海洋石油  2015, Vol. 35 Issue (3): 38-41
文章快速检索     高级检索
多元热流体吞吐窜流影响灰色关联定量分析[PDF全文]
姜杰, 杜福云, 李敬松, 徐明飞, 何德磊     
中海油田服务股份有限公司油田生产事业部,天津 300450
摘 要: 稠油油藏进行多轮次吞吐热采时,由于地质和工艺条件差异易造成井间窜流现象,为分析各因素对多元热流体吞吐窜流的影响程度,运用灰色关联方法,通过计算各因素关联度以量化确定它们的影响大小及主次关系。研究结果表明,影响多元热流体吞吐井间窜流因素的敏感性大小排序为:渗透率、油层厚度、注采压差、注入强度、原油黏度,并据此提出有针对性的治理措施。该研究成果可为多轮次吞吐热采方案设计及后期窜流治理提供参考依据。
关键词灰色关联     窜流     多元热流体     稠油    
Gray Correlative Quantitative Analysis on the Influence of Steam Channelingof Multiple Thermal Fluids
JIANG Jie, DU Fuyun, LI Jinsong, XU Mingfei, HE Delei     
Oilfield Optimization R & D Institute, COSL, Tianjin 300450, China
Abstract: Steam channeling cross well usually takes place due to differences in geologic conditions and technologic conditions during thermal recovery by multiple cyclic steam stimulation in viscous oil reservoir. In order to analyze the main reasons for steam channeling, grey correlative method has been used to calculate the relevance degree of different factors, determine quantitatively the influences of these factors on steam channeling, make clear which one is the primary or secondary important factor. The results show that the sensitivity of the factors affecting cross well steam channeling during multiple thermal fluid stimulation in horizontal wells ranks as follows: permeability, reservoir thickness, injection production pressure difference, injection strength, and the oil viscosity. In addition, some controlling measures have been put forward. The research results also can provide certain reference for thermal recovery scheme design and governing measures.
Keywords: grey correlation     steam channeling     multiple thermal fluid     heavy oil    

稠油油藏进行多轮次的吞吐热采,由于地层的非均质存在以及工艺参数不同等易造成汽窜发生,从而导致油藏加热不均匀、热波及体积减小、热效率低、经济效益差等问题。同时汽窜还给邻井生产带来一定的负面效应。目前渤海稠油主要采用多元热流体吞吐热采,并取得较好的开发效果[1-3]。该技术是利用火箭发动机燃烧喷射原理,在高压燃烧室内混合燃烧燃料、空气及水,产生高温高压水蒸汽、CO2及N2等混合气体注入地层。随着海上稠油油藏热采开发程度的不断提高[4],井间窜流风险也会加大,将会直接影响热采水平。目前针对热采汽窜规律及风险研究较多,但大多限于定性分析,同时多元热流体由于是复合气体,与蒸汽的增产机理还略有不同。本文在窜流特征分析基础上,利用灰色关联分析方法对汽窜影响因素进行定量分析,并据此对其影响因素进行排序,从而为减缓窜流及后期调整措施提供参考。

1 井间窜流模型建立

渤海X油田为我国海上一具有高孔高渗特征的稠油油藏,该油田已实施过多元热流体吞吐试验,取得了较好的开发效果。本文在该油田实际地质油藏特征及井网分布的基础上,选取部分典型区块的井组为研究对象,并利用CMG-Stars软件建立多元热流体井组吞吐的模型,并进行数值模拟研究。建立的基础数值模拟模型如图 1。考虑气窜影响因素中的非均性条件,在井组模型中的两井间建立一条高渗条带,如图 2,当井组间发生窜流时,气体波及前缘将沿高渗带窜进,汽窜后的含气饱和度分布如图 3

图 1 井组井间窜流数值模拟模型

注:图中红色条带为高渗条带 图 2 井组井间窜流模型(高渗条带)

图 3 井组井间窜流含气饱和度分布

2 灰色关联定量分析 2.1 基本原理

灰色关联原理[5-6]是通过各种因素间总体发展态势的相似或相异程度来确定因素间相关联的程度。它通过分析时空序列曲线的几何形状、变化大小、方向与速度等的接近程度来衡量因素间关联度大小。当比较序列变化态势接近时,关联度较大;反之,关联度较小。因此可选择窜流系数为参考序列Y0,各因素为比较序列Xi构造关联分析矩阵,通过式(1)进行序列无量纲化,最终确定关联系数εik)和关联度Roik),如式(2)~式(3)。

(1)
(2)
(3)

