本發(fā)明涉及一種測定水平井sagd蒸汽腔擴(kuò)展速度的方法，屬于油氣田開發(fā)工程
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：隨著原油開采技術(shù)的日漸成熟，稠油和超稠油油藏的開發(fā)技術(shù)逐漸受到人們的重視。相比于常規(guī)油藏，稠油油藏中的原油粘度較大，流動(dòng)性較差，常規(guī)采油技術(shù)難以達(dá)到較好的采油效果。我國擁有豐富的稠油和超稠油資源，主要的幾大油區(qū)有：克拉瑪依油區(qū)、遼河油區(qū)、勝利油區(qū)、塔里木油區(qū)等。目前蒸汽輔助重力泄油(sagd)技術(shù)是比較前沿的熱力采油技術(shù)，最早由butler博士在1978年通過分析研究鹽井注水采鹽的原理，通過類比方法應(yīng)用到稠油熱采技術(shù)過程中，提出sagd技術(shù)基本概念。sagd技術(shù)在加拿大經(jīng)過20多年的推廣已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，已是一套工業(yè)化成熟的技術(shù)。利用重力原理，sagd技術(shù)的采收率最高可以達(dá)到70％以上，是常規(guī)蒸汽吞吐的2～3倍。sagd是將流體熱對流與熱傳導(dǎo)相結(jié)合，以蒸汽作為加熱介質(zhì)，依靠原油的重力作用進(jìn)行開發(fā)的稠油熱采技術(shù)，因此sagd過程中蒸汽腔的擴(kuò)展發(fā)育對sagd開發(fā)效果具有重要影響。同時(shí)在sagd開發(fā)方式中，蒸汽腔的形成特點(diǎn)及變化擴(kuò)展趨勢對生產(chǎn)效果具有極其重要的影響。sagd技術(shù)應(yīng)用開發(fā)過程如下：超稠油經(jīng)過油層預(yù)熱形成熱連通后，上部注汽井注入蒸汽向上超覆在地層中形成蒸汽腔，蒸汽腔向上及側(cè)向擴(kuò)展，注入蒸汽與原油發(fā)生熱交換，加熱后的原油和蒸汽冷凝水在重力作用下泄流至下部生產(chǎn)井產(chǎn)出，隨著原油的不斷采出，蒸汽腔將逐漸擴(kuò)大。蒸汽腔的擴(kuò)展可劃分為泄油初期(蒸汽腔上升階段)、泄油高峰期(蒸汽腔沿油層頂部向外擴(kuò)展階段)、泄油末期(蒸汽腔擴(kuò)展到油藏側(cè)邊界或井組控制邊界時(shí)，蒸汽腔沿邊界下降階段)3個(gè)階段，蒸汽腔擴(kuò)展過程如圖1所示。蒸汽腔波及規(guī)律研究是sagd跟蹤調(diào)查的一項(xiàng)必不可少的研究工作，而蒸汽腔擴(kuò)展速度是研究蒸汽驅(qū)波及規(guī)律的重要參數(shù)，其表征sagd技術(shù)在油藏條件下的實(shí)施效果。預(yù)測求解現(xiàn)場實(shí)踐中sagd蒸汽腔擴(kuò)展速度大小對sagd工藝具有重要參考價(jià)值，因此對現(xiàn)場指導(dǎo)有重要意義。目前對于蒸汽腔擴(kuò)展速度的求解主要是采用油藏?cái)?shù)值模擬方法：由現(xiàn)場工藝及生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立油藏?cái)?shù)值模擬模型并進(jìn)行歷史擬合，獲得實(shí)際油藏近似模型，從而模擬油藏sagd開發(fā)，預(yù)測蒸汽腔擴(kuò)展速度。此方法計(jì)算量較大，不適用于快速預(yù)測求解蒸汽腔擴(kuò)展速度。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有計(jì)算蒸汽腔擴(kuò)展速度方法的不足，本發(fā)明提供一種測定水平井sagd蒸汽腔擴(kuò)展速度的方法。本發(fā)明基于一定的假設(shè)條件、蒸汽腔擴(kuò)展理論以及傳熱導(dǎo)熱微分方程，推導(dǎo)出蒸汽腔外緣溫度分布函數(shù)以及蒸汽腔前緣擴(kuò)展速度預(yù)測模型。根據(jù)數(shù)學(xué)模型并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測資料，計(jì)算水平井組不同時(shí)刻蒸汽腔邊緣傾斜角以及擴(kuò)展速度。