確定巖石滲濾特性的方法
2023-11-02 21:07:22 3
專利名稱：確定巖石滲濾特性的方法
技術領域：
本發明涉及油氣工業，尤其是涉及重油和地瀝青沉積物的開採。
背景技術：
烴類價格的持續增長和輕油資源的必然消耗近來導致對重油和地瀝青 沉積物開採的高度重視。在開採高粘度烴類沉積物的現有方法(例如，採 礦、溶劑注射等)中，熱處理方法(熱水注射、熱蒸汽油井處理、熱蒸汽 地層處理等)因為高出油率和採油量而眾所周知。
熱蒸汽重力驅油方法(SAGD)是已知的，該方法是當前重油和地瀝青 沉積物的開採方法中最有效的方法之一 (Butler R.:"Thermal Recovery of Oil and Bitumen" ， Prentice-Hall Inc., New-Jersey, 1991， Butler R.， "Horizontal Wells for the Recovery of Oil, Gas and Bitumen", Petroleum Society of Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, 1994)。該方法通過 將蒸汽注入頂部水平井並且從底井回收油來在地層中形成高溫"蒸汽室"。 儘管該方法得到廣泛使用，但是這種沉積物開採方法需要進一步改進，即 增加油與蒸汽的比率和提供蒸汽室開採控制。
增加SAGD效率的一種方法為基於持續的溫度監測來進行工藝控制和 調節。這可以通過在井內安裝分布式溫度測量系統來進行。涉及熱開採方 法(例如蒸汽輔助重力洩油)的主要問題之一為蒸汽(熱水、蒸汽/氣體混 合物)經由高滲透的層間朝產油井突進。
這大大減小了熱載體的使用率，並且可能會導致井下設備的損壞。蒸 汽突進響應(steam breakthrough response)要求修補和更新作業，這由導致 浪費時間並且可能引起整個作業的中斷。由於產油井和注水井之間的較小 距離(5-10米)，因此這種缺陷對於蒸汽輔助重力驅油開釆方法來說尤其 重要。
運轉井的有效溫度測量方法(RU 2194160)也是已知的。該己知的方 法涉及運轉井的地球物理學研究，並且用於確定環空流體流動間隔。該已知方法的技術效果是增加油井確定和環空流體流動確定的可靠性和唯一 性。這可以通過如下方式來實現測量溫度與時間的關係，在鑽井作業過 程中將總的溫度與時間曲線進行對比。在假定的流體流動間隔內，在套管 柱的短期局部加熱之前和之後記錄溫度與時間的曲線。流體流動參數大致 從溫度增長速度判斷。
確定地質區域的滲濾特性的方法(RU2045082)是已知的。該方法包 括在注水井內產生壓力脈衝，並且在幾口測量井中實施不同的聲速測井和 溫度測量。溫度採用中心和非中心測量儀器進行測量。總的作用是判斷柱/ 水泥護層/地層/油井系統的滲濾特性的不均勻性，溫度計讀數用於確定滲濾 特性的矢量方向。這種方法的缺陷如下
-僅僅可能對地質區域的滲濾特性進行概括的整體評價；
-在幾口井中需要進行附加的多種測量(聲速測井)；
-該方法不適合高粘度稠油和瀝青飽和巖的特性。
發明內容
本發明的方法的目的在於擴大其應用面，並且可對巖石沿井筒的滲透 參數進行定量，從而在沉積物開採過程中提高熱載體的使用效率並且減小 設備的損耗。
本發明的目的是通過使用新的測量順序和步驟並且在方法中使用適當 的數學模型來實現。
本發明的方法的優點在於可以表示高粘度油和瀝青飽和巖的特性並且 可以使用標準的測量工具。而且，步驟的順序不會妨礙熱開採作業的工藝 流程。
確定巖石滲濾特性的方法如下-
-在井內提供對比溫度流體循環(contrasting temperature fluid circulation) 5
-所述流體按照在環空內部分流體吸附所需的量進行供應； -停止井內的流體循環；
-從循環停止直到達到熱穩定狀態沿著井筒測量溫度； -獲得沿井筒的溫度與時間曲線； -使用數據平均模型確定巖石的滲濾特性。
本發明參考附圖進行詳細描述，其中 圖l示出了初始加熱階段；
圖2示出了在初始加熱之後沿井筒的溫度分布； 圖3示出了在注入蒸汽的過程中壓力和溫度的曲線；以及 圖4示出了從溫度恢復率測量確定的滲濾特性分布。
具體實施例方式
