过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法及系统，所述方法包含：获得油藏静态参数及注汽参数；根据能量守恒原理，建立过热区散热范围计算模型、蒸汽区散热范围计算模型和热水区散热范围计算模型；根据所述过热区散热范围计算模型、所述蒸汽区散热范围计算模型和所述热水区散热范围计算模型建立过热蒸汽吞吐热利用效率模型；根据所述油藏静态参数及注汽参数和所述过热蒸汽吞吐热利用效率模型计算获得过热蒸汽吞吐热利用效率。

【技术实现步骤摘要】
过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法及系统
本专利技术涉及油气田开发工程领域，尤指一种考虑蒸汽超覆作用的过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法及系统。
技术介绍
与普通湿蒸汽相比，相同压力下的过热蒸汽所含热量多、比容大，在油层中具有更大的加热范围，且过热蒸汽与储层矿物及流体发生更为强烈的物理化学反应，使得其对储层渗流环境的改善作用更加显著。因此，注过热蒸汽已逐渐成为提高稠油油藏热采开发效果的有效措施之一。在注过热蒸汽过程中，井口注入的热量一部分经油管柱散失到井筒周围地层，只有部分热量进入到油层，而进入到油层中的热量仍有一部分通过顶底层散失到围岩中，只有部分热量用于加热油层。为了充分利用所注过热蒸汽对油层的加热作用，必须最大限度地增大注过热蒸汽过程中的热利用效率。由于汽液密度的差异，在注过热蒸汽过程中蒸汽往往向油层顶部聚集，形成蒸汽超覆现象。注过热蒸汽的油层热利用率不仅与注汽参数有关，还受蒸汽超覆作用的影响。Marx-Langenheim方法是目前最常用的热利用效率计算方法，但是该方法是基于注普通湿蒸汽推导而得，并且没有考虑蒸汽超覆作用的影响，从而致使利用该方法计算注过热蒸汽的热利用效率不够准确。
技术实现思路
本专利技术目的在于结合注过热蒸汽过程中的油层温度分布情况，依据蒸汽超覆理论和能量守恒原理，构建考虑蒸汽超覆作用的过热蒸汽吞吐热利用效率评价模型，以提高过热蒸汽吞吐热利用效率预测精度，为过热蒸汽吞吐相关参数优化提供理论依据。为达上述目的，本专利技术一实施例具体提供一种过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法，所述方法包含：获得油藏静态参数及注汽参数；根据能量守恒原理，建立过热区散热范围计算模型、蒸汽区散热范围计算模型和热水区散热范围计算模型；根据所述过热区散热范围计算模型、所述蒸汽区散热范围计算模型和所述热水区散热范围计算模型建立过热蒸汽吞吐热利用效率模型；根据所述油藏静态参数及注汽参数和所述过热蒸汽吞吐热利用效率模型计算获得过热蒸汽吞吐热利用效率。在上述过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法中，优选的，根据所述过热区散热范围计算模型、所述蒸汽区散热范围计算模型和所述热水区散热范围计算模型建立过热蒸汽吞吐热利用效率模型包含：基于热利用效率定义，根据所述过热区散热范围计算模型、所述蒸汽区散热范围计算模型和所述热水区散热范围计算模型建立过热蒸汽吞吐热利用效率模型。在上述过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法中，优选的，根据能量守恒原理，建立过热区散热范围计算模型包含：根据瞬时热平衡原理建立过热区的热能注入速率与顶底层总热损失速率和油层热能增加速率三者之间的第一关系方程；根据所述第一关系方程通过拉普拉斯变换及逆变换获得过热区散热范围计算模型。在上述过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法中，优选的，所述第一关系方程包含：在上式中，is为蒸汽注入速率；hsh,z＝D为井底过热蒸汽的热焓值；hs为饱和蒸汽的热焓值；λs为顶底层岩石导热系数；αs为顶底层的热扩散系数；MR为油层热容；h为油层厚度；t为注汽时间；δ为热能到达油层中某点所需时间；Ti为原始油层温度；D为井深；其中rbsh为过热区底层散热半径；Tsh为井底过热蒸汽温度；Ts为饱和蒸汽温度；k1为过热区温度梯度。