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種測定水平井sagd蒸汽腔擴(kuò)展速度的方法，包括步驟如下：s1、蒸汽腔簡化模型在蒸汽腔沿油層頂部向外擴(kuò)展階段，為便于研究蒸汽腔擴(kuò)展速度，做以下假設(shè)：1)蒸汽腔已達(dá)油藏頂層，向兩側(cè)擴(kuò)展；2)只考慮蒸汽腔前緣法線方向的一維驅(qū)替過程；3)傳熱方向僅為垂直于蒸汽腔外緣的方向，即一維傳熱過程；4)蒸汽與冷油之間以平板前緣和恒定速度；5)只考慮垂直于蒸汽腔外緣方向的傳導(dǎo)，不考慮對流；6)在一定時(shí)刻系統(tǒng)處于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程，即蒸汽腔沿邊緣法線方向以固定速度推進(jìn)；7)忽略稠油流動(dòng)過程中的熱損失；8)油層熱容不隨溫度變化；9)導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度線性遞減。因此，蒸汽腔擴(kuò)展過程可簡化為如圖2所示形式。s2、蒸汽腔擴(kuò)展簡化模型s2.1溫度分布函數(shù)基本傳熱微分方程為：式(1)中，k表示油藏導(dǎo)熱系數(shù)；t表示油藏溫度；ρc表示冷凝液密度；cpc表示冷凝液比熱容；ρr表示砂巖密度；cpr表示砂巖比熱容；表示x、y、z方向上達(dá)西速率；表示凈熱流通量。引入變量表觀距離ξ：式(2)中，ux表示蒸汽腔邊緣沿x方向上的運(yùn)移速度；基于s1小節(jié)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)等假設(shè)條件，并將式(2)帶入式(1)，可得：設(shè)定邊界條件為：式(4)中，tst表示蒸汽注入溫度；tr表示油藏原始溫度。并設(shè)定導(dǎo)熱系數(shù)是關(guān)于溫度的線性函數(shù)：k＝a+bt(5)式(5)中a、b表示油藏導(dǎo)熱系數(shù)函數(shù)系數(shù)。結(jié)合式(1)～(4)可推導(dǎo)得蒸汽腔邊緣溫度分布函數(shù)：式(6)中x表示油藏位置距蒸汽腔邊緣距離；t表示蒸汽腔邊緣推進(jìn)時(shí)間。因此式(6)可有效描述蒸汽腔一維擴(kuò)展過程中某時(shí)刻某位置處的溫度。s2.2擴(kuò)展速度模型由式(6)可知距蒸汽腔邊緣距離x處，在已知蒸汽注入溫度tst、油藏原始溫度tr的條件下，可推導(dǎo)出蒸汽腔擴(kuò)展速度。在同一監(jiān)測井下，可分別測得三處不同深度下的溫度，如圖3所示。式(6)可簡化表示為：式(7)中：c1，c2表示擴(kuò)展速度函數(shù)系數(shù)。在同一時(shí)刻測得的兩處深度、溫度：其中x可由深度表示：x0、x1、x2分別表示同一時(shí)刻蒸汽腔邊緣外同一監(jiān)測位置下三個(gè)監(jiān)測點(diǎn)x方向坐標(biāo)，h0、h1、h2表示所對應(yīng)深度。由式(9)(10)化簡可得：式(11)可寫為：因此，蒸汽腔水平擴(kuò)展速度u為：根據(jù)式(13)可在測得監(jiān)測深度h及對應(yīng)監(jiān)測溫度t的條件下求得此刻蒸汽腔擴(kuò)展速度。當(dāng)油藏導(dǎo)熱系數(shù)k視為常數(shù)時(shí)，蒸汽腔水平擴(kuò)展速度u為：s3、擴(kuò)展速度求解s3.1飽和巖石導(dǎo)熱系數(shù)求解由巖石、原油、水等物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，經(jīng)過理論公式求得：油藏導(dǎo)熱系數(shù)k可由下式求得：式中：λd—干燥砂巖的導(dǎo)熱系數(shù)，w/(m·℃)，取值0.877w/(m·℃)；λw—水的導(dǎo)熱系數(shù)，w/(m·℃)，取值0.675w/(m·℃)；λa—空氣的導(dǎo)熱系數(shù)，w/(m·℃)，取值0.040w/(m·℃)；ρl—飽和砂巖的密度，g/cm3；ρd—干燥砂巖的密度，g/cm3，取值2.08g/cm3；m—膠結(jié)系數(shù)，無因次，取值1.8。熱容量m是指單位體積的油藏巖石，溫度升高1℃所需的熱量，單位為kj/(m3·℃)，與密度ρ、比熱容c的關(guān)系為：m＝ρgc(16)油藏?zé)崛萘靠捎上率角蟮茫菏?17)中bi表示體積系數(shù)，下標(biāo)r,o,w,g分別表示砂巖、原油、水與氣體；s表示飽和度。s3.2傾斜角求解由公式(7)和(13)可知，在注入井深度和蒸汽腔頂層深度范圍內(nèi)，深度差h-h1與溫度函數(shù)f(t)-f(t1)成正比。