CN112081568A - 热采稠油组合吞吐选井决策方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热采稠油组合吞吐选井决策方法，包括：步骤1：根据蒸汽吞吐注汽、采油阶段的油水两项渗流规律，推导出油井的增产效应公式；步骤2：推导出最大增产效应公式；步骤3：通过步骤2中最大增产效应公式推导出油藏受热后增产效应的决定因素；步骤4：将步骤3中得出的决定因素进行无因此化，得到构造汽窜组合吞吐选井决策指数；步骤5：利用步骤4中建立的选井决策指数公式，计算目标区块各个油井的决策指数；步骤6：根据步骤5中得到的目标区块选井顺序，进行组合吞吐。该热采稠油组合吞吐选井决策方法实现了定量地确定目标开发单元内每口井参与组合的优先级，从而解决了由于汽窜造成的蒸汽吞吐井间蒸汽偏流、动用不均衡的问题。
Description
技术领域
本发明涉及热采稠油注蒸汽吞吐开发研究领域，特别是涉及到一种热采稠油组合吞吐选井决策方法。
背景技术
热采稠油组合吞吐技术是将一个开发单元内相邻的两口(含两口)以上蒸汽吞吐井同时进行注蒸汽，同时开井生产；该技术可有效调整蒸汽流场、解决井间热干扰的矛盾，改善开发效果，并且不需要增加额外操作成本低，国内外矿场实践均取得较好的效果。通过组合注汽等技术。但是对于组合式蒸汽吞吐的选井及组合方式的选择，目前矿场的做法普遍是根据注汽管网以及锅炉运行情况来决定组合选井，人为因素影响大，没有充分考虑油藏地质情况、汽窜通道以及平面汽窜方向等重要因素，缺乏科学、严谨的量化选井决策方法。为此我们发明了一种新的热采稠油组合吞吐选井决策方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现了定量地确定目标开发单元内每口井参与组合的优先级，解决由于汽窜造成的蒸汽吞吐井间蒸汽偏流、动用不均衡的问题的热采稠油组合吞吐选井决策方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：热采稠油组合吞吐选井决策方法，该热采稠油组合吞吐选井决策方法包括：步骤1：根据蒸汽吞吐注汽、采油阶段的油水两项渗流规律，推导出油井的增产效应公式；步骤2：利用步骤1中的增产效应公式分析计算原油受热前后各项油藏静态和动态参数，推导出最大增产效应公式；步骤3：通过步骤2中最大增产效应公式推导出油藏受热后增产效应的决定因素；步骤4：将步骤3中得出的决定因素进行无因此化，得到构造汽窜组合吞吐选井决策指数；步骤5：利用步骤4中建立的选井决策指数公式，计算目标区块各个油井的决策指数；步骤6：根据步骤5中得到的目标区块选井顺序，进行组合吞吐。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，油井的增产效应公式为：
式中μoh为受热原油粘度；μoc为未受热原油粘度；Koh为受热区原油有效渗透率；Koc为未受热区原油有效渗透率；re为泄油区半径；rh为受热区半径；rw为油井半径；Sh为注蒸汽油井的表皮因子；Sc为未注蒸汽时油井污染因子。
在步骤2中，最大增产效应公式为：
在步骤3中，油藏受热后增产效应取决于油层受热范围和原油受热强度；因此所有有利于增加受热范围的措施都将对提高增产效果产生积极影响；目前加热范围越大则选井决策权重越小；纵向可动用程度越大则选井决策权重越大，目前汽窜通道数越大则选井决策权重越大。
在步骤4中，汽窜组合吞吐选井决策指数公式为：
式中Rh无因次汽淹面积，即汽淹面积与汽窜前该井加热范围的比值；nc无因次汽窜通道数，即该井的汽窜通道条数与评价范围内总汽窜通道条数的比值；ht净总比，即有效厚度与地层厚度的比值。