在上述过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法中，优选的，所述过热区散热范围计算模型包含：在上式中，tD为无因次时间，且is为蒸汽注入速率；hsh,z＝D为井底过热蒸汽的热焓值；hs为饱和蒸汽的热焓值；λs为顶底层岩石导热系数；αs为顶底层的热扩散系数；MR为油层热容；h为油层厚度；t为注汽时间；is为蒸汽注入速率；A1位过热区散热面积。在上述过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法中，优选的，根据能量守恒原理，建立蒸汽区散热范围计算模型包含：根据蒸汽超覆理论与瞬时热平衡原理获得第二关系方程；根据所述第二关系方程通过拉普拉斯变换及逆变换获得蒸汽区散热范围计算模型。在上述过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法中，优选的，所述第二关系方程包含：在上式中：As1为蒸汽区顶层散热面积；As2为蒸汽区底层散热面积；Lv为饱和蒸汽的汽化潜热；Vs为蒸汽区体积；is为蒸汽注入速率；λs为顶底层岩石导热系数；αs为顶底层的热扩散系数；MR为油层热容；h为油层厚度；t为注汽时间；δ为热能到达油层中某点所需时间；Ti为原始油层温度；Ts为饱和蒸汽温度。在上述过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法中，优选的，所述蒸汽区散热范围计算模型包含：在上式中，β为无因次时间，且is为蒸汽注入速率；Lv为饱和蒸汽的汽化潜热；Vs为蒸汽区体积；is为蒸汽注入速率；λs为顶底层岩石导热系数；αs为顶底层的热扩散系数；MR为油层热容；h为油层厚度；tD为无因次时间；m为蒸汽超覆系数；Ti为原始油层温度；Ts为饱和蒸汽温度；As2为蒸汽区底层散热面积。在上述过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法中，优选的，根据能量守恒原理，建立热水区散热范围计算模型包含：根据瞬时热平衡原理建立第三关系方程；根据所述第三关系方程通过拉普拉斯变换及逆变换获得过热区散热范围计算模型。在上述过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法中，优选的，所述第三关系方程包含：在上式中：hws为饱和蒸汽温度下热水的热焓值；hwr为油层温度下热水的热焓值；Vh为热水区体积；is为蒸汽注入速率；λs为顶底层岩石导热系数；αs为顶底层的热扩散系数；MR为油层热容；t为注汽时间；δ为热能到达油层中某点所需时间；Ti为原始油层温度；Ts为饱和蒸汽温度；m为蒸汽超覆系数；rbs为蒸汽区底层散热半径；r为油层半径；k2为热水区温度梯度。在上述过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法中，优选的，所述过热区散热范围计算模型包含：在上式中：hws为饱和蒸汽温度下热水的热焓值；hwr为油层温度下热水的热焓值；is为蒸汽注入速率；λs为顶底层岩石导热系数；αs为顶底层的热扩散系数；MR为油层热容；tD为无因次时间；h为油层厚度；A2为热水区散热面积。在上述过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法中，优选的，所述热蒸汽吞吐热利用效率模型包含：在上式中，ηt为热蒸汽吞吐热利用效率；Qih为井口热能注入速率；Qib为井底油层热能注入速率；Qosh为过热区油层热能增加量；Qos为蒸汽区油层热能增加量；Qoh为热水区油层热能增加量；t为注气时间。本专利技术还提供一种过热蒸汽吞吐热利用效率评价系统，所述评价系统包含数据获取模块、模型生成单元和评价单元；所述数据获取模块用于获得油藏静态参数及注汽参数；所述模型生成单元用于根据能量守恒原理，建立过热区散热范围计算模型、蒸汽区散热范围计算模型和热水区散热范围计算模型；以及根据所述过热区散热范围计算模型、所述蒸汽区散热范围计算模型和所述热水区散热范围计算模型建立过热蒸汽吞吐热利用效率模型；所述评价单元用于根据所述油藏静态参数及注汽参数和所述过热蒸汽吞吐热利用效率模型计算获得过热蒸汽吞吐热利用效率。本专利技术的有益技术效果在于：根据推导的过热蒸汽吞吐热利用效率评价模型，能够采用解析法准确评价稠油油藏过热蒸汽吞吐的热利用效率，简便快捷；也便于分析稠油油藏过热蒸汽吞吐热利用效率的影响因素，并优化相关注汽参数。