趙淑霞,何應(yīng)付,王銘珠,廖海嬰(1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院,北京 10008;2.中國石化海相油氣藏勘探開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 10008;.中國石油大學(xué)(北京)提高采收率研究院,北京 102249)
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特超稠油HDCS吞吐影響因素分析及潛力評價(jià)方法
趙淑霞1,2,何應(yīng)付1,2,王銘珠3,廖海嬰1,2
(1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083;2.中國石化海相油氣藏勘探開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083;3.中國石油大學(xué)(北京)提高采收率研究院,北京 102249)
HDCS吞吐(CO2和降黏劑輔助水平井蒸汽吞吐)技術(shù)是開采超/特超稠油的有效手段,其影響因素和潛力評價(jià)一直是研究的熱點(diǎn)。文中針對勝利油田特超稠油開采實(shí)施情況,建立典型模型,采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,分析了HDCS油汽比和采出程度的影響因素;在此基礎(chǔ)上,利用響應(yīng)面方法建立了HDCS油汽比和采出程度計(jì)算的代理模型,提出了HDCS潛力評價(jià)的新方法,并將該方法運(yùn)用于勝利油田某區(qū)塊的HDCS模擬計(jì)算中。計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相比,平均誤差小于9.5%,說明該方法可用于超/特超稠油HDCS潛力評價(jià)。
特超稠油;蒸汽吞吐;數(shù)值模擬;代理模型;潛力評價(jià)
目前,在全球近2萬億桶剩余石油資源中,70%以上是重油資源。注蒸汽吞吐是開采此類資源的主要方式之一。對于特超稠油油藏,采用常規(guī)蒸汽吞吐技術(shù),會(huì)出現(xiàn)熱損失大、注蒸汽壓力高、蒸汽波及體積小等問題,從而導(dǎo)致開采效果差、經(jīng)濟(jì)效益低[1-4]。HDCS,即CO2和降黏劑輔助水平井蒸汽吞吐技術(shù),是一種提高超稠油油藏開發(fā)效果的新方法,勝利油田多個(gè)井區(qū)運(yùn)用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了特超稠油油藏的有效動(dòng)用。
針對CO2、水平井和降黏劑等單獨(dú)輔助稠油油藏的開發(fā)技術(shù)已有很多研究[5-7],部分學(xué)者對HDCS強(qiáng)化采油的機(jī)理也進(jìn)行了分析[8-9],但是針對HDCS吞吐的影響因素進(jìn)行的綜合性分析和潛力評價(jià)研究較少。本文以勝利油田鄭411井區(qū)為研究對象,利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法確定HDCS吞吐影響因素排序和最優(yōu)參數(shù)組合,并給出潛力評價(jià)的代理模型。
1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)
勝利油田鄭411區(qū)塊砂體埋深1 300~1 350 m,有效厚度6~8 m,孔隙度34%~36%,滲透率3 000~4 000 μm2,原油黏度4×104~12×104mPa·s,井距100 m。根據(jù)試驗(yàn)區(qū)的實(shí)際情況,結(jié)合國內(nèi)外稠油蒸汽吞吐研究成果,選擇水平井長度(A)、油層厚度(B)、油層滲透率(C)、注入蒸汽干度(D)、注入速度(E)、燜井時(shí)間(M)、周期注汽量(G)、CO2周期用量(H)和降黏劑周期用量(I)共9個(gè)參數(shù)進(jìn)行研究。按照9因素4水平,共設(shè)計(jì)32組試驗(yàn),試驗(yàn)影響因素及水平見表1。
表1 試驗(yàn)影響因素及水平
1.2結(jié)果分析
正交試驗(yàn)結(jié)果表明,各參數(shù)對HDCS吞吐油汽比和采出程度的影響規(guī)律不同。
油汽比隨著CO2周期用量、降黏劑周期用量、注入蒸汽干度、水平井長度、油層厚度等增加而增大,隨著蒸汽周期注入量增大而降低;隨燜井時(shí)間、油層滲透率變化的情況較為復(fù)雜,并不是單調(diào)變化的,而是存在最佳值。
采出程度隨蒸汽的周期注入量、CO2周期用量、降黏劑周期注入量、注入蒸汽干度和油層滲透率的增加而增大,隨水平井長度、油層厚度的增大而降低;采出程度隨燜井時(shí)間延長而先增加后降低,即存在最佳的燜井時(shí)間。
各影響因素對油汽比和采出程度的影響結(jié)果見圖1。由圖可看出,盡管各因素對兩者影響程度的排序不同,但是也有相似之處。注入速度、燜井時(shí)間和降黏劑周期用量對兩者的影響均較小,CO2周期用量、注入蒸汽干度對兩者的影響均較大,油層滲透率、水平井長度和油層厚度對兩者的影響均處于中間水平,只有周期注汽量對兩者的影響程度不同,這是由于油汽比是由增油量與蒸汽注入量的比值而決定的。
圖1 HDCS吞吐效果極差分析
代理模型就是對一些離散數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的數(shù)學(xué)模型,其經(jīng)典方法有多項(xiàng)式擬合、級數(shù)擬合、樣條函數(shù)擬合等。除此之外,還有一些現(xiàn)代方法,如響應(yīng)面模型、Kriging模型、徑向基函數(shù)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法等。本文采用多項(xiàng)式響應(yīng)面[8]模型,該方法具有良好的連續(xù)性和可導(dǎo)性,能較好地去除數(shù)字噪聲的影響,極易實(shí)現(xiàn)尋優(yōu),已廣泛應(yīng)用于材料成型、航空航天、機(jī)械設(shè)計(jì)、模擬集成電路設(shè)計(jì)等領(lǐng)域[10]。
2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)
根據(jù)影響因素分析結(jié)果,考慮9因素3水平試驗(yàn)方案(見表2)。采用響應(yīng)面軟件Design-Expert 8.0的BBD方法設(shè)計(jì)130組試驗(yàn),利用CMG建立典型模型,模擬了每組參數(shù)水平下的采出程度和累積油汽比,各方案終止指標(biāo)為周期油汽比達(dá)到0.2 t/t。