在步骤4中，汽窜前该井加热范围，是指蒸汽注入后沿径向向周围扩散，扩散面积近似为圆形；根据Marx-Langenheim公式，应用Laplace变换可得加热面积或加热半径的计算公式：
其中，
用下式进行计算，tD为无因次注入时间：
式中：
MR——油层热容量，kcal/(m3·℃)；h——油层厚度，m；αs——顶底层的热扩散系数，m2/h；t——注入蒸汽时间，h；hm——饱和蒸汽的焓，kcal/kg；ΔT＝(Ts-Ti)，温度升高值，℃；λs，油层导热系数，W/(m·℃)；is蒸汽注入速率，Kg/h。
在步骤4中，汽淹面积为生产井与注汽井加热范围的切线围成的区域，用加热半径、汽窜井距进行计算；分为两种情况：
一种为单边汽窜，其计算模型为：
A汽窜面积，m2；r加热半径，m；L两井之间的距离，m；θ、α均为两直线的夹角；
一种为多井汽窜，计算思路是分别把每口井的单井汽窜面积进行加和，再减掉重叠面积，其计算模型为：
A汽窜面积，m2；r加热半径，m；Lk—两井之间的距离，m；nc—中心井周围井的个数，θk汽窜夹角；α1k重叠角。
在步骤5中，计算目标区块各个油井的决策指数时，指数越大，则选井优先级越高，依次类推，形成组合吞吐的选井顺序。
在步骤6中，将目标区块中有汽窜史的井进行组合吞吐，同时注蒸汽，同时生产；若组合井数过多，注汽管网以及锅炉运行负荷无法满足要求，则按照决策指数大小，从高到低排序，指数大的优先组合。
本发明中的热采稠油组合吞吐选井决策方法，考虑目前加热范围、纵向可动用程度以及目前汽窜通道数，建立汽窜组合吞吐选井决策量化指标。与矿场以往应用的分区方法相比，本发明提供的分区方法明显的具有超前性和科学性，较好地解决了组合蒸汽吞吐的分区问题，为矿场实施组合蒸汽吞吐提供了坚实的理论指导。
通过分析计算原油受热前后各项油藏静态和动态参数推导出的最大增产效应公式，确定了油藏受热后增产效应的决定因素，并考量了每个因素对增产所起到的正、负效应关系，从而建立了考虑目前加热范围、纵向可动用程度以及目前汽窜通道数的组合吞吐选井决策量化模型，实现了定量地确定目标开发单元内每口井参与组合的优先级，解决由于汽窜造成的蒸汽吞吐井间蒸汽偏流、动用不均衡的问题。
附图说明
图1为本发明的热采稠油组合吞吐选井决策方法的一具体实施例的流程图；
图2为本发明的一具体实施例中注蒸汽开发油井最大增产效应与热半径的关系图；
图3为本发明的一具体实例中目标井区汽窜方向示意图；
图4为本发明的一具体实例中某油井汽窜方向及汽淹面积计算示意图；
图5为本发明的一具体实例中组合吞吐决策指数标注图；
图6为本发明的一具体实例中单边汽窜的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
本发明的热采稠油组合吞吐选井决策方法包括了以下步骤：
步骤1：根据蒸汽吞吐注汽、采油阶段的油水两项渗流规律，推导出油井的增产效应公式。油井的增产效应公式为：
式中μoh为受热原油粘度；μoc为未受热原油粘度；Koh为受热区原油有效渗透率；Koc为未受热区原油有效渗透率；re为泄油区半径；rh为受热区半径；rw为油井半径；Sh为注蒸汽油井的表皮因子；Sc为未注蒸汽时油井污染因子。
步骤2：利用步骤1中的增产效应公式分析计算原油受热前后各项油藏静态和动态参数，推导出最大增产效应公式。由于加热区温度较高，受热原油粘度远小于原始状况下的原油粘度，最大增产效应公式为：
步骤3：通过步骤2中最大增产效应公式可以推导出油藏受热后增产效应的决定因素。油藏受热后增产效应取决于油层受热范围和原油受热强度(粘度降低程度)。因此所有有利于增加受热范围的措施都将对提高增产效果产生积极影响；显然目前加热范围越大则选井决策权重越小。纵向可动用程度越大则选井决策权重越大，目前汽窜通道数越大则选井决策权重越大。
