智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù)研究

1、智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù)研究石要松(中油遼河油田公司，遼寧盤錦124010)摘要：智能優(yōu)化配汽技術(shù)適用于油層滲透率錯(cuò)綜復(fù)雜或夾層發(fā)育不完全的油井，智能配汽管柱通過對(duì)配汽孔道大小調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)根據(jù)各儲(chǔ)層的壓力差異自動(dòng)調(diào)節(jié)各儲(chǔ)層的吸汽量，實(shí)現(xiàn)配注汽量的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，提高了配汽的準(zhǔn)確性，達(dá)到解決或緩解層間矛盾以及注入蒸汽最合理、最有效的利用的目的。該工藝原理是通過上下密封器 將上下注汽單元分割開，配汽孔道大小調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在各單元地層壓力的作用下自動(dòng)調(diào)節(jié)配汽孔道的大小，以實(shí)現(xiàn)各注汽 單元注汽量按需分配。目前該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于現(xiàn)場，而且取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效果。關(guān)鍵詞：智能優(yōu)化配汽調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 封隔器遼河稠油大多

2、為互層狀油藏，注蒸汽開采是稠油開發(fā)的主體工藝，目前大部分區(qū)塊已經(jīng)進(jìn)入吞吐 小后期，各儲(chǔ)層之間矛盾日漸突出，嚴(yán)重影響油藏的動(dòng)用程度，主要表現(xiàn)在產(chǎn)油量下降、含水升高等 方面。原有的稠油分層配汽技術(shù)由于缺乏井下測試資料及對(duì)儲(chǔ)層實(shí)際情況了解不足常常造成配汽暈上 的誤差。分層定量注汽、分層配汽技術(shù)無法滿足吞吐中后期的油藏特點(diǎn)及井況條件對(duì)工藝管柱提出的 新的要求，嚴(yán)重影響分層注汽實(shí)施效果門，在這種情況下我們提出智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù)，旨在解決 上述問題，保證稠油注汽生產(chǎn)的順利進(jìn)行，針對(duì)實(shí)際問題優(yōu)化配汽，實(shí)現(xiàn)注汽生產(chǎn)的合理化和最優(yōu)化。1.概況遼河稠油大多為互層狀油藏，注蒸汽開采是稠油開發(fā)的主體工藝技術(shù)，目前大

3、部分區(qū)塊已經(jīng)進(jìn)入 吞吐中后期，各儲(chǔ)層之間矛盾日漸突出，嚴(yán)重彫響油藏的動(dòng)用程度，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1) 動(dòng)用程度差異遼河油田稠油油藏大部分為互層狀油藏，由于層與層z間存在著物性的差異，從而導(dǎo)致多輪注汽 生產(chǎn)后油藏動(dòng)用不均，高、低滲透層矛盾突出，相互影響，相互干擾，主要表現(xiàn)在注汽壞節(jié)高滲層重 復(fù)吸汽，造成注入蒸汽的浪費(fèi)，而低滲層無法有效動(dòng)用，在采出環(huán)節(jié)由于高滲層壓力低、含水相對(duì)較 高，抑制了中低滲透層的生產(chǎn)。這種矛盾在多層開采的新、老層之間表現(xiàn)尤為突出，由于老層的干擾, 使新層無法正常生產(chǎn)。(2) 水層影響對(duì)于伴有邊底水、夾層水等水層影響的油藏，一旦水層侵入，由于水的流動(dòng)性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于原油，

4、 刈于進(jìn)水油層來說，原油很難采出，甚至根本采不出，而合采的其它油層也會(huì)受到嚴(yán)重抑制，油井一 旦見水，含水在短期內(nèi)就會(huì)上升很快，無法對(duì)油層形成有效開采。(3) 新、老層相互干擾目前多數(shù)稠油區(qū)塊已經(jīng)進(jìn)入吞吐屮后期，調(diào)補(bǔ)層井逐漸增多，新老層z間存在著兒大差異一動(dòng)用程度、油層壓力、含水變化等等，多層合采嚴(yán)重制約了新補(bǔ)油層的開發(fā)潛力。這種高低滲透層、新老油層之間的矛盾是非均質(zhì)稠油油藏注蒸汽開采的中后期普遍存在的問題。這種矛盾的存在是影響油藏動(dòng)用程度的主要因素之一。2.目前工藝技術(shù)通過對(duì)生產(chǎn)單元的劃分，在注汽環(huán)節(jié)緩解層間矛盾，排除層間干擾。為了適應(yīng)不同的油藏特點(diǎn), 遼河油fh開發(fā)出選層注汽、分層注汽、分層

