一种抑制SAGD蒸汽腔纵向突进的方法技术

本发明专利技术提供了一种抑制SAGD蒸汽腔纵向突进的方法。该方法包括以下步骤：在某SAGD开采油藏的蒸汽腔纵向突进井点处注入常温水，以降低蒸汽腔顶部的突进腔的温度，当温度降至150℃～180℃时，停止注水；然后注入氮气，在蒸汽腔顶部、突进腔底部形成隔热带，控制蒸汽腔向顶部突进腔的热量传递，降低突进腔内温度，抑制该井点蒸汽腔的上升速度；重复注入常温水和氮气若干次，进而抑制SAGD蒸汽腔纵向突进。本发明专利技术采用水+氮气交替注入的方式，既能够抑制蒸汽腔突进又能够保证蒸汽腔稳定扩展，可以有效改善SAGD生产效果。

A method of restraining the longitudinal penetration of SAGD steam cavity

The invention provides a method for restraining the longitudinal penetration of the SAGD steam chamber. The method includes the following steps: injection of constant temperature water at the vertical penetration well point at the steam chamber of a SAGD reservoir to reduce the temperature of the penetration cavity at the top of the steam chamber. When the temperature is reduced to 150 to 180 C, the water injection is stopped, and then nitrogen is injected into the top of the steam chamber and the bottom of the penetration cavity to control the top of the steam chamber. The heat transfer in the cavity of the section reduces the temperature in the penetration cavity and inhibits the rising velocity of the steam cavity of the well point, and repeated injection of water and nitrogen several times at the normal temperature, and then restraining the longitudinal penetration of the SAGD steam cavity. The invention adopts the alternative injection of water and nitrogen, which can not only suppress the penetration of the steam cavity but also guarantee the steady expansion of the steam chamber, and can effectively improve the production effect of SAGD.