步骤4：将步骤3中得出的决定因素进行无因此化，得到构造汽窜组合吞吐选井决策指数。汽窜组合吞吐选井决策指数公式为：
式中Rh无因次汽淹面积，即汽淹面积与汽窜前该井加热范围的比值；nc无因次汽窜通道数，即该井的汽窜通道条数与评价范围内总汽窜通道条数的比值；ht净总比，即有效厚度与地层厚度的比值。
汽窜前该井加热范围，是指蒸汽注入后沿径向向周围扩散，扩散面积近似为圆形。根据Marx-Langenheim公式。应用Laplace变换可得加热面积或加热半径的计算公式：
其中，
用下式进行计算，tD为无因次注入时间：
式中：
MR——油层热容量，kcal/(m3·℃)；h——油层厚度，m；αs——顶底层的热扩散系数，m2/h；t——注入蒸汽时间，h；hm——饱和蒸汽的焓，kcal/kg；ΔT＝(Ts-Ti)，温度升高值，℃；λs，油层导热系数，W/(m·℃)；is蒸汽注入速率，Kg/h。
汽淹面积可看作生产井与注汽井加热范围的切线围成的区域，可以用加热半径、汽窜井距进行计算。分为两种情况：一种为单边汽窜，如图6所示所示，点A为中心井，点C为A井周围一口井。由A井注汽向周围的地层扩散，与C井发生汽窜，建立圆锥形汽窜模型。
其计算模型为：
A汽窜面积，m2；r加热半径，m；L两井之间的距离，m；θ、α均为两直线的夹角。
一种为多井汽窜，计算思路是分别把每口井的单井汽窜面积进行加和，再减掉重叠面积，其计算模型为：
A汽窜面积，m2；r加热半径，m；Lk—两井之间的距离，m；nc—中心井周围井的个数。θk汽窜夹角；α1k重叠角。
步骤5：利用步骤4中建立的选井决策指数公式，计算目标区块各个油井的决策指数，指数越大，则选井优先级越高，依次类推，形成组合吞吐的选井顺序。
步骤6：根据步骤5中得到的目标区块选井顺序，进行组合吞吐。
将目标区块中有汽窜史的井进行组合吞吐，同时注蒸汽，同时生产；若组合井数过多，注汽管网以及锅炉运行负荷无法满足要求，则按照决策指数大小，从高到低排序，指数大的优先组合。
如图1所示，图1为应用本发明的一具体实施例中，热采稠油组合吞吐选井决策方法的流程图。
步骤S101，根据目标区块的油藏栋、静态资料，以及蒸汽吞吐注汽、采油阶段的油水两项渗流规律，推导出油井的增产效应公式。
步骤S102，由于加热区温度远高于地层温度，所以步骤S101中油井的增产效应公式分母的第一部分近似等于零，可以推导出最大增产效应公式。
步骤S103，从图2注蒸汽开发油井最大增产效应与热半径的关系图可以看出，油藏受热后增产效应取决于油层受热范围和原油受热强度，显然目前加热范围越大则选井决策权重越小。纵向可动用程度越大则选井决策权重越大，目前汽窜通道数越大则选井决策权重越大。
步骤S104，将汽淹面积、纵向可动用程度、目前汽窜通道数进行无因此化，按照各个因素对增产所起到的正、负效应关系，建立组合吞吐选井决策指数模型。
步骤S105，以目标区块的一口井为例，计算该井的指数数值。
单12X4井与相邻的单11-5井井发生2次汽窜，与相邻的单12X6井发生1次汽窜，与相邻的单12N3井发生一次汽窜，共发育三条汽窜通道。其汽淹面积可以看作图4所示分别把该井和每口汽窜单井汽窜面积进行加和，再减掉重叠面积。
已知该井吞吐第10轮次发生汽窜，根据上述建立的汽淹面积计算方法可知：单12X4井汽窜前的加热范围为23.82m，汽窜前加热面积为1781.61m2。单12X4井与单13N3井的两井间距离为100m；单12X4井与单12X6井的的井距为 141m，单12X4井与单11-5井的的井距为100m。根据以上数据计算该井与汽窜井间的汽淹面积为7589.24m2。因此该井无因此化面积 Rh＝7589.24/1781.61＝4.26.
从图3可以看出，目标井区内总汽窜通道共7调，该井无因次汽窜通道数 nc＝3/7＝0.43.
