储层石蜡沉积预测技术研究与应用.pdf

收稿日期 2001 05 10 作者简介 罗明良 27岁 博士生 主要从事高分子合成与改性及油田增产新技术研究 地址 710049 陕西省西安市西安交通大学环境与 化学工程学院高分子系 E mail yfsailing 263 net 油田化学 储层石蜡沉积预测技术研究与应用 罗明良1 蒲春生2 张荣军2 卢凤纪1 1 西安交通大学 2西安石油学院 摘 要 在油田开发过程中 由于油藏温度 压力等条件的变化 高含蜡原油在近井带容易产生石蜡沉积 堵塞 地层孔隙或裂缝 严重影响油田开采 尤其对于低渗油田 伤害特别严重 文中应用理想溶液理论 质量守恒和能 量守恒等基本原理 建立更符合油田实际情况的油藏中石蜡沉积预测数学模型 开发一套方便实用的油藏中石蜡 沉积预测软件系统FPOS110 在此基础上 应用室内实验数据和现场数据对吉林新民油田油井石蜡沉积情况进行 预测和现场拟合 确定新民油田临界石蜡沉积半径为215 m 快速 准确地为现场清防蜡措施提供理论依据 关键词 高含蜡原油 数学模型 软件 预测 数学模拟 新民油田 中图分类号 TE 35812 文献标识码 A 文章编号 1006 768X 2002 01 087 04 在油田开发过程中 由于油藏温度 压力 含水 饱和度 流体流动速度等条件的变化 在近井带容易 产生石蜡沉积 堵塞地层孔隙或裂缝 严重影响油田 开采 尤其对于低渗油田 伤害特别严重 因此为了 更高效开发油气田 有必要对由于石蜡沉积造成油 井近井带地层伤害程度及范围进行预测 从而为现 场清防蜡措施提供重要的科学依据 吉林新民油田为低孔 低渗非均质较强的砂岩 油田 储层物性较差 含油砂岩的平均孔隙度为 1512 平均空气渗透率为514 1023 m2 并且岩心 观察和分析结果表明 部分区块岩石裂缝与微裂缝 较发育 加之原油中石蜡含量较高 达2115 因此 少量的石蜡沉积都将严重伤害储层 甚至可能失去 产能 从而大大增大开采成本 目前 国内外对油藏 中石蜡沉积预测研究报道较少 针对这一实际情况 应用理想溶液理论 质量守恒和能量守恒等基本原 理 建立了更符合油田实际情况的油藏中石蜡沉积 预测数学模型 开发了一套方便实用的油藏中石蜡 沉积预测软件系统FPOS110 在此基础上 应用室内 实验数据和现场数据对吉林新民油田油井石蜡沉积 情况进行预测和现场拟合 确定新民油田临界石蜡 沉积半径 从而可以快速 准确地为现场清防蜡措施 提供理论依据 油藏中石蜡沉积预测数学模型 11 组合和相态 在模型中 假设可以用三个拟组分 气 油和石 蜡 来模拟原油 并且油拟组分只能在液相存在 气 拟组分只能在液相和气相中存在 石蜡拟组分仅存 在于液相和固相中 21 石蜡溶解模型 在二元体系 固 液两组 中 对于石蜡溶解和析 出可用如下方程 1 表示 lnXps Hf R 1 T 1 Tm 1 式中 Xps 石蜡溶解度 摩尔分数 Hf 石蜡 熔化潜热 R 理想常数 Tm 石蜡的熔点温 度 T 温度 31 石蜡沉积模型 固体石蜡颗粒随原油运移过程中 在孔喉或流 速较慢处 容易聚集并沉积下来 下面沉积方程表 明悬浮石蜡颗粒的沉积速率等于悬浮石蜡颗粒浓度 C乘以沉积系数 dC dS C 2 在预测过程中 需由室内实验进行测定 41 渗透率降低模型 在储层中 由于固体石蜡颗粒的沉积导致有效 孔隙空间减小 从而引起地层绝对渗透率的降低 Civan 2 给出了两者之间的关系式 K Ki 1 m 3 其中 i 1 参数m对于不同的油田需 由室内实验进行测定 51 油藏非等温渗流模型 78 第25卷 第1期钻 采 工 艺 1995 2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 应用质量守恒和能量守恒 建立了一组二维 三 相 气 液 固 三拟组分 气体 原油 石蜡 的数学 模型 气体组分物质守恒方程 agv v R sgaoL L V t vSv Rsg oL SL g scqg 4 原油组分物质守恒方程 aoL L V t oLSL oL scqo 5 石蜡组分物质守恒方程 R psaoL L R spaoL L V t sSs Rsp oLSL pL scqo 6 能量守恒方程 h c T V t vSvEv LSLEL sSsEs 1 fEf qh qL 7 式 7 中固体饱和度Ss分为两部分 悬浮固体 饱和度Sss和沉积固体饱和度Ssd 悬浮固体颗粒随 液相以相同的速度流动 沉积固体颗粒不运移 油藏中石蜡沉积预测软件系统研制 在一定的初始和边界条件下将方程 1 7 转 换成适合编程并能在计算机上处理的计算机模型 并使用全隐式方法进行求解 根据上述数学模型 利用FORTRAN9 0和可视化语言Visual Basic6 0混 合编 程 技 术 开 发 了 一 套 石 蜡 沉 积 预 测 软 件 FPOS110 它具有良好的输入输出界面 可靠程度较 高 其功能主要对在开采过程中地层原油中石蜡沉 积趋势 程度及范围进行预测 同时还可预测出由于 石蜡沉积导致油井产量的变化趋势 该软件主要由 四个模块组成 数据输入模块 手工输入或文件输 入 地层石蜡沉积预测模块 包括油井产量预测 输出模块 图形或文件输出 帮助模块 油田应用实例 以吉林新民油田为例 对该油层原油性质进行 分析 在此基础上利用石蜡沉积预测软件FPOS110 对地层原油结蜡进行预测和现场拟合 表1 新民油田原油性质分析数据 相对密度 g cm3 粘度 50 mPa s 含蜡 含胶 蜡熔点 初馏点 凝固点 01873218211517126918114173413 11 新民油田原油物性分析 按部颁标准对新民油田原油性质进行了分析 结果见表1 由表1可以看出 原油中石蜡含量较高 当外界 环境条件发生变化时 可能引起石蜡沉积 堵塞地层 孔隙或裂缝 21 储层石蜡沉积预测与现场拟合 