一种基于SAGD全生命周期内地质力学作用的储层改造方法技术

一种基于SAGD全生命周期内地质力学作用的储层改造方法，进行SAGD全生命周期内的施工参数优化，可最大化地增强超稠油储层改造效果。传统的储层改造仅限于预热和生产阶段之前，没有充分考虑在合理的施工参数下，预热和生产阶段储层及蒸汽腔周围储层物性改善对原油产量及采收率的作用。本方法将储层改造技术贯穿于SAGD的挤液扩容、预热和生产三个阶段，通过筛选最佳的施工参数，使井周储层和蒸汽腔外储层的孔隙度、渗透率、热传导系数、热扩散系数等决定原油产量和采收率的物性参数得到强化，缩短预热时间及见产周期，降低蒸汽消耗量，增加原油产量，提高原油采收率，提高SAGD开采的综合经济效益。的综合经济效益。的综合经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SAGD全生命周期内地质力学作用的储层改造方法


[0001]本专利技术属于石油勘探开发及储层改造
，具体涉及一种基于SAGD全生命周期内地质力学作用的储层改造方法，适用于超稠油及特超稠油的增产设计。

技术介绍

[0002]目前，稠油开采的主要技术有蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD(蒸汽辅助重力泄油)、热水驱、火驱、电磁加热技术。对于粘度极高的油砂油藏，为了提高原油产量和采收率，一般采用SAGD技术开采这种类似于固态的超稠油。长期以来，由于对SAGD开采过程中的储层地质力学缺乏足够的认识，一般只从多相流体渗流或传热两个孤立的角度研究稠油热采问题，而很少考虑储层岩石骨架的变形特征及其对油藏工程的影响。
[0003]对于特超稠油(油砂)这种具有互锁结构的弱胶结疏松砂岩，储层改造及SAGD生产过程中，近井壁油砂储层岩石在合适的应力路径下会产生剪切裂缝，从而导致剪切扩容(剪胀)。此外，高压流体注入孔隙时，储层孔隙压力增加，骨架的有效应力减小，骨架发生弹性卸载而导致体积膨胀；当流体压力大于岩石的抗拉强度时，会产生张性拉伸微裂缝。在SAGD前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SAGD全生命周期内地质力学作用的储层改造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：根据室内岩石力学三轴实验和密度测井数据，获得储层在不同温度下的弹塑性力学参数、渗流参数、传热参数、破裂压力p
f
；步骤二：为了通过地质力学作用增加储层扩容量，同时降低因井间压差导致的优势渗流通道，注水施工过程中的最大井底压力不能超过p
max
＝p
f
‑
0.5MPa，且保持两井井底压力一致；步骤三：以净流量连续平稳式、逐步提高式、波动式三种注水方式，通过双水平井同步向储层挤液，直至监测到两井井底压力达到p
max
时停止注水，使注入水返排T
s
天；步骤四：建立三维地质模型，以实验测得的弹塑性岩石力学参数、渗流参数、传热参数为模型输入参数，通过有限元方法模拟不同注水温度、不同注水方式挤液及返排过程中，井周储层孔隙度、渗透率、含水饱和度等参数的变化规律；步骤五：以两井为轴心，统计两口水平井水平段半径小于2.5m的所有单元的孔隙度、渗透率、含水饱和度；挤液前，初始平均孔隙度为Φ1，初始平均渗透率为k1、初始平均含水饱和度为S
o1
；挤液并返排结束后，最终平均孔隙度为Φ2，最终平均渗透率为k2、最终平均含水饱和度为S
o2
；步骤六：计算平均孔隙度增加幅度η1＝(Φ2‑
Φ1)/Φ1、平均渗透率增加幅度η2＝(k2‑
k1)/k1、平均含水饱和度增加幅度η3＝(S
o2
‑
S
o1
)/S
o1
；由于扩容导致的孔隙度越高，则渗透率越高，含水饱和度也越大，因此只需绘制η1与注水温度、注水方式的关系图版，其中以温度为横坐标，η1为纵坐标，不同注水方式分别画一条曲线，确定最优注水温度和最优注水方式；步骤七：通过有限元方法，以储层在最优注水温度和最优注水方式条件下、挤液扩容施工结束后模拟得到的岩石力学参数、渗流参数和传热参数为模型输入参数，模拟不同注汽温度和注汽干度下的储层循环预热过程；在有限元模拟过程中，根据特殊的注蒸汽管柱设计，通过合理控制蒸汽注入流量，使两井井底注汽压力持续保持在p
max
＝p
f
‑
0.5MPa且两井注汽压力保持一致，直至两井中点温度达到80℃时停止预热；步骤八：以两井为轴心，统计两口水平井水平段半径小于2.5m的所有单元的渗透率、热传导系数、热扩散系数，并得到两井中点达到80℃的时间T
