稠油热采开发方式及注采参数设计方法研究

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1、中图分类号：TE345单位代码：14114学号：2013312042稠油热采开发方式及注采参数题目设计方法研究学科专业油气田开发工程研究方向油气渗流理论与应用博士生杨戬李相方（教授）指导教师田冀（教授级高工）陈掌星（教授）二○一七年五月DevelopmentmethodsandinjectionandproductionparametersdesignforheavyoilreservoirDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum,Beijinginpartialfulfillmentoftherequiremen

2、tsforthedegreeofDoctorofEngineeringByYangJian（Oil&GasDevelopmentEngineering）DissertationSupervisorProf.LiXiangfangProfessorateSeniorEngineerTianJiProf.ChenZhangxingMay,2017摘要摘要由于稠油具有粘度大、重质组分含量高的特点，热采是其中最为重要的开发方式之一。如何有效地利用不同的热采方式，高效地开发稠油资源是一项重要的课题。现阶段对稠油蒸汽吞吐过程中冷区与热区稠油的渗流特征描述尚不全面，对其产能的预测尚不精

3、确；对蒸汽驱过程中的驱替机理研究还不完善，对蒸汽驱后期的接替方式及时机研究还不成熟。因此，本文利用油藏工程方法，结合传热传质方程，并且采用物理模拟及数值模拟的方法，对稠油热采开发方式的机理进行了进一步刻画，基于此对热采参数设计方法进行了深入研究。结合蒸汽的潜热与显热特征以及低温条件下稠油流体的非牛顿特征，建立了稠油直井蒸汽吞吐半解析模型。该模型综合了低温与高温条件下稠油的渗流特征，揭示了该过程中稠油在不同温度区域内的差异化渗流特征。利用该模型，基于有效热利用参数，分析并优化了稠油油藏直井蒸汽吞吐过程中的注采参数。考虑了生产阶段非等温渗流方程与等温渗流方程的加权，在直井蒸汽

4、吞吐模型的理论基础上建立了水平井蒸汽吞吐半解析模型。在考虑蒸汽潜热、显热及稠油低温下非牛顿流体特征的基础上，提出了生产阶段的非等温渗流方程与等温渗流方程加权算法，揭示了由于生产阶段温度变化规律所导致的渗流特征。利用该模型，基于有效热利用参数，分析并优化了稠油油藏水平井蒸汽吞吐过程中的注采参数。以蒸汽吞吐后蒸汽驱全过程中的“四场”分布为基础，重新划分了不同蒸汽阶段，揭示了各阶段的驱替机理及划分标准。利用自行设计的三维蒸汽驱物理模拟实验，对蒸汽驱过程中各阶段时间进行反演，进而对传热传质规律进行了研究。利用数值模拟方法，基于阶段采收率及热利用率的特征，分析及优化了蒸汽驱不同阶段

5、的注采参数，使之达到技术及经济的双重可行性。以初步汽窜后期的油藏特征为基础，研究了蒸汽-空气复合驱的驱替规律，优化了蒸汽-空气复合驱的体积比。基于稠油开发的油藏工程方法，通过分析产油递减曲线、注采特征曲线，建立了蒸汽驱后期转其它接替方式的时机的方法。利用数值模拟技术，分析了不同模型尺度下在该时机后转汽水交替与间歇汽驱的可行性，并基于有效热利用参数优化了各开发方式的注入参数。基于现场实际区块模型，利用油藏数值模拟，验证了转接替时机及方式的正确性。本文的研究成果进一步完善了蒸汽吞吐、蒸汽驱的开发理论，提出了新的蒸汽吞吐半解析模型、蒸汽驱的阶段划分方法及注采开发优化方法，为提高

6、稠油开发提供了一定的理论基础。关键词：稠油热采；非牛顿流动；蒸汽吞吐；蒸汽驱；接替方式-II-ABSTRACTDevelopmentmethodsandInjectionandproductionparametersdesignforheavyoilreservoirABSTRACTBecauseheavyoilhasthecharacteristicsofhighviscosityandhighcontentofheavycomponents,thermalrecoveryisoneofthemostimportantdevelopmentmethods.Howtoef

7、fectivelyapplydifferentthermalrecoverymethodstoefficientlydevelopheavyoilresourcesisofasignificantissue.Atpresent,thedescriptionoftheseepagecharacteristicsofthecoldzonesandhotzonesduringtheprocessofcyclicsteamstimulation(CSS)isnotyetcomprehensive,andtheresearchonpre