2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
表3和表4分別為Design-Expert 8.0給出的各擬合模型油汽比與影響參數(shù)之間關(guān)系的方差分析比較和相關(guān)系數(shù)R2的結(jié)果。從表3中可以看出,線性模型的F值(F檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量)最大,擬合效果最好,其次為二次多項(xiàng)式模型。從表4可以看出,三次多項(xiàng)式模型的標(biāo)準(zhǔn)偏差和R2預(yù)測值最小,但其預(yù)測殘差平方和最大,所以不予選擇。綜合表3和表4,二次多項(xiàng)式模型的F值較高,預(yù)測殘差平方和最低,擬合精度較高,所以選擇二次多項(xiàng)式模型作為HDCS吞吐潛力評價(jià)的響應(yīng)面模型。HDCS吞吐采出程度的擬合過程相似,其方差分析結(jié)果同樣為二次多項(xiàng)式模型最好。
表2 試驗(yàn)影響因素及水平
表3 不同模型HDCS吞吐油汽比方差分析比較
表4 不同模型HDCS吞吐采出程度R2綜合分析
表5 稠油油藏HDCS吞吐潛力預(yù)測結(jié)果
根據(jù)選用的二次多項(xiàng)式模型回歸出油汽比(OGR)和采出程度(Ro)的響應(yīng)面模型為:
根據(jù)式(1)、式(2),在已知超/特超稠油油藏性質(zhì)及蒸汽吞吐基本工作制度條件下,就可快速對HDCS吞吐的潛力進(jìn)行初步預(yù)測。表5為鄭411油區(qū)HDCS吞吐預(yù)測結(jié)果,并與實(shí)際效果進(jìn)行了對比。從表5中可以看出,潛力評價(jià)公式的預(yù)測結(jié)果誤差較小,平均小于9.5%,此方法簡單、快速,能夠用于現(xiàn)場HDCS吞吐的初步評價(jià)。
1)利用正交試驗(yàn),分析了影響稠油HDCS吞吐油汽比和采出程度的主要因素。注入速度、燜井時(shí)間和降黏劑周期用量對兩者的影響均較小,CO2周期用量、注入蒸汽干度對兩者的影響均較大,蒸汽的周期用量對兩者的影響規(guī)律不同。
2)利用CMG建立典型模型,模擬了不同影響因素水平下的稠油HDCS吞吐效果,在此基礎(chǔ)上利用響應(yīng)面軟件設(shè)計(jì)試驗(yàn),回歸了稠油HDCS吞吐油汽比和采出程度的預(yù)測公式。該方法簡單、快捷,與礦場實(shí)際相比,誤差較小。
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(編輯孫薇)
Influence factor and potential evaluation of HDCS huff and puff for super-heavy oil
Zhao Shuxia1,2,He Yingfu1,2,Wang Mingzhu3,Liao Haiying1,2
(1.Exploration and Production Research Institute,SINOPEC,Beijing 100083,China;2.Key Laboratory of Exploration and Production for Marine Reservoirs,SINOPEC,Beijing 100083,China;3.Enhanced Oil Recovery Research Center,China University of Petroleum,Beijing 102249,China)
HDCS technology(horizontal well dissolver carbon dioxide steam huff and puff)is an important way for developing super heavy oil reservoirs;its influence factor and potential evaluation have been warmly discussed.In view of HDCS in Shengli Oilfield,the influence factor of oil-steam ratio and recovery percent were evaluated and analyzed by establishing typical model and using orthogonal design.On this basis,we established a surrogate model of HDCS by using response surface method,and presented a new method of potential evaluation.This method was applied to wells in Shengli Oilfield.The actual oil-steam ratio is quite close to the calculated result,and the relative error is less than 9.5%.
super-heavy oil;steam huff and puff;numerical simulation;surrogate model;potential evaluation
中石化重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“水平井蒸汽驅(qū)物理模擬與數(shù)值模擬”(P12016)
TE345
A
10.6056/dkyqt201601015
2015-08-12;改回日期:2015-11-12。
趙淑霞,女,1967年生,高級工程師,1991年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)采油工程專業(yè),主要從事提高采收率方面的研究。E-mail:zhaosx.syky@sinopec.com。
引用格式:趙淑霞,何應(yīng)付,王銘珠,等.特超稠油HDCS吞吐影響因素分析及潛力評價(jià)方法[J].斷塊油氣田,2016,23(1):69-72.
Zhao Shuxia,He Yingfu,Wang Mingzhu,et al.Influence factor and potential evaluation of HDCS huff and puff for super heavy oil[J]. Fault-Block Oil&Gas Field,2016,23(1):69-72.