專利名稱：確定巖石滲濾特性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣工業(yè)，尤其是涉及重油和地瀝青沉積物的開采。
背景技術(shù)：
烴類價(jià)格的持續(xù)增長(zhǎng)和輕油資源的必然消耗近來導(dǎo)致對(duì)重油和地瀝青 沉積物開采的高度重視。在開采高粘度烴類沉積物的現(xiàn)有方法(例如，采 礦、溶劑注射等)中，熱處理方法(熱水注射、熱蒸汽油井處理、熱蒸汽 地層處理等)因?yàn)楦叱鲇吐屎筒捎土慷娝苤?br> 熱蒸汽重力驅(qū)油方法(SAGD)是已知的，該方法是當(dāng)前重油和地瀝青 沉積物的開采方法中最有效的方法之一 (Butler R.:"Thermal Recovery of Oil and Bitumen" ， Prentice-Hall Inc., New-Jersey, 1991， Butler R.， "Horizontal Wells for the Recovery of Oil, Gas and Bitumen", Petroleum Society of Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, 1994)。該方法通過 將蒸汽注入頂部水平井并且從底井回收油來在地層中形成高溫"蒸汽室"。 盡管該方法得到廣泛使用，但是這種沉積物開采方法需要進(jìn)一步改進(jìn)，即 增加油與蒸汽的比率和提供蒸汽室開采控制。
增加SAGD效率的一種方法為基于持續(xù)的溫度監(jiān)測(cè)來進(jìn)行工藝控制和 調(diào)節(jié)。這可以通過在井內(nèi)安裝分布式溫度測(cè)量系統(tǒng)來進(jìn)行。涉及熱開采方 法(例如蒸汽輔助重力泄油)的主要問題之一為蒸汽(熱水、蒸汽/氣體混 合物)經(jīng)由高滲透的層間朝產(chǎn)油井突進(jìn)。
這大大減小了熱載體的使用率，并且可能會(huì)導(dǎo)致井下設(shè)備的損壞。蒸 汽突進(jìn)響應(yīng)(steam breakthrough response)要求修補(bǔ)和更新作業(yè)，這由導(dǎo)致 浪費(fèi)時(shí)間并且可能引起整個(gè)作業(yè)的中斷。由于產(chǎn)油井和注水井之間的較小 距離(5-10米)，因此這種缺陷對(duì)于蒸汽輔助重力驅(qū)油開釆方法來說尤其 重要。
運(yùn)轉(zhuǎn)井的有效溫度測(cè)量方法(RU 2194160)也是已知的。該己知的方 法涉及運(yùn)轉(zhuǎn)井的地球物理學(xué)研究，并且用于確定環(huán)空流體流動(dòng)間隔。該已知方法的技術(shù)效果是增加油井確定和環(huán)空流體流動(dòng)確定的可靠性和唯一 性。這可以通過如下方式來實(shí)現(xiàn)測(cè)量溫度與時(shí)間的關(guān)系，在鉆井作業(yè)過 程中將總的溫度與時(shí)間曲線進(jìn)行對(duì)比。在假定的流體流動(dòng)間隔內(nèi)，在套管 柱的短期局部加熱之前和之后記錄溫度與時(shí)間的曲線。流體流動(dòng)參數(shù)大致 從溫度增長(zhǎng)速度判斷。
確定地質(zhì)區(qū)域的滲濾特性的方法(RU2045082)是已知的。該方法包 括在注水井內(nèi)產(chǎn)生壓力脈沖，并且在幾口測(cè)量井中實(shí)施不同的聲速測(cè)井和 溫度測(cè)量。溫度采用中心和非中心測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量?？偟淖饔檬桥袛嘀? 水泥護(hù)層/地層/油井系統(tǒng)的滲濾特性的不均勻性，溫度計(jì)讀數(shù)用于確定滲濾 特性的矢量方向。這種方法的缺陷如下
-僅僅可能對(duì)地質(zhì)區(qū)域的滲濾特性進(jìn)行概括的整體評(píng)價(jià)；
-在幾口井中需要進(jìn)行附加的多種測(cè)量(聲速測(cè)井)；