应用预测软件FPOS110对新民油田储层石蜡沉 积情况进行了预测和现场拟合 预测所用相关参数 见表2 表2 油藏中石蜡沉积预测所用相关参数 参 数参数值参数参数值 油层有效厚度 m 514原油密度 kg m3 820 供给半径 m 150原油压缩系数 1 MPa 715 10 5 渗透率 1023 m2 514原油粘度 mPa s 817 地层孔隙度01152石蜡密度 kg m3 68917 油藏初始温度 70石蜡熔点 6918 油藏初始压力 MPa 1219模拟网格数16 岩石压缩系数 1 MPa 5194 10 4井底流动压力 MPa 1159 气体比重017547渗透率降低常数 m 8 含蜡量 2115沉积系数 1 m 015 经软件FPOS110对现场26口井措施前与措施 后进行预测 结果见表3 根据预测结果 与油井实际情况对比 统计分析 得出 临界石蜡沉积半径为215 m 当预测结果石 蜡沉积半径大于215 m 一般就需要对油井近井带 进行清蜡 反之则不需要清蜡 同时为了观察石蜡沉积量对油井产量的影响 根据预测结果绘制了在不同沉积含量情况下油井产 量随时间的变化曲线 如图1所示 结果表明油井产 量在开采初期随时间急剧下降 然后趋于平稳 同时 随着石蜡沉积量的增加 产量下降幅度变大 图1 不同石蜡含量对原油产量影响曲线 88 钻 采 工 艺 2002年 1995 2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 表3 现场数据预测结果 井号 产量 m 3 d 石蜡沉积半径 m 措施前措施后措施前措施后 47 29116118510015 45 35215217715015 8 21212415418014 14 25216413613013 55 131113174190125 13 2117215713114 57 1412611312211 59 1213410514117 27 93194155124213 35 3121821961412142 49 7213511614116 M43410416217119 59 21115211613211 49 3017112417116 45 15611719513016 57 17616819517018 50 6619714419116 27 5713816512118 15 17115314519017 33 11212310613214 53 017118216418113 42 05217311517119 14 24217218712118 20 20419716419212 26 24310419615213 24 28315412614210 图2 三种不同条件对原油产量影响曲线 石蜡析出主要是溶解气的释放和原油温度的降 低引起 为了观察何种因素占主要地位 研究中对以 下三种情况下油井产量随时间变化进行了预测 1 无石蜡析出 2 在一定温度下由于溶解气的释放引 起的石蜡析出 3 由原油中溶解气的释放和原油温 度的降低共同引起的石蜡析出 预测曲线如图2所 示 温度下降是造成石蜡析出的主要原因 结 论 1 建立了一个更符合油田实际情况的油藏中 石蜡沉积预测数学模型 研制了一套方便实用的石 蜡沉积预测软件FPOS110 可靠程度较高 可以快 速 准确地为现场清防蜡措施提供理论依据 2 现场拟合结果表明 新民油田油层临界石蜡 沉积半径为215 m 3 对新民油田油井预测结果表明 石蜡沉积主 要发生在油井近井带 温度下降是石蜡沉积的主要 原因 同时 石蜡沉积越多 近井带伤害越严重 产量 急剧下降 符号说明 A 横截面积 m2 c 导热系数 K J D gv 气相中气体组分流动系数 kg MPa D oL 液相中油组分流动系数 kg MPa D C 石蜡颗粒体积百分含量 m3 m3 Ci 初始石蜡颗粒体积百分含量 m3 m3 Ef 岩石内能 kJ kg EL 液相内能 kJ kg Es 固相内能 kJ kg Ev 固相内能 kJ kg h 油层有效厚度 m Hf 石蜡熔化潜热 kJ kg mol K 绝对渗透率 1023 m2 K1 原始绝对渗透率 1023 m2 qg 气体产量 m3 d qh 产出流体的热焓量 kJ D qL 上伏 下覆岩层的热损失 kJ D qo 原油产量 m3 d r 半径 m Rps 液相中悬浮石蜡组分与原油组分质量比 无量 纲 Rsg 液相中溶解气组分与原油组分质量比 无量纲 Rsp 液相中溶解石蜡组分与原油组分质量比 脚标 i 初始 sc 标况条件 无量纲 r 油藏半径 m s 石蜡颗粒运移距离 m SL 液相饱和度 无量纲 小数 Ss 固相饱和度 无量纲 小数 Sss 悬浮固相饱和度 无量纲 小数 98 第25卷 第1期钻 采 工 艺 1995 2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved Ssd 沉积固相饱和度 无量纲 小数 Sv 气相饱和度 无量纲 小数 t 生产时间 d T 油藏温度 Tm 石蜡熔化温度 Xps 液相中石蜡溶解最大量 摩尔分数 石蜡沉积系数 I m g 气体组分密度 kg m3 L 液相密度 kg m 3 oL 液相中原油组分密度 kg m3 pL 液相中石蜡组分密度 kg m3 s 固相密度 kg m3 v 气相密度 kg m3 单位孔隙体积的石蜡沉积量 m3 m3 孔隙度 分数 L 液相势 MPa v 气相势 MPa 算符 参考文献 1 Weingarten J S and Euchner J A Methods for Prediction Wax Precipitation and Deposition SPEPE Feb 1988 121 Trans AIME 285 2 Civan F and Knapp R M Effect