【技术实现步骤摘要】
一种抑制SAGD蒸汽腔纵向突进的方法
本专利技术涉及一种抑制SAGD蒸汽腔纵向突进的方法，属于石油开采

技术介绍
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)是以蒸汽作为热源，依靠沥青及凝析液的重力作用开采稠油。地层原始条件下的原油粘度高、无流动能力，要进行开采则首先要实现注采井之间的热连通(即，使油层温度达到原油可流动温度)；形成热连通后，由注汽井连续不断地向油层注入高干度蒸汽，使其在地层中形成蒸汽腔，通过蒸汽腔向上及侧面移动，与油层中的原油发生热交换，加热的原油和蒸汽冷凝水依靠重力作用泄流至下部的生产井中产出。1997年Butler教授提出了蒸汽辅助泄油过程中加入气体驱动的开发方式。即在SAGD的注入蒸汽中加入非凝析气体，在重力分异与蒸汽冷凝作用下，非凝析气体分布在油层上部，降低蒸汽向上覆岩层的传热速度，以提高热效率，其机理如图1所示。SAGD因其高采收率、高采油速度的技术特点，是目前重油和油砂开发中最成功的热采技术之一，已经被认为是重油和油砂开发的标准技术，目前得到广泛应用。例如，CN201843600U公开了一种SAGD机械举升循环预热设备，应用于水平井的技术套管中。该设备包括注蒸汽管柱、机械举升管柱、抽油泵，能够解决因深井或地层压力低于井深静液柱压力而不能进行油层循环预热的问题。CN205638411U公开了一种组合井网，包括水平生产井、多口大斜度注汽井，能够有效动用特厚层状油藏。CN203626767U公开了一种气体辅助SAGD开采超稠油的实验装置及系统，包括实验装置、多元注入装置、数据采集装置及生产装置，为研究提高SAGD热效率、增大蒸汽波及体积，进一步提高油汽比的超稠油油藏有效开发技术提供数据支持。虽然本领域技术人员在SAGD研究上取得了一些成果，认识到要保证SAGD的开发效果，就要确保蒸汽腔的有效形成及扩展。而在现有的SAGD开采过程中，特别是对于具有顶水的超稠油油藏，由于油藏非均质性、蒸汽超覆等因素的影响，蒸汽腔纵向上会出现局部突进现象，很容易使油层上部沥青壳软化，在顶底压差作用造成顶水下泄，严重影响SAGD开采效果。针对蒸汽腔突进的问题，在现有技术中，一般采用注汽井关井的方式来减缓突进，但注汽井长期关井会造成蒸汽腔萎缩，温度降低，使产油量降低，SAGD开发效果变差。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种抑制SAGD蒸汽腔纵向突进的方法。该方法采用水+氮气交替注入的方式，既能够抑制蒸汽腔突进又能够保证蒸汽腔稳定扩展，可以有效改善SAGD生产效果。为方便理解，在本专利技术中，将发生纵向突进后的蒸汽腔分成两部分，底部称为原始蒸汽腔，顶部称为突进腔。为达到上述目的，本专利技术提供了一种抑制SAGD蒸汽腔纵向突进的方法，其包括以下步骤：(1)在某SAGD开采油藏的蒸汽腔纵向突进井点处(即蒸汽腔高点)注入常温水，以降低原始蒸汽腔(在本专利技术中将发生突进之前的蒸汽腔部分称为原始蒸汽腔)顶部的突进腔的温度，当突进腔的温度降至150℃～180℃时，停止注水；(2)然后注入氮气，在原始蒸汽腔顶部、突进腔底部形成隔热带，控制原始蒸汽腔向顶部突进腔的热量传递，降低突进腔内温度，抑制该井点蒸汽腔的上升速度；(3)若突进腔的温度重新达到180℃以上，则重复步骤(1)和(2)(可以重复若干次步骤(1)和(2)，视突进腔的温度而定)，同时监测蒸汽腔的高度，当该井点蒸汽腔的高度与邻井蒸汽腔高度的差距＜5m时，则停止步骤(1)和(2)，完成对SAGD蒸汽腔纵向突进的抑制。根据本专利技术的具体实施方式，优选地，上述方法在步骤(1)之前还包括步骤(1)-1：确定SAGD开采的油藏是否存在蒸汽腔纵向突进情况。更优选地，确定SAGD开采的油藏是否存在蒸汽腔纵向突进情况的方式是：收集该油藏的井监测资料(更具体地，可以为井温监测资料)，当某直井的蒸汽腔高度高于邻井蒸汽腔高度20m～25m时，则认为该井控制范围内存在蒸汽腔纵向突进情况。本专利技术根据井监测资料分析确定汽腔的扩展高度，进而预测汽腔的发育状况。当监测到某直井汽腔高度高于邻井蒸汽腔高度20m～25m时，认为该井控制范围内存在汽腔突进现象，需进行调控，降低汽腔上升速度。本专利技术采用水+氮气交替注入的方式既能够抑制蒸汽腔突进又能够保证蒸汽腔稳定扩展。氮气导热系数小(如图2——氮气在不同温度及压力下的导热系数曲线所示)，属隔热材料，能够起到很好的隔热作用，同时氮气的密度小于蒸汽的密度(如图3——不同条件下氮气密度与不同干度蒸汽密度对比图所示)，可分布在原始蒸汽腔上部；相对于蒸汽，常温水的热焓远小于水蒸汽的热焓，具有更好的降温作用。关于蒸汽腔内的气体分布，由于重力分异及蒸汽冷凝作用，氮气主要分布在原始蒸汽腔顶部。一方面，如图3所示，当蒸汽干度为60％-70％时，氮气的密度小于蒸汽的密度，当与干蒸汽对比时，只有当温度高于320℃或压力高于12MPa时，氮气的密度才小于水蒸汽的密度；在SAGD中，井底干度＞70％，蒸汽腔的操作压力一般为2-4MPa，从而氮气的密度一定小于蒸汽的密度。另一方面，常温水的注入降低了突进腔温度，使水蒸汽遇冷凝析成水，使得氮气主要分布在原始蒸汽腔顶部；采用油藏数值模拟软件模拟了氮气在蒸汽腔中的分布形态，如图4——氮气摩尔分布场图所示，蒸汽腔顶部氮气的摩尔深度最高，为注入氮气主要分布区域。在上述方法中，优选地，步骤(1)中的常温水的注入量为550t～700t，注入速度为30t/d～40t/d。在上述方法中，优选地，步骤(2)中的氮气分为两部分注入，分别为初始氮气注入和补充氮气注入；初始氮气注入量为45×104Nm3～55×104Nm3，初始氮气注入速度为2.5×104Nm3/d～3.0×104Nm3/d；在完成初始注入量后，继续以1.0×104Nm3/d～1.5×104Nm3/d的注入速度注入补充氮气，以维持氮气层的厚度。由于蒸汽腔是不断扩大的，为维持氮气层厚度，达至预期的效果，因此需适当补充氮气，补充氮气的注入量根据现场实施情况而定，只要能够维持氮气层厚度即可，若注入补充氮气的过程中发现突进腔温度达到180℃以上了，则停止注入氮气，开始重复注入常温水。注水量、注氮量过大，会在一定程度上影响油井产量，而过小的注水量、注氮量达不到抑制汽腔突进的效果，本专利技术所限定的注水、注氮量以及注入速度适合于突进腔高度在20-35m左右，突进腔范围为一个井距(65-75m)左右，突进时蒸汽腔温度为200℃～240℃的条件，能够有效抑制蒸汽腔突进、促进SAGD蒸汽腔均衡扩展、提高油藏采收率。在上述方法中，更优选地，步骤(1)中的常温水的注入量是通过以下公式确定的：Q＝△H÷(Hw1-Hw2)(1)；其中，Q为常温水的注入量，kg；Hw1为150℃热水的焓，kJ/kg；Hw2为20℃热水的焓，kJ/kg，△H为突进腔内饱和蒸汽降到150℃热水所需的焓，kJ：△H＝H0-Hw(2)；H0为突进腔内蒸汽的焓，kJ：H0＝Vh”/v”(3)；Hw为与突进腔内蒸汽同质量的150℃蒸汽的焓，kJ：Hw＝Vhw”/v”(4)；V为突进腔的可驱替体积，m3：其中，为油层孔隙度，％；h1为突进时蒸汽腔(即突进腔)高点至正常蒸汽腔顶面高度，m；r为突进腔的横向范围(一般一个井距(65-75m)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制SAGD蒸汽腔纵向突进的方法，其包括以下步骤：(1)在某SAGD开采油藏的蒸汽腔纵向突进井点处注入常温水，以降低原始蒸汽腔顶部的突进腔的温度，当突进腔的温度降至150℃～180℃时，停止注水；(2)然后注入氮气，在原始蒸汽腔顶部、突进腔底部形成隔热带，控制原始蒸汽腔向顶部突进腔的热量传递，降低突进腔内温度，抑制该井点蒸汽腔的上升速度；(3)若突进腔的温度重新达到180℃以上，则重复步骤(1)和(2)同时监测蒸汽腔的高度，当该井点蒸汽腔的高度与邻井蒸汽腔高度的差距＜5m时，则停止步骤(1)和(2)，完成对SAGD蒸汽腔纵向突进的抑制。

