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水平井注过热蒸汽井筒沿程参数计算模型范子菲;何聪鸽;许安著【摘要】针对传统注普通湿蒸汽水平井筒沿程参数计算模型不适用于注过热蒸汽井筒的问题,根据质量守恒、动量守恒和能量守恒定理,在考虑过热蒸汽传输过程中相态变化的基础上,建立了水平井注过热蒸汽井筒沿程参数计算模型.利用模型对哈萨克斯坦库姆萨伊油田1口水平井注过热蒸汽过程中的井筒沿程温度、压力及干度进行了计算,结果与现场测试数据吻合较好,验证了模型的准确性.利用模型进行沿程参数影响因素分析可知,注汽速度越大或蒸汽过热度越高,相态变化位置距水平井跟端距离则越远,但当注汽速度大于8t/h、井口蒸汽过热度大于80℃以后,提升注汽速度和蒸汽过热度对增加相态变化位置距水平井跟端距离的作用不再明显.在沿水平井方向渗透率逐渐增大的条件下,蒸汽温度下降速度最慢,相态变化位置距水平井跟端距离最远.【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2016(043)005【总页数】7页(P733-739)【关键词】稠油;水平井;过热蒸汽;蒸汽相态变化;沿程参数;计算模型;注汽速度【作者】范子菲;何聪鸽;许安著【作者单位】中国石油勘探开发研究院;中国石油勘探开发研究院;中国石油勘探开发研究院【正文语种】中文【中图分类】TE345对饱和蒸汽定压加热，蒸汽温度将继续升高，这时的蒸汽称为过热蒸汽［1］。
与普通湿蒸汽相比，过热蒸汽具有高干度和高热焓的特点，在地层中能增加加热效果和扩大驱替体积，因此注过热蒸汽已成为开采稠油的一种有效技术［2-5］。
文献［6-10］建立了直井注过热蒸汽井筒沿程压力及温度分布计算模型。
在水平井注过热蒸汽过程中，从注汽井口到水平井跟端的直井段仍可利用上述直井模型计算沿程参数分布，但在从水平井跟端到趾端的水平段，蒸汽沿水平段的质量流量变得越来越小，因此无法利用直井模型计算水平段的沿程参数分布。
文献［11-13］建立了水平井注普通湿蒸汽沿程压力、温度及干度分布模型，由于过热蒸汽与普通湿蒸汽的物理性质明显不同（过热蒸汽为单相流，普通湿蒸汽为气液两相流），因此该模型不适用于水平井注过热蒸汽过程。
摘要利用相似准则指导室内物理模拟实验对现场开发有重要的指导意义。
对于日益重要的稠油来说，蒸汽吞吐开发方式的缺点逐渐暴露出来，而水平井蒸汽驱则是其主要的接替技术，有必要对其进行三维物理模拟研究。
本文在建立水平井蒸汽驱及水平井化学剂蒸汽驱的数学模型基础上，推导出了完整的相似准则数群，进行了原型、室内模型的参数转换。
并对相似准则进行了正确性检验及敏感性分析。
为了提高实验的成功率，缩短室内试验的时间，利用数值模拟软件对水平井SAGD、双水平井蒸汽驱等物理模拟进行了参数优化。
最后通过正交设计为室内三维物理模型实验确定了实验方案。
结果表明，所推导的相似准则较为合理，可以指导室内试验。
数值模拟研究表明随着蒸汽干度、注汽速率的增加，采收率提高。
加入化学剂后，可以提高采收率，但是随着药剂浓度的增加，采收率增加的幅度逐渐减小。
以SAGD为例，经过正交试验确定如下的实验方案：蒸汽干度为0.8，注汽速率为0.85m3/D，采注比为1.4。
本论文研究内容对于室内试验及现场稠油油藏的开发具有参考价值。
关键字：水平井；相似准则；数值模拟；参数优化AbstractLaboratory experiments of three-dimension scaled model which is built by scaling criteria is important guides for in-situ exploitation. For heavy oil reservoir, the shortcoming of huffand puff was exposed gradually, then the horizontal wells steamflooding was the mainreplacement techn ique, so it’s necessary to research this technique by scaled model.In this paper，on the base of establishment of the mathematical models for horizontalwells steamflooding, a full set of scaling groups were derived. Then used the similaritycriteria to make the parameter transformation between the prototype and model. And madethe correctness verification and sensitivity analysis of