測定監(jiān)測溫度數(shù)據(jù)(t、t1)、可求得深度差與溫度函數(shù)的回歸參數(shù)c，從而可求得當(dāng)溫度t＝tst時(shí)的假想深度h0。根據(jù)幾何關(guān)系求得蒸汽腔外緣傾斜角度θ：式中h2表示水平生產(chǎn)井深度；s表示水平生產(chǎn)井與監(jiān)測井水平距離。s3.3蒸汽腔擴(kuò)展速度求解由蒸汽腔速度擴(kuò)展理論公式(13)，結(jié)合所求物性參數(shù)及蒸汽腔邊緣傾斜角，可獲得蒸汽腔水平擴(kuò)展速度。s3.4蒸汽腔擴(kuò)展位置求解由生產(chǎn)井位置及蒸汽腔邊緣傾斜角，可獲得蒸汽腔在蓋層擴(kuò)展位置：s＝(hcap-h0)/tanθ(20)式(20)中s表示蒸汽腔擴(kuò)展邊緣在蓋層處的位置與生產(chǎn)井水平距離；hcap表示蓋層深度。由生產(chǎn)井深度即可求得蒸汽腔擴(kuò)展位置。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用上述方法可直接采用監(jiān)測井監(jiān)測溫度數(shù)據(jù)測定蒸汽腔擴(kuò)展速度，與現(xiàn)有預(yù)測蒸汽腔擴(kuò)展速度方法比較，節(jié)省現(xiàn)有方法繁瑣過程和冗長時(shí)間，節(jié)約人力物力財(cái)力，快捷準(zhǔn)確的獲得擴(kuò)展速度值。附圖說明圖1為本發(fā)明蒸汽腔擴(kuò)展示意圖。圖2為本發(fā)明蒸汽腔擴(kuò)展原理圖。圖3為本發(fā)明蒸汽腔溫度監(jiān)測圖。具體實(shí)施方式下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限于此。實(shí)施例1以某井區(qū)某水平井組注蒸汽開采工程為例，通過對應(yīng)觀察井可檢測到距水平注入井13.9米處的垂向溫度分布。設(shè)定蒸汽腔溫度為250℃，油藏原始溫度為15℃，生產(chǎn)井深度350米。根據(jù)觀察井資料，選取下表數(shù)據(jù)(三個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)六點(diǎn)監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù))：表1觀察井深度-溫度資料(1)物性參數(shù)水平井組所對應(yīng)油層孔隙度為29.7％，滲透率為1078.1md，含油飽和度為70％。原油與巖石物性如表2所示。表2觀察井深度-溫度資料將數(shù)據(jù)帶入式(15)可求得油藏導(dǎo)熱系數(shù)為2.1808w/(m·℃)。將數(shù)據(jù)帶入式(17)可求得油藏?zé)崛萘繛?.8574×106j/m3·℃。(2)傾斜角導(dǎo)熱系數(shù)的回歸參數(shù)a比b的數(shù)量級(jí)高出很多，因此式(13)中簡化系數(shù)c1近似等于0。因此由式(7)(13)可知，在注入井深度和蒸汽腔頂層深度范圍內(nèi)，深度差h-h1與溫度函數(shù)f(t)-f(t1)成正比。由表1所列時(shí)間1監(jiān)測數(shù)據(jù)可求得回歸參數(shù)c＝5.4903。從而可求得當(dāng)溫度t＝tst時(shí)的深度h0＝320.4809m。根據(jù)式(19)可求得蒸汽腔外緣傾斜角度，即θ＝64.7851°(tanθ＝2.1237)。同理可求得其他兩個(gè)監(jiān)測時(shí)間點(diǎn)處的傾斜角，如表3所示。表3傾斜角時(shí)間1時(shí)間2時(shí)間3θ64.785164.184964.4188(3)蒸汽腔擴(kuò)展速度由蒸汽腔速度擴(kuò)展理論公式，結(jié)合所求物性參數(shù)及蒸汽腔邊緣傾斜角，可獲得蒸汽腔水平擴(kuò)展速度。蒸汽腔水平擴(kuò)展速度理論公式為：監(jiān)測井三個(gè)監(jiān)測時(shí)間點(diǎn)所對應(yīng)的擴(kuò)展速度如表4所示。表4蒸汽腔水平擴(kuò)展速度時(shí)間1時(shí)間2時(shí)間3um/月0.95481.26180.7911結(jié)合工程實(shí)踐以及國內(nèi)外參考文獻(xiàn)可知，蒸汽腔擴(kuò)展速度范圍為0.7～1.5m/月，對比計(jì)算結(jié)果表明該方法對預(yù)測蒸汽腔擴(kuò)展速度有一定的準(zhǔn)確性。以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。當(dāng)前第1頁12