[发明专利]一种测定水平井SAGD蒸汽腔扩展速度的方法

说明书

本发明涉及一种测定水平井SAGD蒸汽腔扩展速度的方法，基于一定的假设条件、蒸汽腔扩展理论以及传热导热微分方程，推导出蒸汽腔外缘温度分布函数以及蒸汽腔前缘扩展速度预测模型。根据数学模型并结合现场检测资料，测定水平井组不同时刻蒸汽腔边缘倾斜角以及扩展速度。本发明可直接采用监测井监测温度数据测定蒸汽腔扩展速度，与现有预测蒸汽腔扩展速度方法比较，节省现有方法繁琐过程和冗长时间，节约人力物力财力，快捷准确的获得扩展速度值。

技术领域

本发明涉及一种测定水平井SAGD蒸汽腔扩展速度的方法，属于油气田开发工程技术领域。

背景技术

随着原油开采技术的日渐成熟，稠油和超稠油油藏的开发技术逐渐受到人们的重视。相比于常规油藏，稠油油藏中的原油粘度较大，流动性较差，常规采油技术难以达到较好的采油效果。我国拥有丰富的稠油和超稠油资源，主要的几大油区有：克拉玛依油区、辽河油区、胜利油区、塔里木油区等。目前蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术是比较前沿的热力采油技术，最早由Butler博士在1978年通过分析研究盐井注水采盐的原理，通过类比方法应用到稠油热采技术过程中，提出SAGD技术基本概念。

SAGD技术在加拿大经过20多年的推广已经得到广泛的应用，已是一套工业化成熟的技术。利用重力原理，SAGD技术的采收率最高可以达到70％以上，是常规蒸汽吞吐的2～3倍。SAGD是将流体热对流与热传导相结合，以蒸汽作为加热介质，依靠原油的重力作用进行开发的稠油热采技术，因此SAGD过程中蒸汽腔的扩展发育对SAGD开发效果具有重要影响。同时在SAGD开发方式中，蒸汽腔的形成特点及变化扩展趋势对生产效果具有极其重要的影响。

SAGD技术应用开发过程如下：超稠油经过油层预热形成热连通后，上部注汽井注入蒸汽向上超覆在地层中形成蒸汽腔，蒸汽腔向上及侧向扩展，注入蒸汽与原油发生热交换，加热后的原油和蒸汽冷凝水在重力作用下泄流至下部生产井产出，随着原油的不断采出，蒸汽腔将逐渐扩大。蒸汽腔的扩展可划分为泄油初期(蒸汽腔上升阶段)、泄油高峰期(蒸汽腔沿油层顶部向外扩展阶段)、泄油末期(蒸汽腔扩展到油藏侧边界或井组控制边界时，蒸汽腔沿边界下降阶段)3个阶段，蒸汽腔扩展过程如图1所示。

蒸汽腔波及规律研究是SAGD跟踪调查的一项必不可少的研究工作，而蒸汽腔扩展速度是研究蒸汽驱波及规律的重要参数，其表征SAGD技术在油藏条件下的实施效果。预测求解现场实践中SAGD蒸汽腔扩展速度大小对SAGD工艺具有重要参考价值，因此对现场指导有重要意义。目前对于蒸汽腔扩展速度的求解主要是采用油藏数值模拟方法：由现场工艺及生产数据，建立油藏数值模拟模型并进行历史拟合，获得实际油藏近似模型，从而模拟油藏SAGD开发，预测蒸汽腔扩展速度。此方法计算量较大，不适用于快速预测求解蒸汽腔扩展速度。

发明内容

针对现有计算蒸汽腔扩展速度方法的不足，本发明提供一种测定水平井SAGD蒸汽腔扩展速度的方法。本发明基于一定的假设条件、蒸汽腔扩展理论以及传热导热微分方程，推导出蒸汽腔外缘温度分布函数以及蒸汽腔前缘扩展速度预测模型。根据数学模型并结合现场监测资料，计算水平井组不同时刻蒸汽腔边缘倾斜角以及扩展速度。

本发明的技术方案如下：

一种测定水平井SAGD蒸汽腔扩展速度的方法，包括步骤如下：

S1、蒸汽腔简化模型

在蒸汽腔沿油层顶部向外扩展阶段，为便于研究蒸汽腔扩展速度，做以下假设：

1)蒸汽腔已达油藏顶层，向两侧扩展；

2)只考虑蒸汽腔前缘法线方向的一维驱替过程；

3)传热方向仅为垂直于蒸汽腔外缘的方向，即一维传热过程；

4)蒸汽与冷油之间以平板前缘和恒定速度；

5)只考虑垂直于蒸汽腔外缘方向的传导，不考虑对流；