the scaling criteria at the same time. Inorder to improve the successful rate and cut down the laboratory experiment period, severalkinds of development mode, which are the horizontal wells steam assistant gravitydrainage(SAGD), double horizontal wells steamflooding, for model were researched by usingnumerical simulator. The Parameter Optimization for these Processes was analysed and studied. In addition, the experimental program for 3D model was determined by orthogonal design.The results show that the scaling criteria is reasonable. It can be used to guide the experiments. The research of numerical simulation shows that with increasing steam quality and steam injection rate, the recovery was increased. The addition of the chemical agent can lead to a remarkable improvement of oil recovery, but with increasing Chemical concentration, the increasing extent was decreased. Take SAGD for example, the experimental program which was determined by orthogonal test as follow: steam quality is0.8, steam injection rate is 0.85m3/D, production factor is 1.4.The research contents in this paper are important guides for laboratory experiment and theexploitation of heavy oil reservoir.Key words：Horizontal well; scaling criteria; Numerical simulation;parameter optimization目录1 前言 (1)1.1课题研究意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1水平井蒸汽驱 (2)1.2.2相似准则 (5)1.2.3相似准则的检验 (6)1.3存在的问题及研究内容 (7)1.3.1存在的问题 (7)1.3.2本文的研究内容 (8)2 相似理论 (9)2.1相似三定理 (9)2.1.1相似第一定理 (9)2.1.2相似第二定理 (10)2.1.3相似第三定理 (11)2.2相似准则的推导方法 (11)2.2.1方程分析方法 (11)2.2.2量纲分析方法 (12)2.3本章小结 (12)3 蒸汽驱油藏相似理论 (13)3.1比例模型分类 (13)3.2蒸汽驱高压模型相似准则 (14)3.2.1数学描述 (14)3.2.2数学模型 (14)3.2.3 定解条件 (16)3.2.4 相似准则数推导过程 (18)3.3 敏感性分析 (25)3.4 本章小结 (26)4 相似准则选取正确性检验 (27)4.1准则选取正确性检验 (27)4.2本章小结 (29)5 蒸汽驱及蒸汽-表面活性剂驱参数优选 (30)5.1 SAGD参数优选 (30)5.1.1模型建立 (30)5.1.2注汽速率的影响 (30)5.1.3蒸汽干度的影响 (31)5.1.4采注比的影响 (31)5.1.5实验方案确定 (32)5.2化学剂+SAGD参数优选 (34)5.2.1注汽速率的影响 (34)5.2.2蒸汽干度的影响 (34)5.2.3采注比的影响 (35)5.2.4化学剂浓度的影响 (36)5.2.5实验方案确定 (36)5.3本章小结 (38)6 结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)1 前言1.1课题研究意义王庄油田坨826块构造上处于渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷北部陡坡带西段，目的层沙三上亚段，油藏埋深1240～1510m。