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。在附图中：图1为本专利技术一实施例所提供的过热蒸汽吞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法，其特征在于，所述方法包含：获得油藏静态参数及注汽参数；根据能量守恒原理，建立过热区散热范围计算模型、蒸汽区散热范围计算模型和热水区散热范围计算模型；根据所述过热区散热范围计算模型、所述蒸汽区散热范围计算模型和所述热水区散热范围计算模型建立过热蒸汽吞吐热利用效率模型；根据所述油藏静态参数及注汽参数和所述过热蒸汽吞吐热利用效率模型计算获得过热蒸汽吞吐热利用效率。

【技术特征摘要】
1.一种过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法，其特征在于，所述方法包含：获得油藏静态参数及注汽参数；根据能量守恒原理，建立过热区散热范围计算模型、蒸汽区散热范围计算模型和热水区散热范围计算模型；根据所述过热区散热范围计算模型、所述蒸汽区散热范围计算模型和所述热水区散热范围计算模型建立过热蒸汽吞吐热利用效率模型；根据所述油藏静态参数及注汽参数和所述过热蒸汽吞吐热利用效率模型计算获得过热蒸汽吞吐热利用效率。2.根据权利要求1所述的过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法，其特征在于，根据所述过热区散热范围计算模型、所述蒸汽区散热范围计算模型和所述热水区散热范围计算模型建立过热蒸汽吞吐热利用效率模型包含：基于热利用效率定义，根据所述过热区散热范围计算模型、所述蒸汽区散热范围计算模型和所述热水区散热范围计算模型建立过热蒸汽吞吐热利用效率模型。3.根据权利要求1所述的过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法，其特征在于，根据能量守恒原理，建立过热区散热范围计算模型包含：根据瞬时热平衡原理建立过热区的热能注入速率与顶底层总热损失速率和油层热能增加速率三者之间的第一关系方程；根据所述第一关系方程通过拉普拉斯变换及逆变换获得过热区散热范围计算模型。4.根据权利要求3所述的过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法，其特征在于，所述第一关系方程包含：在上式中，is为蒸汽注入速率；hsh,z＝D为井底过热蒸汽的热焓值；hs为饱和蒸汽的热焓值；λs为顶底层岩石导热系数；αs为顶底层的热扩散系数；MR为油层热容；h为油层厚度；t为注汽时间；δ为热能到达油层中某点所需时间；Ti为原始油层温度；D为井深；其中rbsh为过热区底层散热半径；Tsh为井底过热蒸汽温度；Ts为饱和蒸汽温度；k1为过热区温度梯度。5.根据权利要求4所述的过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法，其特征在于，所述过热区散热范围计算模型包含：在上式中，tD为无因次时间，且is为蒸汽注入速率；hsh,z＝D为井底过热蒸汽的热焓值；hs为饱和蒸汽的热焓值；λs为顶底层岩石导热系数；αs为顶底层的热扩散系数；MR为油层热容；h为油层厚度；t为注汽时间；is为蒸汽注入速率；A1位过热区散热面积。6.根据权利要求1所述的过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法，其特征在于，根据能量守恒原理，建立蒸汽区散热范围计算模型包含：根据蒸汽超覆理论与瞬时热平衡原理获得第二关系方程；根据所述第二关系方程通过拉普拉斯变换及逆变换获得蒸汽区散热范围计算模型。7.根据权利要求6所述的过热蒸汽吞吐热利用效率评价方法，其特征在于，所述第二关系方程包含：在上式中：As1为蒸汽区顶层散热面积；As2为蒸汽区底层散热面积；Lv为饱和蒸汽的汽化潜热；Vs为蒸汽区体积；is为蒸汽注入速率；λs为顶底层岩石导热系数；αs为顶底层的热扩散...

【专利技术属性】
技术研发人员：何聪鸽，许安著，赵伦，罗二辉，
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