【技术特征摘要】
1.一种抑制SAGD蒸汽腔纵向突进的方法，其包括以下步骤：(1)在某SAGD开采油藏的蒸汽腔纵向突进井点处注入常温水，以降低原始蒸汽腔顶部的突进腔的温度，当突进腔的温度降至150℃～180℃时，停止注水；(2)然后注入氮气，在原始蒸汽腔顶部、突进腔底部形成隔热带，控制原始蒸汽腔向顶部突进腔的热量传递，降低突进腔内温度，抑制该井点蒸汽腔的上升速度；(3)若突进腔的温度重新达到180℃以上，则重复步骤(1)和(2)同时监测蒸汽腔的高度，当该井点蒸汽腔的高度与邻井蒸汽腔高度的差距＜5m时，则停止步骤(1)和(2)，完成对SAGD蒸汽腔纵向突进的抑制。2.根据权利要求1所述的方法，其在步骤(1)之前还包括步骤(1)-1：确定SAGD开采的油藏是否存在蒸汽腔纵向突进情况。3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定SAGD开采的油藏是否存在蒸汽腔纵向突进情况的方式是：收集该油藏的井监测资料，当某直井的蒸汽腔高度高于邻井蒸汽腔高度20m～25m时，则认为该井控制范围内存在蒸汽腔纵向突进情况。4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中的常温水的注入量为550t～700t。5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中的常温水的注入速度为30t/d～40t/d。6.根据权利要求1或4所述的方法，其中，步骤(1)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：武毅，王中元，李晓漫，韩冰，周广兴，户昶昊，宫宇宁，葛明曦，张甜甜，邹兆玉，王梓吉，庄丽，王秀清，平源毓，蔡继荣，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11