of Clay Swelling and Fines Migration on Formation Permeability paper SPE 16235 presented at the 1987 SPE Production Operations Symposium Oklahoma City March 8 101 3 韩大匡 陈钦雷 闫存章 1 油藏数值模拟基础 1 北京 石油工业出版社 19931 4 杨金华 1 地层伤害的控制 1 北京 石油工业出版社 19921 5 张绍槐 罗平亚 1 保护储集层技术 1 北京 石油工业出 版社 19911 6 张咏一 赵碧华 译 1 地下流体力学 1 北京 石油工业 出版社 19921 编辑 黄晓川 包丽屏 钻采工艺 2002年第2期要目 关于侧钻井轨迹设计的思考张 焱等 空气锤泡沫钻井技术在也门32区块的应用王长生等 多台阶变方位高难度水平井钻井技术蔡 元等 固井质量影响因素分析张兴国等 DK68C井双层套管开窗施工工艺黄立新 井眼变形局部化剪切带数值模拟研究王学滨等 泡沫洗井工艺的研究及应用刘 伟等 排水采气井井底压力测试计算方法研究与应用 油套环空计算井底压力的方法及现场应用 之二 吴 芒等 压裂酸化经济评价指标计算方法研究桑 宇 专家系统在油田注水管网系统布局改造设计中的应用 高 胜等 油水井措施效果经济评价系统研究党丽等 不动管柱换层堵水技术研究与应用杨康敏等 基质酸化发展现状缑新俊等 产水气井有效开采的工艺技术黄 艳等 带压安全更换井口闸阀技术的研究与应用文成槐等 不能移动封隔器管柱变形受力分析 封隔器管柱受力分析系统讨论 之五 李钦道等 深抽减载装置在胡庆油田的应用研究唐周怀等 中国液压抽油机的发展概况与技术水平薄 涛 新型32钻机固相控制系统的研制王 磊等 新型固井工具研制袁进平等 储层孔隙介质单组分气体吸附理论模型研究欧成华等 大北2井保护气层钻井液技术探索邹盛礼等 埕岛油田压力衰竭地层开发井防压差卡钻研究刘保双 压裂液添加剂对压裂效果的影响及分析龙政军 油田化学技术在川西气田开发中的应用前景路 芳 屏蔽暂堵技术在青西地区的应用陈志学 DNH 型高含硫油田解堵剂的室内研究巨登峰等 聚合醇钻井液在中原油田的研究与应用张东海等 四川井下作业专业化体制创新总体方案探讨吴月先 企业竞争力与信息技术的战略应用颜 安等 运用全面质量管理方法提高科研水平杜永慧等 连续油管修井技术在H30井的应用周建国等 09 钻 采 工 艺 2002年 1995 2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved Key words sliding sleeve Y341 packer cause analysis measure NEW TYPE OF AUTOMATIC GROUTING E2 QUIPMENT CHEN Bin Anhui Petroleum Exploration and De2 velopment Co Jiangsu Oil Exploration Corporation Tian2 chang Anhui 239321 China DPT 25 1 2002 80 80 Abstract This paper introduces a new type of auto2 matic grouting equipment which has features of simple structure safe operation and low cost It can realize re2 verse circulation in suitable displacement Meanwhile matters needing attentions of the design on automatic grouting equipment are proposed This paper recommends a new type of automatic grouting equipment used in ce2 menting which is developed by the writer Key words automatic grouting equipment struc2 ture sliding sleeve working principle ANALYSIS OF THE HANGER SET FAILURE YU Chengshui SONG Xiuying LIU Yanhong and ZHANG Heng Drilling Production Technology Research Institute Dagang Oilfield Dagang Tianjin 300280 Chi2 na DPT 25 1 2002 81 82 Abstract In order to reduce the drilling cost liner completions is used widely in oilfield in recent years However there are many problems in the deployment for this completion technology Among of them the hanger set failure is the protruding problem which leads to many troublesfor the operators On the basis of the analysis of the hanger force this paper discusses the hanger selflock2 ing condition and