根据该油井已知有效厚度与地层厚度比值，可以得到净总比 ht＝19.00/19.00＝1.00
该井决策指数Adi＝1.00*0.43/4.26＝0.101
重复上述步骤可以算出目标井区内其余油井的决策指数。
步骤S106，按照步骤S105算出的决策指数大小排序，数值越大优先组合级别越高，可以得到目标井区组合吞吐决策指数标排序图，根据注汽管网和注汽锅炉能够承载的负荷，选井进行组合吞吐。例如：如图5所示，注汽管网和注汽锅炉如果能够承载3口井进行组合吞吐，那么按照决策指数大小最优的组合选井为13-斜更5、12-斜6和12-斜4。如果矿场只能实现两口井组合吞吐，那么按照决策指数大小最优的组合选井为13-斜更5、12-斜6。
本发明的的热采稠油组合吞吐选井决策方法，解决了油田开发实施组合吞吐技术时缺乏科学选井方法的问题，实现了定量地确定目标开发单元内每口井参与组合的优先级，从而解决了由于汽窜造成的蒸汽吞吐井间蒸汽偏流、动用不均衡的问题。
以上所列举实例仅供理解本发明之用，并非是对本发明所描述的技术方案的限定，相关领域的技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以根据具体油藏条件做出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。本发明未详述之处，均为本专业领域内公知技术。
Claims (9)
1.热采稠油组合吞吐选井决策方法，其特征在于，该热采稠油组合吞吐选井决策方法包括：
步骤1：根据蒸汽吞吐注汽、采油阶段的油水两项渗流规律，推导出油井的增产效应公式；
步骤2：利用步骤1中的增产效应公式分析计算原油受热前后各项油藏静态和动态参数，推导出最大增产效应公式；
步骤3：通过步骤2中最大增产效应公式推导出油藏受热后增产效应的决定因素；
步骤4：将步骤3中得出的决定因素进行无因此化，得到构造汽窜组合吞吐选井决策指数；
步骤5：利用步骤4中建立的选井决策指数公式，计算目标区块各个油井的决策指数；
步骤6：根据步骤5中得到的目标区块选井顺序，进行组合吞吐。
2.根据权利要求1所述的热采稠油组合吞吐选井决策方法，其特征在于，在步骤1中，油井的增产效应公式为：
式中μoh为受热原油粘度；μoc为未受热原油粘度；Koh为受热区原油有效渗透率；Koc为未受热区原油有效渗透率；re为泄油区半径；rh为受热区半径；rw为油井半径；Sh为注蒸汽油井的表皮因子；Sc为未注蒸汽时油井污染因子。
3.根据权利要求2所述的热采稠油组合吞吐选井决策方法，其特征在于，在步骤2中，最大增产效应公式为：
4.根据权利要求1所述的热采稠油组合吞吐选井决策方法，其特征在于，在步骤3中，油藏受热后增产效应取决于油层受热范围和原油受热强度；因此所有有利于增加受热范围的措施都将对提高增产效果产生积极影响；目前加热范围越大则选井决策权重越小；纵向可动用程度越大则选井决策权重越大，目前汽窜通道数越大则选井决策权重越大。
5.根据权利要求1所述的热采稠油组合吞吐选井决策方法，其特征在于，在步骤4中，汽窜组合吞吐选井决策指数公式为：
式中Rh无因次汽淹面积，即汽淹面积与汽窜前该井加热范围的比值；nc无因次汽窜通道数，即该井的汽窜通道条数与评价范围内总汽窜通道条数的比值；ht净总比，即有效厚度与地层厚度的比值。
6.根据权利要求5所述的热采稠油组合吞吐选井决策方法，其特征在于，在步骤4中，汽窜前该井加热范围，是指蒸汽注入后沿径向向周围扩散，扩散面积近似为圆形；根据Marx-Langenheim公式，应用Laplace变换可得加热面积或加热半径的计算公式：
其中，
用下式进行计算，tD为无因次注入时间：
式中：
MR油层热容量，kcal/(m3·℃)；h油层厚度，m；αs顶底层的热扩散系数，m2/h；t注入蒸汽时间，h；hm饱和蒸汽的焓，kcal/kg；ΔT＝(Ts-Ti)，温度升高值，℃；λs，油层导热系数，W/(m·℃)；is蒸汽注入速率，Kg/h。
7.根据权利要求5所述的热采稠油组合吞吐选井决策方法，其特征在于，在步骤4中，汽淹面积为生产井与注汽井加热范围的切线围成的区域，用加热半径、汽窜井距进行计算；分为两种情况：
一种为单边汽窜，其计算公式为：
A汽窜面积，m2；r加热半径，m；L两井之间的距离，m；θ、α均为两直线的夹角；
一种为多井汽窜，计算思路是分别把每口井的单井汽窜面积进行加和，再减掉重叠面积，其计算模型为：
A汽窜面积，m2；r加热半径，m；Lk—两井之间的距离，m；nc—中心井周围井的个数，θk汽窜夹角；α1k重叠角。
8.根据权利要求1所述的热采稠油组合吞吐选井决策方法，其特征在于，在步骤5中，计算目标区块各个油井的决策指数时，指数越大，则选井优先级越高，依次类推，形成组合吞吐的选井顺序。
9.根据权利要求1所述的热采稠油组合吞吐选井决策方法，其特征在于，在步骤6中，将目标区块中有汽窜史的井进行组合吞吐，同时注蒸汽，同时生产；若组合井数过多，注汽管网以及锅炉运行负荷无法满足要求，则按照决策指数大小，从高到低排序，指数大的优先组合。
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