所述方法需要在初始加熱階段在所關心部分的整個長度上進行分布式 溫度測量。在此開採階段(圖l)，通過加熱井間空間在井之間建立水力連 接。在標準的蒸汽輔助重力驅油開採技術中，由於在兩口水平井內的蒸汽 循環，因此這可以通過地層的熱傳導到來獲得。確定巖石滲濾特性的方法 需要額外的作業，即在初始加熱階段部分封閉環空，以在井筒內產生過量 壓力。只要有可能，該壓力就迫使蒸汽流入地層。進入飽和油床的蒸汽量
(因此是熱量)依賴於地層的局部滲透性(圖2)。圖2示出了具有不同滲 濾特性的地層部分在部分(1)處K-3pm2，在部分(2)處K-5pm2，在 部分(3) &K = 2(im2，同時在其餘的部分處K = 0.5^mi2。如圖2所示，在 蒸汽循環停止之後所接收的熱信號將通過高滲透性的地層部分提供。另外， 溫度恢復率依賴於局部部分的滲濾特性。因此，在蒸汽循環停止之後的溫 度測量結果(通過分布式測量系統提供)可用於評價沿井筒的滲濾特性曲 線。
為了解決相反的作業，該方法提供一種滿足下列特性並具有下列邊界 條件的分析模型
畫 一 維前緣圓柱對稱模型 (one-dimensional frontal cylindrical symmertrical model);
-在初始條件，孔隙空間完全充滿油/瀝青；
-在蒸汽注入地層期間形成下列區域(圖3):蒸汽(III)、水和熱油 (II)和冷油(I);
-油/水的邊界確定為在充滿粘度具有顯著差別的流體區域之間的邊界 (冷的高粘度稠油具有粘度^，蒸汽、水和熱地層流體具有平均粘度A)。油/水的邊界的位置能夠使用下列的方程式進行確定:
盧c
其中^-c .^。參數c《0.5 + L5的值能夠從數字模擬/現場實驗中進
行確定，以考慮到幾乎不包括在單純分析模型內的下列特定特徵
-接近油/水邊界的油的溫度和粘度不同於地層中油的溫度和粘度； -事實上，沒有明確的油/水邊界(具有過渡油/水混合區)。 因此，油/水邊界的半徑通過下列參數確定 -地層滲透性； -地層上的壓力(a屍)；
-地層中的油粘度(〃。)。
蒸汽/水的邊界位置通過能量和重量平衡方程式來確定，所述方程式如
下:
formula see original document page 6是蒸汽凝結重量率，
〃
是最大冷凝率，Pw是水的密度，^是地層的孔隙
率，；^是飽和水油藏的熱傳導率，^是水的熱容量，c,是蒸汽的熱容量，"
是地層的熱擴散率，丄是汽化熱，^是注水的持續時間，t;是蒸汽的冷凝溫度。在蒸汽注入階段的溫度曲線如下:
7
H丄
^ 、 二
r、
r、
v =
1-
2;r .義
/~7. <
在蒸汽循環停止之後的溫度恢復可以採用不允許相變的簡單傳導熱交 換模型來描述。
基於溫度恢復率測量的滲濾特性(滲透性K)的分布評價的示例在圖4 中示出，上部示出了評價結果，下部示出了模擬值。
因此，在蒸汽輔助重力洩油的早期階段或其它熱輔助油井開採方法中， 確定巖石滲濾特性的方法允許對沿井筒的滲濾特性曲線進行定量分析。所 獲得的滲濾特性曲線可用於在主要開採階段開始之前預防性的隔離高滲透 性地層，並且避免蒸汽朝產油井突進。沿整個井筒長度的滲濾特性曲線通 過採用分布式溫度測量系統測量非穩定階段的熱場來確定。
權利要求
1. 一種確定巖石滲濾特性的方法，其包括如下步驟-在井內提供對比溫度流體循環；-所述流體按照在環空內部分流體吸附所需的量進行供應；-停止井內的流體循環；-從循環停止直到達到熱穩定狀態沿著井筒測量溫度；-獲得沿井筒的溫度與時間曲線；-使用數據平均模型確定巖石的滲濾特性。
2、 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，流體粘度通過用於非水平 井的化學添加劑被改變。
全文摘要
本發明涉及油氣工業，尤其涉及重油和地瀝青沉積物的開採。確定巖石滲濾特性的方法包括如下步驟在井內提供對比溫度流體循環；所述流體按照在環空內部分流體吸附所需的量進行供應；停止井內的流體循環；從循環停止直到達到熱穩定狀態沿著井筒測量溫度；獲得沿井筒的溫度與時間曲線；使用數據平均模型確定巖石的滲濾特性。流體的粘度通過用於非水平井的化學添加劑被改變。
文檔編號E21B47/10GK101443531SQ200780009498
公開日2009年5月27日 申請日期2007年2月6日 優先權日2006年2月17日
發明者A·N·尚德雷金, M·T·努克哈伊夫, V·V·特逖欽伊, Y·庫恩德希澤勒 申請人:普拉德研究及開發股份有限公司