5、配汽等工藝，以達(dá)到分層注汽工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)。(1) 選層注汽工藝技術(shù)通過高溫封隔器將所選油層分開，單獨(dú)作用，以減少其它油層的影響。主要包括封上注下、封下 注上、封上下注中間工藝，管柱結(jié)構(gòu)如圖1。封上注下封上下注中間圖1選層注汽工藝管柱示意圖封下注上(2) 分層注汽工藝技術(shù)通過優(yōu)化設(shè)計(jì)將生產(chǎn)井段分為多個(gè)注汽單元，用高溫封隔器實(shí)現(xiàn)單元的分割，目前已經(jīng)成功研制岀分層注汽i型、分層注汽ii型、分層配汽等工藝，工藝管柱如圖2。3 智能配汽工藝3. 1智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù)原理分層注汽工藝經(jīng)多年的研究、應(yīng)用，比較成熟的有兩種工藝方式：分層配汽、分層注汽。分層配 汽的特點(diǎn)是上、下注汽單元同時(shí)注汽，各單元z間注汽

6、量的分配由注汽嘴的大小來控制；分層定量注 汽的特點(diǎn)是先注某一單元，達(dá)到注汽量后再投球封閉該注汽通道，注另一單元。由于該工藝方式各注 汽單元的注汽量是固定的，不需要通過機(jī)械的或孔道的大小去控制或調(diào)整，理論上注汽量不存在誤差, 因此稱其為分層定量注汽。智能優(yōu)化配汽是針對(duì)變化了的油藏條件而設(shè)計(jì)的，其目的是動(dòng)態(tài)調(diào)整上、下注汽單元注汽孔道， 達(dá)到最理想的分注效果。智能優(yōu)化配汽主要適用于如下地質(zhì)條件：（a）調(diào)補(bǔ)層井：由于受到周圍環(huán)境壓力變化的影響，新老層壓力參數(shù)無法得到準(zhǔn)確的數(shù)值;（b）.多輪吞吐后的油井，各層儲(chǔ)層參數(shù)發(fā)生變化，無法得到準(zhǔn)確數(shù)值。分注i型（先下后上）分注ii型（先上后下）分層配汽（同時(shí)）圖

7、2分層注汽工藝管柱示意圖3.2管柱設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)智能配汽而設(shè)計(jì)的智能優(yōu)化配汽管柱由上分注密封器、伸縮管、自動(dòng)配汽閥、下分注密封器組成（管柱結(jié)構(gòu)見圖3）。其原理是通過上、下分注密封器將上、下注汽單元分割開，自動(dòng)配汽閥在各單元地層壓力的作用下自動(dòng)調(diào)節(jié)注汽孔道的大小，以實(shí)現(xiàn)各注汽單元注汽量按需分配。智能優(yōu)化配汽工藝自動(dòng)配汽閥主要包括上下配汽孔、活塞、彈簧圖3分層注汽工藝管柱示意圖等組成，依據(jù)壓與注汽量的關(guān)系曲線，通過控制節(jié)流孔面積大小，消除油層吸汽壓力對(duì)注汽量的影響, 使蒸汽按設(shè)計(jì)的比例將流量分配到各注汽單元。3. 3智能優(yōu)化配注設(shè)計(jì)計(jì)算3. 3.1優(yōu)化計(jì)算公式配汽孔面積的計(jì)算公式為4 _g“£

8、;（i-兀）阿+兀佰鏟c；qp（p-pj + g；pr（l- x）莎 +j"現(xiàn)設(shè)孔a|初始面積a|（）,孔a?初始ft積a??？譨后壓力pi，孔a2后壓力pi2，則卜卩="11 - 12；人1 =人10 +aa；人2 =人2（）4人；® =(p- p(-(p- pje g；p (1-臨？ q嚴(yán)l)g(l - x)阿 +f-20七；()-)»/幾忤 a- i6(«)2)m -卯石+x22 曠c；(£o+aa)s“式中kl、k2配器比例。gtp質(zhì)量流量，kg/s；d管道直徑，m：屮一一孔板膨脹系數(shù)；cd一一孔板流量系數(shù)；a孔口截面積，n?