-該方法不適合高粘度稠油和瀝青飽和巖的特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方法的目的在于擴(kuò)大其應(yīng)用面，并且可對(duì)巖石沿井筒的滲透 參數(shù)進(jìn)行定量，從而在沉積物開采過程中提高熱載體的使用效率并且減小 設(shè)備的損耗。
本發(fā)明的目的是通過使用新的測(cè)量順序和步驟并且在方法中使用適當(dāng) 的數(shù)學(xué)模型來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以表示高粘度油和瀝青飽和巖的特性并且 可以使用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量工具。而且，步驟的順序不會(huì)妨礙熱開采作業(yè)的工藝 流程。
確定巖石滲濾特性的方法如下-
-在井內(nèi)提供對(duì)比溫度流體循環(huán)(contrasting temperature fluid circulation) 5
-所述流體按照在環(huán)空內(nèi)部分流體吸附所需的量進(jìn)行供應(yīng)； -停止井內(nèi)的流體循環(huán)；
-從循環(huán)停止直到達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)沿著井筒測(cè)量溫度； -獲得沿井筒的溫度與時(shí)間曲線； -使用數(shù)據(jù)平均模型確定巖石的滲濾特性。


本發(fā)明參考附圖進(jìn)行詳細(xì)描述，其中 圖l示出了初始加熱階段；
圖2示出了在初始加熱之后沿井筒的溫度分布； 圖3示出了在注入蒸汽的過程中壓力和溫度的曲線；以及 圖4示出了從溫度恢復(fù)率測(cè)量確定的滲濾特性分布。
具體實(shí)施例方式
所述方法需要在初始加熱階段在所關(guān)心部分的整個(gè)長(zhǎng)度上進(jìn)行分布式 溫度測(cè)量。在此開采階段(圖l)，通過加熱井間空間在井之間建立水力連 接。在標(biāo)準(zhǔn)的蒸汽輔助重力驅(qū)油開采技術(shù)中，由于在兩口水平井內(nèi)的蒸汽 循環(huán)，因此這可以通過地層的熱傳導(dǎo)到來獲得。確定巖石滲濾特性的方法 需要額外的作業(yè)，即在初始加熱階段部分封閉環(huán)空，以在井筒內(nèi)產(chǎn)生過量 壓力。只要有可能，該壓力就迫使蒸汽流入地層。進(jìn)入飽和油床的蒸汽量
(因此是熱量)依賴于地層的局部滲透性(圖2)。圖2示出了具有不同滲 濾特性的地層部分在部分(1)處K-3pm2，在部分(2)處K-5pm2，在 部分(3) &K = 2(im2，同時(shí)在其余的部分處K = 0.5^mi2。如圖2所示，在 蒸汽循環(huán)停止之后所接收的熱信號(hào)將通過高滲透性的地層部分提供。另外， 溫度恢復(fù)率依賴于局部部分的滲濾特性。因此，在蒸汽循環(huán)停止之后的溫 度測(cè)量結(jié)果(通過分布式測(cè)量系統(tǒng)提供)可用于評(píng)價(jià)沿井筒的滲濾特性曲 線。
為了解決相反的作業(yè)，該方法提供一種滿足下列特性并具有下列邊界 條件的分析模型
畫 一 維前緣圓柱對(duì)稱模型 (one-dimensional frontal cylindrical symmertrical model);
-在初始條件，孔隙空間完全充滿油/瀝青；
-在蒸汽注入地層期間形成下列區(qū)域(圖3):蒸汽(III)、水和熱油 (II)和冷油(I);
-油/水的邊界確定為在充滿粘度具有顯著差別的流體區(qū)域之間的邊界 (冷的高粘度稠油具有粘度^，蒸汽、水和熱地層流體具有平均粘度A)。油/水的邊界的位置能夠使用下列的方程式進(jìn)行確定:
盧c
其中^-c .^。參數(shù)c《0.5 + L5的值能夠從數(shù)字模擬/現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)
