：w—产出液的质量流量与比热的乘积，W/℃；θ—油管中油水混合物的温度，℃；t_e—某一深度下地层的温度，℃；(t_e＝15+al，统一的地层温度计算公式，可根据实际的情况，变向计算)a—地温梯度，℃/m；l—沿井深方向的长度，m；λ_t—产液与地层间的导热系数，W/(m·℃)。

其中，产出液的质量流量与比热的乘积w计算公式如下：

w＝Q×f_w (3)

式中：Q—产出液的质量流量，kg/s；f_w—产出液的含水率。

根据监测数据，l＝h时，θ＝T_s；假设，l＝0时，井底温度为T_sd。利用已知数据求解公式(1)，得出井底温度的计算公式为：

其中，T_sd为井底温度，℃；T_s为产出液井口温度，W/℃；w为产出液的质量流量与比热的乘积，a为地温梯度，λ_t为产液与地层间的导热系数，h为井深，m；t_e为某一深度下地层的温度，e为自然常数，约为2.71828。

(2)井底温度获得方法

由于在(4)式中λ_t很难确定，因此发明将地面调整抽吸参数与井口监测数据相结合，利用生产井井底温度理论计算方法，确定λ_t值，进而分析计算得出生产井井底的温度值。具体计算分析过程如下：

1)在调整抽吸参数前，监测一组稳定的井口产液、含水和温度值，记为：Q₁、f_w1、T₁。

2)在调整抽吸参数后，监测一组稳定的井口产液、含水和温度值，记为：Q₂、f_w2、T₂。

3)假定一个产液与地层间的导热系数λ_t值，根据监测的数据，利用公式(3)和(4)计算得出调整抽吸参数前和调整抽吸参数后的井底温度值T_sd1、T_sd2。

4)通过不断调整假定的λ_t值，使T_sd1和T_sd2的值趋于一致。当|T_sd1-T_sd2|≤1时，T_sd1或T_sd2就是分析得出的最后井底温度值，此时的λ_t值为该井底产液与地层间的导热系数。

最后介绍上述步骤103，该步骤103为生产井井底蒸汽腔判定的步骤。

在一实施例中，根据热采生产井井底压力和热采生产井井底温度，预测热采生产井井底蒸汽腔，可以包括：

根据所述热采生产井井底压力以及蒸汽状态方程，确定第三井底温度值；

在所述第三井底温度值与所述热采生产井井底温度之差的绝对值小于等于1时，预测热采生产井井底存在蒸汽腔。

首先，根据蒸汽的性质，如果生产井井底存在蒸汽腔，生产井井底压力和温度值是一一对应的，井底压力和温度符合蒸汽的温压关系理论计算公式，如下：

T＝35.6784P^0.235 (5)

式中：T为蒸汽的饱和温度，℃；P为蒸汽的饱和压力，kPa。

即根据压力值P_wf，可以计算得出温度值T_sd。其次，比较T_sd和T_sd1值，当|T_sd1-T_sd|≤1时，则生产井井底存在蒸汽腔；当T_sd-T_sd1>1，则生产井井底不存在蒸汽腔。当然，也可以比较T_sd和T_sd2值，来预测蒸汽腔。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种热采生产井井底蒸汽腔预测装置，如下面的实施例。由于热采生产井井底蒸汽腔预测装置解决问题的原理与热采生产井井底蒸汽腔预测方法相似，因此热采生产井井底蒸汽腔预测装置的实施可以参考上述热采生产井井底蒸汽腔预测方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“模块”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图3是本发明实施例中热采生产井井底蒸汽腔预测装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括：

