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水平井热采技术是未来稠油、超稠油油藏开发的主要发展方向。目前常规油藏中应用水平井的开发理论日趋完善,但是水平井热采尤其是蒸汽吞吐理论的研究相对滞后。因此有必要结合我国稠油油藏自身特点,从水平井的近井油藏地带加热机理出发,进行了蒸汽吞吐水平井整体流动系统的一体化评价理论研究及后期转SAGD开发方式的相关优化研究,这对提高我国稠油开采能力有着较为重要的现实意义。
基于水平生产段井筒内变质量流与近井油藏地带渗流耦合的思想,考虑水平生产段沿程热能损失,针对蒸汽吞吐水平井生产段近井油藏地带的热受效区域进行研究,建立了蒸汽吞吐水平井近井地层吸汽能力分析模型和近井地层热受效区域动态表征模型。该模型较为真实的反映了加热半径及其范围内地层温度、压力的分布特征,可以实现对水平井生产段热受效区域内近井地层温度、压力分布特征的定量描述,同时针对水平井非生产段一地面管线、垂直井筒和弯曲段的沿程热能损失进行了研究,建立了考虑摩擦能量损失的沿程非生产段热损失评价模型,并采用所构建的模型与矿场测试结果进行了对比验证。
针对蒸汽吞吐水平井多轮次开发稠油油藏的独有特点,构建了该种开发方式下整体流动系统的一体化评价模型,该模型不仅能考虑单个吞吐周期内沿水平井筒方向近井地层渗流的非等温性及非等温渗流与水平井筒内变质量流的耦合作用,还能考虑多个吞吐周期的产能动态变化及各周期近井地层加热半径、焖井和生产后近井地层温度、压力等物性参数的变化特征。
鉴于蒸汽吞吐后期转SAGD开发的可行性,探讨了SAGD生产不同阶段蒸汽腔形状特征和渗流机理,并定性描述了SAGD近井地层蒸汽腔截面的分布场图,结合我国稠油油藏自身特点研究了SAGD对油藏渗透率、原油粘度和油藏埋深的适应性范围,形成了同时考虑多因素影响的相关优化图版。并对蒸汽吞吐转SAGD预热时机以及后期布井方式进行了一系列研究,得到了原油粘度、渗透率、油层厚度等对SAGD不同布井方式的预热时机优选和注采井距、水平段长度优选的影响因素序列。