行確定，以考慮到幾乎不包括在單純分析模型內(nèi)的下列特定特征
-接近油/水邊界的油的溫度和粘度不同于地層中油的溫度和粘度； -事實(shí)上，沒有明確的油/水邊界(具有過渡油/水混合區(qū))。 因此，油/水邊界的半徑通過下列參數(shù)確定 -地層滲透性； -地層上的壓力(a尸)；
-地層中的油粘度(〃。)。
蒸汽/水的邊界位置通過能量和重量平衡方程式來確定，所述方程式如
下:
<formula>formula see original document page 6</formula>是蒸汽凝結(jié)重量率，
〃
是最大冷凝率，Pw是水的密度，^是地層的孔隙
率，；^是飽和水油藏的熱傳導(dǎo)率，^是水的熱容量，c,是蒸汽的熱容量，"
是地層的熱擴(kuò)散率，丄是汽化熱，^是注水的持續(xù)時(shí)間，t;是蒸汽的冷凝溫度。在蒸汽注入階段的溫度曲線如下:
7
H丄
^ 、 二
r、
r、 < " />
v =
1-
2;r .義
/~7. <
在蒸汽循環(huán)停止之后的溫度恢復(fù)可以采用不允許相變的簡(jiǎn)單傳導(dǎo)熱交 換模型來描述。
基于溫度恢復(fù)率測(cè)量的滲濾特性(滲透性K)的分布評(píng)價(jià)的示例在圖4 中示出，上部示出了評(píng)價(jià)結(jié)果，下部示出了模擬值。
因此，在蒸汽輔助重力泄油的早期階段或其它熱輔助油井開采方法中， 確定巖石滲濾特性的方法允許對(duì)沿井筒的滲濾特性曲線進(jìn)行定量分析。所 獲得的滲濾特性曲線可用于在主要開采階段開始之前預(yù)防性的隔離高滲透 性地層，并且避免蒸汽朝產(chǎn)油井突進(jìn)。沿整個(gè)井筒長(zhǎng)度的滲濾特性曲線通 過采用分布式溫度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量非穩(wěn)定階段的熱場(chǎng)來確定。
權(quán)利要求
1. 一種確定巖石滲濾特性的方法，其包括如下步驟-在井內(nèi)提供對(duì)比溫度流體循環(huán)；-所述流體按照在環(huán)空內(nèi)部分流體吸附所需的量進(jìn)行供應(yīng)；-停止井內(nèi)的流體循環(huán)；-從循環(huán)停止直到達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)沿著井筒測(cè)量溫度；-獲得沿井筒的溫度與時(shí)間曲線；-使用數(shù)據(jù)平均模型確定巖石的滲濾特性。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，流體粘度通過用于非水平 井的化學(xué)添加劑被改變。
全文摘要
本發(fā)明涉及油氣工業(yè)，尤其涉及重油和地瀝青沉積物的開采。確定巖石滲濾特性的方法包括如下步驟在井內(nèi)提供對(duì)比溫度流體循環(huán)；所述流體按照在環(huán)空內(nèi)部分流體吸附所需的量進(jìn)行供應(yīng)；停止井內(nèi)的流體循環(huán)；從循環(huán)停止直到達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)沿著井筒測(cè)量溫度；獲得沿井筒的溫度與時(shí)間曲線；使用數(shù)據(jù)平均模型確定巖石的滲濾特性。流體的粘度通過用于非水平井的化學(xué)添加劑被改變。
文檔編號(hào)E21B47/10GK101443531SQ200780009498
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日
發(fā)明者A·N·尚德雷金, M·T·努克哈伊夫, V·V·特逖欽伊, Y·庫(kù)恩德希澤勒 申請(qǐng)人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司