井底压力确定单元02，用于根据井口检测数据，确定热采生产井井底压力；

井底温度确定单元04，用于根据在地面调整抽吸参数，得到调整前后的产液量、含水量和温度数据，根据调整前后的产液量、含水量和温度数据，确定热采生产井井底温度；

井底蒸汽腔预测单元06，用于根据热采生产井井底压力和热采生产井井底温度，预测热采生产井井底蒸汽腔。

在一实施例中，所述井底温度确定单元可以包括：

第一获取单元，用于获取调整抽吸参数前的井口第一产液量、第一含水量和第一温度值；

第二获取单元，用于获取调整抽吸参数后的井口第二产液量、第二含水量和第二温度值；

确定单元，用于根据所述第一产液量、第一含水量、第一温度值、第二产液量、第二含水量和第二温度值，以及井口温度与井底温度的关系，确定热采生产井井底温度。

在一实施例中，所述井口温度与井底温度的关系可以为：

其中，T_sd为井底温度，T_s为产出液井口温度，w为产出液的质量流量与比热的乘积，a为地温梯度，λ_t为产液与地层间的导热系数，h为井深，t_e为某一深度下地层的温度，e为常数。

在一实施例中，所述确定单元具体可以用于：

假定一个λ_t值，根据所述第一产液量、第一含水量、第一温度值、第二产液量、第二含水量和第二温度值，以及井口温度与井底温度的关系，确定调整抽吸参数前的第一井底温度值和调整抽吸参数后的第二井底温度值；

通过不断调整假定的λ_t值，使第一井底温度值和第二井底温度值趋于一致，当所述第一井底温度值与第二井底温度值之差的绝对值小于等于1时，确定热采生产井井底温度为所述第一井底温度值或第二井底温度值。

在一实施例中，所述井底蒸汽腔预测单元具体可以用于：

根据所述热采生产井井底压力以及蒸汽状态方程，确定第三井底温度值；

在所述第三井底温度值与所述热采生产井井底温度之差的绝对值小于等于1时，预测热采生产井井底存在蒸汽腔。

在一实施例中，所述井底压力确定单元具体可以用于：

根据声波法测试原理，利用液面自动监测仪，在生产井井口测试得出生产井环空液面的深度；

根据所述生产井环空液面的深度和井口压力值，确定热采生产井井底压力。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现热采生产井井底蒸汽腔预测方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行热采生产井井底蒸汽腔预测方法的计算机程序。

本发明实施提供的技术方案的有益技术效果为：

本发明实施提供的技术方案根据井口数据，可计算生产井井底温度和压力的分析方法，可预测生产井井底是否存在蒸汽腔。对及时控制汽窜、预防闪蒸，延长蒸汽驱有效驱替时间等方面具有重要的指导意义。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热采生产井井底蒸汽腔预测方法，其特征在于，包括：

根据井口检测数据，确定热采生产井井底压力；

根据在地面调整抽吸参数，得到调整前后的产液量、含水量和温度数据，根据调整前后的产液量、含水量和温度数据，确定热采生产井井底温度；

根据热采生产井井底压力和热采生产井井底温度，预测热采生产井井底蒸汽腔；

根据在地面调整抽吸参数，得到调整前后的产液量、含水量和温度数据，根据调整前后的产液量、含水量和温度数据，确定热采生产井井底温度，包括：获取调整抽吸参数前的井口第一产液量、第一含水量和第一温度值；获取调整抽吸参数后的井口第二产液量、第二含水量和第二温度值；根据所述第一产液量、第一含水量、第一温度值、第二产液量、第二含水量和第二温度值，以及井口温度与井底温度的关系，确定热采生产井井底温度；

根据热采生产井井底压力和热采生产井井底温度，预测热采生产井井底蒸汽腔，包括：根据所述热采生产井井底压力以及蒸汽状态方程，确定第三井底温度值；在所述第三井底温度值与所述热采生产井井底温度之差的绝对值小于等于1时，预测热采生产井井底存在蒸汽腔。

2.如权利要求1所述的热采生产井井底蒸汽腔预测方法，其特征在于，所述井口温度与井底温度的关系为：

其中，T_sd为井底温度，T_s为产出液井口温度，w为产出液的质量流量与比热的乘积，a为地温梯度，λ_t为产液与地层间的导热系数，h为井深，t_e为某一深度下地层的温度，e为自然常数。