c
，该时间称为预热时间；循环预热前，初始平均渗透率为k3、初始平均热传导系数为α3、初始平均热扩散系数为λ3；循环预热结束后，最终平均渗透率为k4、最终平均热传导系数为α4、最终平均热扩散系数为λ4；步骤九：计算平均渗透率增加幅度β1＝(k4‑
k3)/k3、平均热传导系数增加幅度为β2＝(α4‑
α3)/α3、平均热扩散系数增加幅度β3＝(λ4‑
λ3)/λ3；由于扩容导致的渗透率越大，则热传导系数越大，热扩散系数也越大，因此只需绘制β1与注汽温度、注汽干度的关系图版，以注汽温度为横坐标，增加幅度为纵坐标，不同注汽干度分别画一条曲线，确定最优注汽温度和最优注汽干度；步骤十：注汽井继续注汽，生产井停止注汽转为生产；通过有限元方法，以储层在最优注汽温度和最优注汽干度条件下、预热施工结束后得到的岩石力学参数、渗流参数和传热参数为模型输入参数，模拟注汽井不同注汽温度、注汽干度条件下的蒸汽腔扩展、原油开采的过程；在有限元模拟过程中，通过合理控制注汽井蒸汽注入流量，使注汽井井底注汽压力
持续保持在p
max
＝p
f
‑
0.5MPa，根据采油厂年度产油计划控制生产压差得到产液量和产油量；步骤十一：统计注蒸汽正式生产阶段蒸汽腔周围1m范围内的储层渗透率、热传导系数和热扩散系数；注蒸汽开采之后，随着时间增加(假设从t
p
时刻开始注蒸汽开采)和蒸汽腔扩展，蒸汽腔周围1m范围内的平均渗透率为k5(t)、热传导系数为α5(t)、热对流系数为λ5(t)，三者皆随时间变化而变化；步骤十二：计算平均渗透率增加幅度γ1＝[k5(t)
‑
k5(t＝t
p
)]/k5(t＝t
p
)、平均热传导系数增加幅度γ2＝[α5(t)
‑
α5(t＝t
p
)]/α5(t＝t
p
)、平均热扩散系数增加幅度γ3＝[λ5(t)
‑
λ5(t＝t
p
)]/λ5(t＝t
p
)，其中t为任意时刻；由于扩容导致的渗透率越高，则热传导系数越大，热扩散系数也最大，因此只需绘制γ1与注汽井注汽温度、注汽干度的关系图版，以注汽温度为横坐标，增加幅度γ1为纵坐标，不同注汽干度分别画一条曲线，确定最优的注汽井注汽温度和最优注汽干度；步骤十三：使用三套最佳优化参数，进行SAGD全生命周期内的施工模拟，得到的预热时间为T1，油汽比为s1，采收率为r1；使用三套现场普遍使用的参数进行全生命周期内的施工模拟，得到的预热时间为T2，油汽比为s2，采收率为r2；计算预热时间缩短幅度ξ1＝(T2‑
T1)/T2、油汽比增加幅度ξ2＝(s1‑
s2)/s2、采收率增加幅度ξ3＝(r1‑
r2)/r2；以ξ1、ξ2和ξ3综合评价SAGD全生命周期内地质力学作用的改造效果。2.根据权利要求1所述的一种基于SAGD全生命周期内地质力学作用的储层改造方法，其特征在于，所述步骤一中，室内岩石力学三轴实验具体为，采用取芯钻头获取井下岩芯，采用取芯机钻取若干块25mm
×
50mm(直径
×
长度)的标准岩芯圆柱；采用三轴压机在不同有效围压、不同温度下进行三轴压缩实验，获取轴应力
‑
轴应变、体应变
‑
轴应变曲线；有效围压为围压与孔隙压力之差，实验中有效围压的设置范围为0.5MPa至储层初始有效围压
‑
0.5MPa，储层初始有效围压取储层初始水平最大主应力、初始水平最小主应力和初始垂向主应力的平均值；实验温度范围从储层初始温度到注蒸汽时达到的最高温度，高温环境下的实验可以近似用100℃条件下的实验代替；所述步骤一中，弹塑性岩石力学参数主要为弹性模量E、泊松比v、粘聚力c、内摩擦角ψ；渗流参数主要为绝对渗透率、有效渗透率；传热参数主要为热传导系数、热扩散系数、热膨胀系数；所述步骤一中，采用伊顿法计算储层破裂压力p
f
＝v(σ
v
‑
p
p
)/(1
‑
v)+p
p
，其中v为泊松比，σ
v
为上覆岩层压力，p
p
为地层孔隙压力；上覆岩层压力的计算方式为其中H为储层中部的垂直深度，h为任意垂直深度，ρ(h)为密度测井数据得到的任意垂直深度处的岩石密度，g为重力加速度，取9.8m/s2；地层初始孔隙压力的计算公式为p
p
＝0.00981
×
H，当H使用单位为m时，p
p
的单位为MPa。3.根据权利要求1所述的一种基于SAGD全生命周期内地质力学作用的储层改造方法，其特征在于，所述步骤二中，SAGD双水平井指位于上部的注汽井和位于下部的生产井，两...

【专利技术属性】
技术研发人员：高彦芳，申世杰，李登科，李延超，陈祖鹏，任战利，崔军平，丁帅伟，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：