式中:θ为分辨系数,范围[0, 1],值越小,分辨力越大;Roik)为关联度,值越大,影响越大,反之越小。

2.2 关联序列确定

结合国内外热采经验及井区生产动态特征,在静态方面选取渗透率、油层厚度、原油黏度,动态方面选取注入强度、注采压差等作为比较序列,利用数值模拟手段分别计算等比例下不同参数组合的窜流效果。窜流效果中选取窜流系数作为参考序列,计算结果见表 1

表 1 各相关因素组合下的井间窜流程度效果

2.3 关联度分析

利用公式(1)将确定的各比较序列和参考序列进行无量纲化,并利用关联方法和式(2)计算各影响因素与窜流程度大小的关联系数,在此基础上,分别取分辨系数为0.5、0.4、0.3,通过各比较序列关联系数计算各影响因素的关联度,通过对关联度进行排序可确定各影响因素的敏感性程度,如表 2

表 2 多元热流体吞吐影响因素与井间窜流的关联度及排序

2.4 敏感性分析

通过表 1可看出,当分辨系数越大时,关联度也越大,表明曲线的几何形态越接近,故选取较小的分辨系数可有效提高评价结果的区分能力,但总体上排序保持一致。从图 4可看出,多元热流体吞吐时影响因素对井间窜流的敏感性排序依次为渗透率、油层厚度、注采压差、注入强度、原油黏度。

图 4 多元热流体吞吐影响因素与井间窜流敏感性排序

多轮次吞吐的井间窜流具有方向选择性、重复性、可逆性等特征[7-8],如不及时采取相应措施,井组间将会重复的发生气窜,对生产效果影响较大。因此,可结合影响因素敏感性分析结果,确定针对性的减缓窜流调整措施。静态方面,渗透率影响相对较大,针对存在高渗透带的井组可考虑高温化学剂辅助调剖措施[9-10];动态方面,注采压差和注入强度相对敏感,因此方案设计时,需优先考虑此因素,确定合理的注热参数[11];同时,整体上可考虑井网组合式吞吐[12],以整体抑制窜流。

3 结论

(1)利用灰色关联分析方法可对井间窜流影响因素进行关联分析,通过各因素的关联度大小确定影响程度,量化确定其中的关键因素。

(2)利用数值模拟和灰色关联方法分析了井间窜流影响因素敏感性大小,各因素排序由大到小依次为渗透率、油层厚度、注采压差、注入强度、原油黏度。

(3)结合影响因素敏感性分析,提出了相应减缓井间窜流治理措施,如高温泡沫辅助吞吐、注热速度和强度优化、组合式吞吐等。

参考文献
[1]
唐晓旭, 马跃, 孙永涛. 海上稠油多元热流体吞吐工艺研究及现场试验[J]. 中国海上油气, 2011, 23(3): 185-188.
[2]
林涛, 孙永涛, 马增华, 等. 多元热流体热采技术在海上探井测试中适应性研究[J]. 海洋石油, 2012, 32(2): 51-53.
[3]
林涛, 孙永涛, 马增华, 等. 多元热流体中热-气降黏作用初步探讨[J]. 海洋石油, 2012, 32(3): 74-76.
[4]
刘小鸿, 张风义, 黄凯, 等. 南堡35-2海上稠油油田热采初探[J]. 油气藏评价与开发, 2011, 1(1-2): 61-63.
[5]
王学萌, 张继忠, 王荣. 灰色系统分析及实用计算程序[M]. 武汉: 华中科技大学出版社, 2001: 8-49.
[6]
李治平, 赵必荣. 油田注水开发效果评价的灰色关联分析法[J]. 大庆石油地质与开发, 1990, 9(3): 44-51.
[7]
郑家朋, 东晓虎, 刘慧卿, 等. 稠油油藏注蒸汽开发汽窜特征研究[J]. 特种油气藏, 2012, 19(6): 72-75.
[8]
阳鑫军. 稠油开采技术[J]. 海洋石油, 2003, 23(2): 55-60.
[9]
杨刚. 稠油热采井氮气泡沫封窜技术研究与应用[J]. 石油化工应用, 2011, 30(7): 46-47.
[10]
马奎前, 蔡晖, 吴小张, 等. 弱凝胶体系地层流体转向技术在海上稠油油田的应用[J]. 海洋石油, 2011, 31(2): 66-74.
[11]
马翠玉, 刘月田, 王春红, 等. 浅薄层稠油油藏水平井蒸汽吞吐注汽参数分析[J]. 科学技术与工程, 2013, 13(8): 2203-2207.
[12]
周明升. 组合式蒸汽吞吐技术在超稠油油藏中的应用[J]. 西部探矿工程, 2006(12): 107-108. DOI:10.3969/j.issn.1004-5716.2006.12.057