一种油页岩注蒸汽原位开采产能预测方法技术

本发明专利技术提供了一种油页岩注蒸汽原位开采产能预测方法，属于油气田开发技术领域，该油页岩注蒸汽原位开采产能预测方法运用蒸汽前缘演化理论，结合油页岩中干酪根的热解反应基本特征，将注蒸汽原位开采过程中的整个油页岩藏分为不同区域，建立油页岩注蒸汽原位开采的数学模型，并以此对其产能进行预测，同时反映出油页岩藏的不同开发阶段；该产能预测方法，属于油气田开发领域，能够解决现有产能预测方法计算参数众多且计算能力差，极大的增加了模型求解的难度，模型容易不收敛以至于无法给出产能结算结果的问题；同时还能够解决现有方法难以根据实际修正反应模型，涉及到多项实验测试和理论计算，实际操作复杂导致实用性较差的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种油页岩注蒸汽原位开采产能预测方法


[0001]本专利技术属于油气田开发
，具体而言，涉及一种油页岩注蒸汽原位开采产能预测方法。

技术介绍

[0002]油页岩是一种储量庞大的非常规油气资源，我国油页岩已探明储量居世界第二位，其高效的开发可以极大缓解我国油气供应紧张的问题，并为我国的能源安全提供极大的保障。目前油页岩的开发方法主要是地面干馏技术，但地面干馏技术存在利用率低、污染环境等问题。注蒸汽作为一种绿色高效的油页岩原位开采技术，在近些年越来越得到人们重视，其主要工作原理是通过注入井直接向地下的油页岩藏注入高温蒸汽，利用蒸汽对流加热油页岩，油页岩中干酪根热解生成的油气由生产井采出地面。
[0003]在油页岩注蒸汽原位开采技术中，产能预测是其重要的内容。产能预测是提高单井产量、优化井位部署、控制产建节奏、规避产建风险的依据，对保障油气田开发经济效益具有重要作用，而现今针对油页岩注蒸汽原位开采产能预测方法的专项研究极少，主要通过数值模拟软件计算油页岩原位开发的产能，数值模拟软件利用输入的化学反应模型去描述油页岩中干酪根的热解生油气过程，包括一系列化学反应方程式和反应参数，涉及热解反应的计算参数众多且计算能力差，极大的增加了模型求解的难度，模型容易不收敛以至于无法给出产能结算结果。目前应用最广泛的两个模型分别是Braun
‑
Burnham和Wellington模型，不同类型的油页岩在不同的加热条件下热解，其化学反应模型是不同的，通常要根据具体情况选择上述一种模型进行修正，然而反应模型的修正过程十分复杂，涉及到多项实验测试和理论计算，实际操作复杂导致实用性较差。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种油页岩注蒸汽原位开采产能预测方法，能够解决现有产能预测方法计算参数众多且计算能力差，极大的增加了模型求解的难度，模型容易不收敛以至于无法给出产能结算结果的问题；同时还能够解决现有方法难以根据实际修正反应模型，涉及到多项实验测试和理论计算，实际操作复杂导致实用性较差的问题。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]本专利技术提供一种油页岩注蒸汽原位开采产能预测方法，包括以下具体步骤：
[0007]S10：确定注蒸汽原位开采过程中油页岩藏的不同区域；
[0008]S20：确定油页岩注蒸汽原位开采蒸汽区的结构参数；
[0009]S30：确定油页岩注蒸汽原位开采过渡区的结构参数；
[0010]S40：确定油页岩注蒸汽原位开采富油区的结构参数；
[0011]S50：根据上述确定的油页岩注蒸汽原位开采蒸汽区、过渡区以及富油区的结构参数建立油页岩注蒸汽原位开采的产能预测模型，对油页岩注蒸汽原位开采的产能进行预测。
[0012]其中，所述S20中的油页岩注蒸汽原位开采蒸汽区的结构参数具体包括：油页岩蒸汽前缘描述公式、蒸汽区顶部和底部半径以及蒸汽区扩展驱出油的体积；
[0013]其中，所述油页岩蒸汽前缘描述公式为：
[0014][0015]式中：r
se
为蒸汽区顶部半径，单位为m；r
sb
为蒸汽区底部半径，单位为m；ω2为油页岩藏中蒸汽的径向质量流量与蒸汽注入速度的比值，取值为0.75；M
′
为拟流度比，取值为0.5；A
′
RD
为修正形状因子，如下式计算：
[0016][0017]式中：c为修正系数；μ
s
为蒸汽粘度，单位为mpa
·
s；i
s
为蒸汽注入速度，单位为kg/s；g为重力加速度，单位为m/s2；h为油页岩藏厚度，单位为m；ρ
o
为油密度，单位为kg/m3；ρ
s
为蒸汽密度，单位为kg/m3；k
s
为蒸汽平均有效渗透率，单位为10
‑3μm2；
[0018]蒸汽区底部半径为：
[0019][0020]式中，A
sb
为蒸汽区底部面积，单位为m2；
[0021]蒸汽区顶部半径为：
[0022][0023]式中：α＝1/[A
′
RD
ω(1
‑
M
′
)
1/2
]；
[0024]蒸汽区扩展驱出油的体积：
[0025][0026]式中：V
s
为蒸汽区体积，单位为m3；V
so
为蒸汽区扩展驱出油的体积，单位为m3；ρ
o
