智能优化配汽工艺技术研究

1、智能优化配汽工艺技术研究石要松(中油辽河油田公司，辽宁盘锦124010)摘要：智能优化配汽技术适用于油层渗透率错综复杂或夹层发育不完全的油井，智能配汽管柱通过对配汽孔道大小调节机构的设计来实现根据各储层的压力差异自动调节各储层的吸汽量，实现配注汽量的自动控制和调节，提高了配汽的准确性，达到解决或缓解层间矛盾以及注入蒸汽最合理、最有效的利用的目的。该工艺原理是通过上下密封器 将上下注汽单元分割开，配汽孔道大小调节机构在各单元地层压力的作用下自动调节配汽孔道的大小，以实现各注汽 单元注汽量按需分配。目前该技术已经应用于现场，而且取得了明显的经济效果。关键词：智能优化配汽调节机构 封隔器辽河稠油大多

2、为互层状油藏，注蒸汽开采是稠油开发的主体工艺，目前大部分区块已经进入吞吐 小后期，各储层之间矛盾日渐突出，严重影响油藏的动用程度，主要表现在产油量下降、含水升高等 方面。原有的稠油分层配汽技术由于缺乏井下测试资料及对储层实际情况了解不足常常造成配汽暈上 的误差。分层定量注汽、分层配汽技术无法满足吞吐中后期的油藏特点及井况条件对工艺管柱提出的 新的要求，严重影响分层注汽实施效果门，在这种情况下我们提出智能优化配汽工艺技术，旨在解决 上述问题，保证稠油注汽生产的顺利进行，针对实际问题优化配汽，实现注汽生产的合理化和最优化。1.概况辽河稠油大多为互层状油藏，注蒸汽开采是稠油开发的主体工艺技术，目前大

3、部分区块已经进入 吞吐中后期，各储层之间矛盾日渐突出，严重彫响油藏的动用程度，主要表现在以下几个方面：(1) 动用程度差异辽河油田稠油油藏大部分为互层状油藏，由于层与层z间存在着物性的差异，从而导致多轮注汽 生产后油藏动用不均，高、低渗透层矛盾突出，相互影响，相互干扰，主要表现在注汽坏节高渗层重 复吸汽，造成注入蒸汽的浪费，而低渗层无法有效动用，在采出环节由于高渗层压力低、含水相对较 高，抑制了中低渗透层的生产。这种矛盾在多层开采的新、老层之间表现尤为突出，由于老层的干扰, 使新层无法正常生产。(2) 水层影响对于伴有边底水、夹层水等水层影响的油藏，一旦水层侵入，由于水的流动性要远远优于原油，

4、 刈于进水油层來说，原油很难采出，甚至根本采不出，而合采的其它油层也会受到严重抑制，油井一 旦见水，含水在短期内就会上升很快，无法对油层形成有效开采。(3) 新、老层相互干扰目前多数稠油区块已经进入吞吐屮后期，调补层井逐渐增多，新老层z间存在着儿大差异一动用程度、油层压力、含水变化等等，多层合采严重制约了新补油层的开发潜力。这种高低渗透层、新老油层之间的矛盾是非均质稠油油藏注蒸汽开采的中后期普遍存在的问题。这种矛盾的存在是影响油藏动用程度的主要因素之一。2.目前工艺技术通过对生产单元的划分，在注汽环节缓解层间矛盾，排除层间干扰。为了适应不同的油藏特点, 辽河油fh开发出选层注汽、分层注汽、分层

5、配汽等工艺，以达到分层注汽工艺的优化设计。(1) 选层注汽工艺技术通过高温封隔器将所选油层分开，单独作用，以减少其它油层的影响。主要包括封上注下、封下 注上、封上下注中间工艺，管柱结构如图1。封上注下封上下注中间图1选层注汽工艺管柱示意图封下注上(2) 分层注汽工艺技术通过优化设计将生产井段分为多个注汽单元，用高温封隔器实现单元的分割，目前已经成功研制岀分层注汽i型、分层注汽ii型、分层配汽等工艺，工艺管柱如图2。3 智能配汽工艺3. 1智能优化配汽工艺技术原理分层注汽工艺经多年的研究、应用，比较成熟的有两种工艺方式：分层配汽、分层注汽。分层配 汽的特点是上、下注汽单元同时注汽，各单元z间注汽