3.如权利要求2所述的热采生产井井底蒸汽腔预测方法，其特征在于，根据所述第一产液量、第一含水量、第一温度值、第二产液量、第二含水量和第二温度值，以及井口温度与井底温度的关系，确定热采生产井井底温度，包括：

假定一个λ_t值，根据所述第一产液量、第一含水量、第一温度值、第二产液量、第二含水量和第二温度值，以及井口温度与井底温度的关系，确定调整抽吸参数前的第一井底温度值和调整抽吸参数后的第二井底温度值；

通过不断调整假定的λ_t值，使第一井底温度值和第二井底温度值趋于一致，当所述第一井底温度值与第二井底温度值之差的绝对值小于等于1时，确定热采生产井井底温度为所述第一井底温度值或第二井底温度值。

4.如权利要求1所述的热采生产井井底蒸汽腔预测方法，其特征在于，根据井口检测数据，确定热采生产井井底压力，包括：

根据声波法测试原理，利用液面自动监测仪，在生产井井口测试得出生产井环空液面的深度；

根据所述生产井环空液面的深度和井口压力值，确定热采生产井井底压力。

5.一种热采生产井井底蒸汽腔预测装置，其特征在于，包括：

井底压力确定单元，用于根据井口检测数据，确定热采生产井井底压力；

井底温度确定单元，用于根据在地面调整抽吸参数，得到调整前后的产液量、含水量和温度数据，根据调整前后的产液量、含水量和温度数据，确定热采生产井井底温度；

井底蒸汽腔预测单元，用于根据热采生产井井底压力和热采生产井井底温度，预测热采生产井井底蒸汽腔；

所述井底温度确定单元包括：第一获取单元，用于获取调整抽吸参数前的井口第一产液量、第一含水量和第一温度值；第二获取单元，用于获取调整抽吸参数后的井口第二产液量、第二含水量和第二温度值；确定单元，用于根据所述第一产液量、第一含水量、第一温度值、第二产液量、第二含水量和第二温度值，以及井口温度与井底温度的关系，确定热采生产井井底温度；

所述井底蒸汽腔预测单元具体用于：根据所述热采生产井井底压力以及蒸汽状态方程，确定第三井底温度值；在所述第三井底温度值与所述热采生产井井底温度之差的绝对值小于等于1时，预测热采生产井井底存在蒸汽腔。

6.如权利要求5所述的热采生产井井底蒸汽腔预测装置，其特征在于，所述井口温度与井底温度的关系为：

其中，T_sd为井底温度，T_s为产出液井口温度，w为产出液的质量流量与比热的乘积，a为地温梯度，λ_t为产液与地层间的导热系数，h为井深，t_e为某一深度下地层的温度，e为自然常数。

7.如权利要求6所述的热采生产井井底蒸汽腔预测装置，其特征在于，所述确定单元具体用于：

假定一个λ_t值，根据所述第一产液量、第一含水量、第一温度值、第二产液量、第二含水量和第二温度值，以及井口温度与井底温度的关系，确定调整抽吸参数前的第一井底温度值和调整抽吸参数后的第二井底温度值；

通过不断调整假定的λ_t值，使第一井底温度值和第二井底温度值趋于一致，当所述第一井底温度值与第二井底温度值之差的绝对值小于等于1时，确定热采生产井井底温度为所述第一井底温度值或第二井底温度值。

8.如权利要求5所述的热采生产井井底蒸汽腔预测装置，其特征在于，所述井底压力确定单元具体用于：

根据声波法测试原理，利用液面自动监测仪，在生产井井口测试得出生产井环空液面的深度；

根据所述生产井环空液面的深度和井口压力值，确定热采生产井井底压力。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4任一所述方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至4任一所述方法的计算机程序。

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