储层石蜡沉积预测技术研究与应用.docx

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 1023m2 ,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 。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 : - Hf 1 1 (1)ln Xps =(-)RTTm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:d C = - C(2)d S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 。Civan2 给出了两者之间的关系式 :( K) = (1 - ) m(3)Ki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 、油和石其中 0= 0i (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 . net88 钻 采工 艺2002 年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 :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V( 0S +agvv + ( Rsg aoL ) L = tSL ) + (g) scqg原油组分物质守恒方程 :0R v vsg oL(4)V( 0 S ) + ( )aoL0L =t(5)qoL LoL sc o石蜡组分物质守恒方程 :V( 0S +( Rps aoL ) L + ( Rsp aoL ) L = t0Rsp oL SL ) + (pL ) scqo能量守恒方程 :s s(6) Vh + cT = t 0vS v Ev+ 0L SL EL +(7)0sS s Es + (1 - 0)f Ef + qh + qL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 S sd 。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 。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 。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图 1 不同石蜡含量对原油产量影响曲线相对密度(g/ cm3)粘度(50 ,mPas)含蜡( %)含胶( %)蜡熔点( )初馏点( )凝固点( )01873218211517126918114173413参 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 ( 1023m2)514原油粘度 (mPas)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)01589 第 25 卷第 1 期钻采工 艺表 3现场数据预测结果结论(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2A 横截面积 ,m ;c 导热系数 , KJ / - 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 ;H 石蜡熔化潜热 ,kJ / kg - mol ;fK 绝对渗透率 , 1023m2 ;K1 原始绝对渗透率 , 1023m2 ;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 ;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 。井号产量 (m3 / d)石蜡沉积半径 (m)措施前措施后措施前措施后47 - 2911611851001545 - 352152177150158 - 2121241541801414 - 2521641361301355 - 13111317419012513 - 211721571311457 - 141261131221159 - 121341051411727 - 9319415512421335 - 312182196141214249 - 7213511614116M4341041621711959 - 2111521161321149 - 301711241711645 - 1561171951301657 - 1761681951701850 - 661971441911627 - 571381651211815 - 1711531451901733 - 11212310613214+ 53 - 017118216418113+ 42 - 0521731151711914 - 2421721871211820 - 2041971641921226 - 2431041961521324 - 2831541261421090 钻采工 艺2002 年 算符 。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/ m3 ;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 ;参 考 文 献Weingarten ,J . S. and Euchner ,J . A. Methods for Prediction Wax Precipitation and Deposition. SPEPE ( Feb. 1988) 121 ; Trans ,AIME ,285.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 8101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杨金华 1 地 层 伤 害 的 控 制 1 北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 ,19921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)123456钻采工艺2002年第 2 期要目关于侧钻井轨迹设计的思考空气锤泡沫钻井技术在也门 32 区块的应用 多台阶变方位高难度水平井钻井技术 固井质量影响因素分析DK68C 井双层套管开窗施工工艺 井眼变形局部化剪切带数值模拟研究 泡沫洗井工艺的研究及应用 排水采气井井底压力测试计算方法研究与应用张 焱等王长生等 蔡 元等 张兴国等 黄立新 王学滨等 刘 伟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) 深抽减载装置在胡庆油田的应用研究 中国液压抽油机的发展概况与技术水平新型 32 钻机固相控制系统的研制 新型固井工具研制 储层孔隙介质单组分气体吸附理论模型研究 大北 2 井保护气层钻井液技术探索 埕岛油田压力衰竭地层开发井防压差卡钻研究 压裂液添加剂对压裂效果的影响及分析 油田化学技术在川西气田开发中的应用前景 屏蔽暂堵技术在青西地区的应用DNH 型高含硫油田解堵剂的室内研究 聚合醇钻井液在中原油田的研究与应用 四川井下作业专业化体制创新总体方案探讨 企业竞争力与信息技术的战略应用 运用全面质量管理方法提高科研水平 连续油管修井技术在 H30 井的应用李钦道等唐周怀等 薄 涛王 磊等 袁进平等 欧成华等 邹盛礼等 刘保双 龙政军路 芳 陈志学 巨登峰等 张东海等 吴月先颜 安等 杜永慧等 周建国等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不动管柱换层堵水技术研究与应用 基质酸化发展现状 产水气井有效开采的工艺技术 带压安全更换井口闸阀技术的研究与应用党丽 等杨康敏等 缑新俊等 黄 艳等 文成槐等6 DRILL ING&PRODUCTION TECHNOLOGYVol . 25 No . 1 J an. 2002Key words : sliding sleeve , Y341 packer , causeanalysis ,measureby changing the section dimension and geometric situation of the main rods. The optimum seeking frames strength ,stiffness and the monolithic stability meet operating re2quirement . The monolithic weight is lighter .NEW TYPE OF AUTOMATIC GRO UTING E2QUIPMENTC HEN Bin ( Anhui Petroleum Exploration and De2velopment Co . ,J iangsu Oil Exploration Corporation ,Tian2chang ,Anhui 239321 ,China) ,DPT 25 (1) ,2002 :8080Abstract :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 : well pumping unit ,frame , mechanicalmodel ,finite element method ,structure optimum seekingSTUDY AND APPL ICATIO N O N THE TEC H2NIQUE OF PARAFFIN D EPOSITIO N PRED ICTIO N IN FO RMATO NL UO Mingliang and LU Fengji ( Xi an J iaotong U2niversity , Xi an Shanxi 710049 , China ) and PU Chun2sheng and ZHANG Rongjun ( Xi an Petroleum Institute ,Xian ,Shanxi 710065 , China) ,DPT 25 ( 1) ,2002 : 8790Abstract : 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 to28 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 : automatic grouting equipment , struc2ture ,sliding sleeve ,working principleANALYSIS OF THE HANGER SET FAIL UREY U Chengshui , SONG Xiuying , L IU Yanhong and ZHANG Heng (Drilling & Production Technology Research Institute , Dagang Oilfield , Dagang , Tianjin 300280 , Chi2na) ,DPT 25 (1) ,2002 :8182Abstract : 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 troubles for 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 : high waxy crude oil ,mathematical mod2el , software , prediction , mathematical simulation , XinminOilfieldKey words : hanger , selfflocking condition , hangingload ,failure formMEC HANISM AND PREVENTIVE MEASURESOF SAL T D EPOSITIO N IN PUC HENG OIL FIELD WU Dening , ZONG J inqi , ZHANG Shaobiao ,HUANG Zengzhang and WANG Faming ( No . 2 Oil Pro2duction Plant , Zhongyuan Oilfield Co . , SINOPEC , Fanxi2an , Henan 457532 ,China) ,DPT 25 (1) ,2002 :9193Abstract :Mineralization of production fluid is high in Pucheng Oilfield. The salt deposition in low water -bearing oil well is serious. It affects the wells produc2tion. The paper analyses the reason and influence factor of salt deposition. Some technologies of preventing and cleaning salt in the oil well are presented. For example , using controlling agent , heat washing , admixture of water ect . . The application of these technologies , not only de2 crease the salt deposition and st