1、第四章 蒸汽吞吐井动态预测,主要内容一、非等温油藏特征二、蒸汽吞吐井产量预测三、蒸汽吞吐井举升方式四、蒸汽吞吐井生产动态,蒸汽吞吐是稠油开发中的常用方法，也是我国目前主要的热力采油方法。由于蒸汽吞吐是在本井内完成注汽和生产，因此原油受热降粘和采出主要集中在井点附近，流动阻力小，因此蒸汽吞吐方法的采油速度高。蒸汽吞吐方法的主要优点是一次性投资较少，工艺技术简单，投资回收期短，对于普通稠油和特稠油油藏经济风险小；,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,一、蒸汽吞吐井产量预测方法1.稳态和拟稳态方法(Boberg-Lantz)假设注蒸汽油层为单层，焖井结束后，进入油层水蒸汽全部冷凝为水，生产过程中油层为油、水
2、两相渗流，原油粘度降低是维持 油井生产的主要机理。 假设生产阶段油层渗 流为稳态(=0)或拟 稳态(=1)；,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,加热区未受热区根据质量连续性原理(qlh=qlc=qls),第四章 蒸汽吞吐井动态预测,当油井未注蒸汽时，在相同原始条件下，油层中参与流动的任一相流体存在如下关系：油井增产比：,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,油井最大增产比：,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,蒸汽吞吐井最大增产比,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,油藏受热后油井的增产比特征不取决于油层厚度和渗透性，而是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
3、积极影响；原油粘温关系变化的可逆性表明了提高注汽干度、保持合理采液速度以及维持受热区温度的重要意义。油井注蒸汽后，蒸汽吞吐的解堵作用对油井增产也是有利的；,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,2.非稳态水侵方法将油层加热区简化为一口“扩大井”，由于开采所造成的地层压力降不断向未加热区域传递，并引起未加热区域内流体和岩石的弹性膨胀；由Van Everdingen-Hurst方程 的解可得到无因次累积侵入量为：冷热界面压力为：,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,二、非等温油藏特征1.加热半径油层受热模式当油层注入热量后，油层分 为热区和冷区两部分。由于油 层物性之间的差异，各油层可 以具有不同的加热半径，但都
4、具有相同的泄油半径。对于同 一口井，各油层具有相同的注 汽、焖井和生产时间；,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,油层加热半径根据能量守恒原理，井底注入热量的速率等于顶底盖层的热损失速率与油层能量增加速率之和。加热面积：,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,加热面积：简化上式：,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,2.受热区温度假定加热区半径保持不 变，则从焖井开始，加热 区中温度逐渐降低，产生 温度变化的原因主要是加 热区导热热损失和产液携 带热量。导热热损失,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,a.径向导热热损失 b.垂向导热热损失,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,产液携带热量 和焖井阶段相比，油层受热区除存在径向和垂向热损
5、失外，油井产液时还携带出一定的热量，加热区温度将进一步降低。考虑产液携带热量后加热区平均温度为：,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,3.泄油区平均压力设油藏总体积为Vt，原始油藏温度为Ti，原始油藏压力为pi，累积注入Mwinj(质量)后，受热体积为Vh，受热区温度升高到T，开井生产累积采油Mosc(质量)、累积采水Mwsc(质量)；油相物质守恒水相物质守恒,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,泄油区平均压力(So+Sw=1),第四章 蒸汽吞吐井动态预测,三、蒸汽吞吐井举升方式1.蒸汽吞吐井生产方式特征蒸汽吞吐油层产能衰竭式开采特征：油井除了已注入的蒸汽外，是在油藏没有其他外来能量补充的条件下，以消耗方式进
6、行生产，油藏压力和受热区温度随累积产量的增加而降低；产能特征：投产初期，以产水为主，产能较高，随后油水同产，最后产水基本稳定，产能逐渐降低。表明蒸汽吞吐井在一个周期内具有强非稳定性特征，即压力、含水率和井底温度同时都在发生变化，因此，注热井流入动态为非等温复合油藏流入动态；,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,蒸汽吞吐井举升方式注蒸汽后，可能使油井维持自喷，但随着油藏压力及其油流温度的降低，油井产量将不断降低，自喷阶段后期，将会出现因产量降低而不能满足配产要求的情况，因此需要转入机械采油。蒸汽吞吐井生产的技术和经济可行性决定了有杆泵几乎是目前唯一可供使用的机械采油方法；举升方式设计(技术管理)转抽时机