some factors about the hanging load Fi2 nally the causes of the hanger set failure are analysed Key words hanger selfflocking condition hanging load failure form THE OPTIMUM SEEKING DESIGN TO THE FRAME OF THE CHAINDRIVE PUMPING UNITS LI Xinhua Shanghai Jiaotong University Shanghai 200030 China and CHEN Y ouxue and ZHANGLixin Oil ProductionTechnologyResearchInstitute ofShengli Petroleum Administration Dongying Shandong 257000 China DPT 25 1 2002 83 86 Abstract The paper use analytical program SAP5 to analyze the frame of the chain drive pumping unit and select the best design program among twelve kinds of frame program step by step The optimum seeking program can be part into three parts At first based on analyzing the load carrying situation of the frame the mechanical mode is made Then use the spatial finite element method to calculate the strength and stiffness At last on the basis of the principle that the frame is model displacement meet the trade standard SYS5442 92 and the full weight of frame is the lightest the best design program is selected by changing the section dimension and geometric situation of the main rods The optimum seeking frame s strength stiffness and the monolithic stability meet operating re2 quirement The monolithic weight is lighter Key words well pumping unit frame mechanical model finite element method structure optimum seeking STUDY AND APPLICATION ON THE TECH2 NIQUE OF PARAFFIN DEPOSITION PREDICTION IN FORMATON LUO Mingliang and LU Fengji Xi an Jiaotong U2 niversity Xi an Shanxi 710049 China and PU Chun2 sheng and ZHANG Rongjun Xi an Petroleum Institute Xi an Shanxi 710065 China DPT 25 1 2002 87 90 Abstract Formation damage is very serious due to formation pores plugging for low permeability oil field In this paper the mathematics model on paraffin deposition prediction in formation is developed through classic solu2 tion theory mass conservation and energy conservation etc principles The software of paraffin deposition predic2 tion in formation FPOS1 0 is developed and applied to 28 wells in Xinmin Oilfield The results of prediction and data fit in situ show that the amount of paraffin is deposit2 ed near well bore area and temperature drop is the main factor of paraffin deposition The critical paraffin deposi2 tion radius is defined as 2 5m in Xinmin Oilfield So the theory foundation for paraffin removing and preventing in situ is provided fast and exactly Key words high waxy crude oil mathematical mod2 el softwa