9、；x流體中氣體所占比例；p g氣相密度，kg/m3；p |液相密度，kg/m3:p一一管道中壓力，pa;pi孔后壓力，pa。如果知道質(zhì)量流量g及層間配汽比例h、k2,根據(jù)設(shè)計(jì)的配器孔面積，就可以求得通過每個(gè)配 汽孔的質(zhì)量流量gp,而根據(jù)井筒內(nèi)壓力和干度的分布規(guī)律可以求出相應(yīng)深度下的配汽壓力、干度及 其相應(yīng)的物性參數(shù)。則從式(2)就對(duì)以求得與所設(shè)計(jì)的配注比例和配汽孔面積改變時(shí)相對(duì)應(yīng)的柱塞壓 力變化量。3. 3.2修正系數(shù)的確定5p許多研究者通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，影響£值的主要因素是氣液相密度比工邑，它是兩相流動(dòng)中主要的特pl性參數(shù)之一，表征了飽和蒸汽壓力的大小。通過實(shí)驗(yàn)曲線回歸可得p.0.00

10、772 <0.1425 時(shí),pi=36.482-9.329(q丿+ l49pg0.1425 w w 1 時(shí)pi£ = l299 + 02101n 佇)(4)pi4. 現(xiàn)場應(yīng)用近兩年的現(xiàn)場應(yīng)用，智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù)収得了良好的效果。2003年智能優(yōu)化配汽在歡喜 嶺采油廠現(xiàn)場應(yīng)用12井次,累計(jì)增油共計(jì)2357.6噸。2004年現(xiàn)場應(yīng)用13井次,累計(jì)增油2472.4噸。 2006年共計(jì)現(xiàn)場施工11井次，平均單井增油183.2噸，其屮齊40-14-028油井單井增油竟然達(dá)到 t 348.5噸有效天數(shù)達(dá)到了 321天，可見自動(dòng)配汽工藝技術(shù)的效果非常好，它能充分提高油層的內(nèi)在 潛力，使其達(dá)

11、到最佳的生產(chǎn)效果；另外，齊40-9-31和齊40-8-026兩口油井的效果也是十分明 顯的，累計(jì)增油達(dá)到了 232.1噸和247.8噸。從現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)的效果來看，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)配汽量的自動(dòng) 控制和調(diào)節(jié)，從而達(dá)到解決或緩解層間矛盾以及注入蒸汽最合理、最有效的利用的目的。5. 結(jié)論及建議經(jīng)過近幾年的研究與現(xiàn)場試驗(yàn)我們得出如下結(jié)論：(1) 智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù)管柱可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)地層壓力對(duì)各注汽單元注汽量的白動(dòng)調(diào)節(jié)，滿足吞吐 屮后期對(duì)分層注汽工藝方式的要求，改善了分層配汽的效果；(2) 智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù)，稠油熱采現(xiàn)場應(yīng)用效果顯著。(3) 智能優(yōu)化配汽工藝技術(shù)目前的應(yīng)用范圍還是比普通的分層注氣工藝技術(shù)小，建議今后技術(shù)得到 進(jìn)一步的改進(jìn)，使其應(yīng)用范圍更加廣泛。參考文獻(xiàn)：1趙業(yè)衛(wèi).稠油蒸汽吞吐測試技術(shù)及應(yīng)用.遼河油山勘探開發(fā)優(yōu)秀論文京:石油工業(yè)出版社,2(x)5： 3513522張銳.稠油熱采技術(shù)m|.北京:石油工業(yè)出版社，1999： 2312623萬仁溥.采油技術(shù)手冊(cè)(下冊(cè))m.