6、量的分配由注汽嘴的大小来控制；分层定量注 汽的特点是先注某一单元，达到注汽量后再投球封闭该注汽通道，注另一单元。由于该工艺方式各注 汽单元的注汽量是固定的，不需要通过机械的或孔道的大小去控制或调整，理论上注汽量不存在误差, 因此称其为分层定量注汽。智能优化配汽是针对变化了的油藏条件而设计的，其目的是动态调整上、下注汽单元注汽孔道， 达到最理想的分注效果。智能优化配汽主要适用于如下地质条件：（a）调补层井：由于受到周围环境压力变化的影响，新老层压力参数无法得到准确的数值;（b）.多轮吞吐后的油井，各层储层参数发生变化，无法得到准确数值。分注i型（先下后上）分注ii型（先上后下）分层配汽（同时）图

7、2分层注汽工艺管柱示意图3.2管柱设计为实现智能配汽而设计的智能优化配汽管柱由上分注密封器、伸缩管、自动配汽阀、下分注密封器组成（管柱结构见图3）。其原理是通过上、下分注密封器将上、下注汽单元分割开，自动配汽阀在各单元地层压力的作用下自动调节注汽孔道的大小，以实现各注汽单元注汽量按需分配。智能优化配汽工艺自动配汽阀主要包括上下配汽孔、活塞、弹簧图3分层注汽工艺管柱示意图等组成，依据压与注汽量的关系曲线，通过控制节流孔面积大小，消除油层吸汽压力对注汽量的影响, 使蒸汽按设计的比例将流量分配到各注汽单元。3. 3智能优化配注设计计算3. 3.1优化计算公式配汽孔面积的计算公式为4 _g“£

8、;（i-兀）阿+兀佰铲c；qp（p-pj + g；pr（l- x）莎 +j"现设孔a|初始面积a|（）,孔a?初始ft积a?。孔a后压力pi，孔a2后压力pi2，则卜卩="11 - 12；人1 =人10 +aa；人2 =人2（）4人；® =(p- p(-(p- pje g；p (1-临？ q严l)g(l - x)阿 +f-20七；()-)»/几忤 a- i6(«)2)m -卯石+x22 旷c；(£o+aa)s“式中kl、k2配器比例。gtp质量流量，kg/s；d管道直径，m：屮一一孔板膨胀系数；cd一一孔板流量系数；a孔口截面积，n?

9、；x流体中气体所占比例；p g气相密度，kg/m3；p |液相密度，kg/m3:p一一管道中压力，pa;pi孔后压力，pa。如果知道质量流量g及层间配汽比例h、k2,根据设计的配器孔面积，就可以求得通过每个配 汽孔的质量流量gp,而根据井筒内压力和干度的分布规律可以求出相应深度下的配汽压力、干度及 其相应的物性参数。则从式(2)就对以求得与所设计的配注比例和配汽孔面积改变时相对应的柱塞压 力变化量。3. 3.2修正系数的确定5p许多研究者通过实验发现，影响£值的主要因素是气液相密度比工邑，它是两相流动中主要的特pl性参数之一，表征了饱和蒸汽压力的大小。通过实验曲线回归可得p.0.00

10、772 <0.1425 时,pi=36.482-9.329(q丿+ l49pg0.1425 w w 1 时pi£ = l299 + 02101n 伫)(4)pi4. 现场应用近两年的现场应用，智能优化配汽工艺技术収得了良好的效果。2003年智能优化配汽在欢喜 岭采油厂现场应用12井次,累计增油共计2357.6吨。2004年现场应用13井次,累计增油2472.4吨。 2006年共计现场施工11井次，平均单井增油183.2吨，其屮齐40-14-028油井单井增油竟然达到 t 348.5吨有效天数达到了 321天，可见自动配汽工艺技术的效果非常好，它能充分提高油层的内在 潜力，使其达

11、到最佳的生产效果；另外，齐40-9-31和齐40-8-026两口油井的效果也是十分明 显的，累计增油达到了 232.1吨和247.8吨。从现场实验的效果来看，该技术可以实现配汽量的自动 控制和调节，从而达到解决或缓解层间矛盾以及注入蒸汽最合理、最有效的利用的目的。5. 结论及建议经过近几年的研究与现场试验我们得出如下结论：(1) 智能优化配汽工艺技术管柱可以实现根据地层压力对各注汽单元注汽量的白动调节，满足吞吐 屮后期对分层注汽工艺方式的要求，改善了分层配汽的效果；(2) 智能优化配汽工艺技术，稠油热采现场应用效果显著。(3) 智能优化配汽工艺技术目前的应用范围还是比普通的分层注气工艺技术小，建议今后技术得到 进一步的改进，使其应用范围更加广泛。参考文献：1赵业卫.稠油蒸汽吞吐测试技术及应用.辽河油山勘探开发优秀论文京:石油工业出版社,2(x)5： 3513522张锐.稠油热采技术m|.北京:石油工业出版社，1999： 2312623万仁溥.采油技术手册(下册)m.