7、应有利于提高生产阶段累积采油量；热力开采的客观性决定了有杆泵采油阶段为不动生产管柱生产，进一步决定了热采井合理工作制度选择和调整，只能基于易调节参数进行；蒸汽吞吐井转抽后下泵深度能够适应同一周期内初期和末期供液能力的大幅度变化；,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,2.蒸汽吞吐井流入动态溶解气驱流入动态a.受热油井流入动态对稠油非等温与 等温渗流条件下各 自条件下极限产量 Qomax为基值，对产 量和压力数据进行 无因次化处理，得 到右图所示的流入 动态关系；,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,b.加热范围影响以等温渗流极限产量Qocmax为基值，对上图中数据重新 进行无因次化处 理，得到如右图 所示流入动
8、态关 系；,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,弹性驱动流入动态 a.油井产能关系的线性特征对于稠油油藏，由于不考虑原油脱气，生产过程为弹性驱替，因此在达到相同累积采出程度时油井产能为一直线关系；b.油藏平均压力随累积采注比变化的线性特征,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,c.极限产液量随累积采注比的幂指数型特征d.井底温度随ln(PIR)的逻辑斯蒂函数型特征e.含水率随累积采注比的指数型特征,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,3.蒸汽吞吐井举升方式及工作制度确定 确定蒸汽吞吐井生产方式及工作制度的内容：a.确定焖井后油井能否自喷及自喷期的累积产油量，预测停喷压力及自喷期各阶段的油井生产动态，确定各阶段应采用的油
9、嘴直径。b.确定转抽时机，选择抽油设备及预测不同抽汲方式 下的产量、压力、温度， 并确定合理的抽汲参数及 预测抽汲工况。自喷设计原理多相管流与油嘴流动；井筒沿程流温；,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,有杆抽油设计原理多相管流；井筒沿程流温；抽油杆柱动力学；,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,排水期：排水期主要是回采出高温凝析水，具有井口温度高、含水较高但下降快的特点，油藏受热区温度较高，日产油量上升较快。 高产期：受热区仍能保持较高的温度，油层供液能力强，油井出现高产，井口温度较高。 递减期：随着生产时间的延长，油层压力逐渐降低，受热区温度逐渐降低，油井在降温和降压双重影响下，产油量持续递减。 低产期：
10、油层压力较低，供液能力处于最低阶段，油井由于产量低，携热量小，流动阻力增加，造成抽汲设备超负荷或出现故障。,四、吞吐动态特征及影响因素1.蒸汽吞吐单井生产动态特征,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,2.蒸汽吞吐开发单元生产动态与单井蒸汽吞吐不同，全区产量运行的特点是通过单井不同周期产量叠加和接替来体现的。由于转周期时间的交错和新周期初产回升，全区产量呈现起伏变化，受吞吐开采降压和含水上升等因素的影响，全区产量必然出现递减。开发单元或全区的累积产油量和累积注汽量之间在半对数坐标系上具有较好的线性关系，其关系式为：或,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,注蒸汽热力采油累注与累产油关系,第四章 蒸汽吞吐井动态预测
11、,3.蒸汽吞吐效果的影响因素地质参数：稠油油层的粘度对蒸汽吞吐的效果产生负影响，而油砂比、渗透率和原始含油饱和度都会对蒸汽吞吐的效果产生正影响；原油粘度,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,油层射开厚度,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,注汽参数：注汽工艺参数中蒸汽干度、注汽速度、周期注汽量对蒸汽吞吐的效果产生正影响； 蒸汽干度,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,注汽速度和注汽压力提高注汽速度有利于降低井筒热损失，提高蒸汽干度；提高注汽速度受到提高注汽压力的限制，包括锅炉的工作条件、油层破裂压力和油层的吸汽能力；油层吸汽能力确定：,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,周期注汽量,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,焖井时间焖井时
12、间的选择应以蒸汽完全凝结成热水为原则；假设焖井时间内加热范围近似不变，因此只需计算出注入总汽化潜热和总导热量即可等价求出焖井时间；注蒸汽结束时井底累注总汽化潜热量为：在焖井时间内加热区轴向和径向导热量总和：焖井时间为：,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,不同剩余热量时的焖井时间,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,不同注汽强度时的焖井时间,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,不同井底干度时的焖井时间,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,蒸汽吞吐井注采一体化优化设计注蒸汽参数优化设计自喷设计有杆抽油设计管柱设计与编辑自动生成报告,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,本章小结1.蒸汽吞吐油层流入动态特征强非稳定性特征：产能关系、平均压力、井底温度、含水变化；2.影响蒸汽吞吐井产能的主要因素蒸汽干度的影响机理；周期注汽量影响机理；3.蒸汽吞吐井举升设计特征周期产油量最大化(转抽时机)；参数设计原则及其特殊性；,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,