为油密度，单位为kg/m3；ρ
os
为油页岩密度，单位为kg/m3；ψ为油页岩的含油率。
[0027]其中，所述S30中油页岩注蒸汽原位开采过渡区结构参数具体包括油页岩过渡区前缘描述公式、过渡区底部半径以及过渡区扩展驱出油的体积；
[0028]其中，油页岩过渡区前缘描述公式如下：
[0029][0030]式中：h
t
为过渡区厚度，单位为m；r
tb
为过渡区底部半径，单位为m；r为油页岩藏中的径向距离，单位为m；
[0031]过渡区底部半径：
[0032][0033]过渡区扩展驱出油的体积：
[0034][0035]式中：V
to
为过渡区扩展驱出油的体积，单位为m3。
[0036]其中，油页岩富油区前缘描述公式如下：
[0037][0038]式中：h
f
为富油区厚度，单位为m；r
fb
为富油区底部半径，单位为m；
[0039]富油区顶部半径：
[0040]r
fe
＝r
se
+(r
fb
‑
r
sb
)
[0041]式中：r
fe
为富油区顶部半径，单位为m；
[0042]富油区的体积：
[0043][0044]式中：S
fo
为富油区的含油饱和度；V
f
为富油区的体积，单位为m3。
[0045]其中，所述S50中建立油页岩注蒸汽原位开采的产能预测模型的具体过程包括：
[0046]第一阶段：无油生产阶段，累计产油量为0；
[0047]第二阶段：快速产油阶段，累积产油量为：
[0048][0049]式中：V
o
为累积产油量，单位为m3；V
fp
为自生产井排出的富油区体积，单位为m3；第三阶段：缓慢产油阶段，累积产油量为：
[0050][0051]式中：V
tp
为自生产井排出的过渡区体积，单位为m3；S
to
为过渡区的含油饱和度；
[0052]第四阶段：末期产油阶段，直到停止产油，累积产油量为：
[0053][0054]式中：V
sp
为自生产井排出的蒸汽区体积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油页岩注蒸汽原位开采产能预测方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S10：确定注蒸汽原位开采过程中油页岩藏的不同区域；S20：确定油页岩注蒸汽原位开采蒸汽区的结构参数；S30：确定油页岩注蒸汽原位开采过渡区的结构参数；S40：确定油页岩注蒸汽原位开采富油区的结构参数；S50：根据上述确定的油页岩注蒸汽原位开采蒸汽区、过渡区以及富油区的结构参数建立油页岩注蒸汽原位开采的产能预测模型，对油页岩注蒸汽原位开采的产能进行预测。2.根据权利要求1所述的一种油页岩注蒸汽原位开采产能预测方法，其特征在于，所述S20中的油页岩注蒸汽原位开采蒸汽区的结构参数具体包括：油页岩蒸汽前缘描述公式、蒸汽区顶部和底部半径以及蒸汽区扩展驱出油的体积；其中，所述油页岩蒸汽前缘描述公式为：式中：r
se
为蒸汽区顶部半径，单位为m；r
sb
为蒸汽区底部半径，单位为m；ω2为油页岩藏中蒸汽的径向质量流量与蒸汽注入速度的比值，取值为0.75；M
′
为拟流度比，取值为0.5；A
′
RD
为修正形状因子，如下式计算：式中：c为修正系数；μ
s
为蒸汽粘度，单位为mpa
·
s；i
s
为蒸汽注入速度，单位为kg/s；g为重力加速度，单位为m/s2；h为油页岩藏厚度，单位为m；ρ
o
为油密度，单位为kg/m3；ρ
s
为蒸汽密度，单位为kg/m3；k
s
为蒸汽平均有效渗透率，单位为10
‑3μm2；蒸汽区底部半径为：式中：A
sb
为蒸汽区底部面积，单位为m2；蒸汽区顶部半径为：式中：α＝1/[A
′
RD
ω(1
‑
M
′
)
1/2
]；蒸汽区扩展驱出油的体积：式中：V
s
为蒸汽区体积，单位为m3；V
so
为蒸汽区扩展驱出油的体积，单位为m3；ρ
o
为油密度，单位为kg/m3；ρ
os
为油页岩密度，单位为kg/m3；ψ为油页岩的含油率。3.根据权利要求1所述的一种油页岩注蒸汽原位开采产能预测方法，其特征在于，所述S30中油页岩注蒸汽原位开采过渡区结构参数具体包括油页岩过渡区前缘描述公式、过渡区底部半径以及过渡区扩展驱出油的体积；其中，油页岩过渡区前缘描述公式如下：
式中：h
t
为过渡区厚度，单位为m；r
tb
为过渡区底部半径，单位为m；r为油页岩藏中的径向距离，单位为m；过渡区底部半径：过渡区扩展驱出油的体积：式中：V
to
为过渡区扩展驱出油的体积，单位为m3。4.根据权利要求1所述的一种油页岩注蒸汽原位开采产能预测方法，其特征在于，所述S40中油页岩注蒸汽原位开采富油区结构参数具体包括：油页岩富油区前缘描述公式、富油区底部半径以及富油区的体积；其中，油页岩富油区前缘描述公式如下：式中：h
f
为富油区厚度，单位...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑洋，姚传进，雷光伦，刘雅倩，杜昕鸽，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：