水平井比例模型的相似准则研究方法研究领域中的水平井比例模型(HorizontalWellModel)是一项重要的研究工作，其在许多应用中都得到了广泛的应用。
本文的目的是研究水平井比例模型的相似准则。
为此，本文将全面探讨水平井比例模型的相似准则，包括理论和实践方面。
水平井比例模型是一种用于描述油气藏储集性能的模型，它可以更有效地描述油藏的储集特性。
水平井比例模型的模拟计算，可以通过计算油藏的表面压力、渗透率等参数，来对油藏的表面特性进行描述。
另外，水平井比例模型也可以用来模拟油藏的表层流动情况，并预测油藏的地质环境演化。
因此，水平井比例模型在石油开发等领域中得到了广泛的应用，其模拟结果也被广泛采用。
水平井比例模型的相似准则是一项重要的理论研究，主要是为了研究油气藏的模拟计算和结果验证。
为此，相似准则的研究需要从理论和实践两个方面进行探讨。
从理论的角度来看，水平井比例模型的相似准则需要确定油藏的地质参数，并且根据确定的参数推导出模型的表达式，以便模拟油藏的表面特性。
例如，可以采用李四民法来确定油藏的压力特性，采用均质理论来确定渗透率特性。
此外，可以运用地质学原理研究油藏的地质演化及相关参数，来指导滤砂层解释，更有效地控制开发结果。
从实践的角度来看，水平井比例模型的研究应该从地质调查开始，以便更好地了解油藏的地质信息。
例如，可以采集相关地层剖面图、气体含量测量数据和地球物理数据等，为模型参数的确定提供参考依据。
接下来，可以采用计算机技术对油藏进行模拟，并建立相应的模型，确定油藏的渗流特性及相关参数。
最后，根据验证实验结果，对模型参数进行调整，以使模拟结果与实际状况相匹配，从而得到具有相似性的准则。
总之，水平井比例模型的相似准则研究是一项重要的工作，既可以从理论上探讨，也可以借助实践来研究。
本文从理论和实践两个方面，全面介绍了水平井比例模型的相似准则研究方法，可以为进一步研究提供参考。
水平井蒸汽开采稠油技术的研究摘要：随着经济的发展，人们对能源的需求量愈来愈大，石油资源日趋减少，稠油成为一种未来非常重要的能量补给资源，水平井蒸汽驱开采方法是继蒸汽吞吐后进行的一种可以显著提高采收率的方法。
本文对水平井蒸汽开采稠油技术的各个方面做了相关的调研，对该技术在稠油开采中的研究有重要的指导意义。
关键词：稠油水平井蒸汽开采技术一、前言稠油由于其在油层中的粘度很高，渗流阻力大，举升难度大，常规开发产能低，含水上升速度快，动用程度低，最终采收率低，因而用常规开采方法难以实现经济有效的开发。
目前稠油开采的主要方法有冷采和热采两大类方法，冷采稠油方法包括：无砂冷采、出砂冷采、低频脉冲法、注CO2和注烟道气等方法。
热采稠油方法包括：蒸汽吞吐、蒸汽驱、热水驱、火烧油层、蒸汽辅助重力泄油和电加热等方法，而其中蒸汽吞吐是目前开采稠油最主要的技术。
水平井注蒸汽开采稠油可以提高油层吸汽能力，加速井筒到油藏之间的热传递，提高波及系数，增加原油的流动能力，提高生产井生产能力；同时水平井注蒸汽可以不用压裂而将蒸汽大面积注入油藏，提高了注入蒸汽同稠油之间的接触面积，从而提高了从井筒到低温油藏的热传导效应。
因此，在石油资源日益紧张的今天，在基于实际地质条件以及技术水平的基础上，开发出适合应用的水平井蒸汽稠油开采的工艺技术，能有效的提高稠油开采率，从而提高经济效益。
二、水平井注蒸汽开采技术概况水平井注蒸汽开采方式包括水平井蒸汽吞吐、水平井蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油。
水平井蒸汽的采油机理主要表现在降低原油粘度、原油重力泄油和流体驱替的相互结合，使原油被驱出或被携带出。
蒸汽吞吐通常作为注蒸汽开采的第一阶段，主要有两个作用：一是降低原油粘度、增加原油流动能力，提高波及体积；二是使油层压力下降，作为蒸汽驱及蒸汽辅助重力驱的预热阶段，可以使注采井间形成热连通，为下一步驱替创造有利条件。
蒸汽吞吐主要依靠油层的天然能量将降粘的原油驱动到井底，当蒸汽吞吐达到一定程度，随着油层压力下降油井产量下降、油汽比降低，要进一步提高原油采收率，则需要转入蒸汽驱。
春风油田排601块水平井蒸汽驱井网类型优化物理模拟实验王海涛;伦增珉;吕成远;赵清民;何应付;骆铭【摘要】Steam flooding is the dominant technology replacing horizontal-well steam soaking in the late development stage of heavy oil reservoirs, and its development effect is impacted by the style of horizontal well pattern. In this paper, the heavy oil reservoir in shallow thin layers in Pai 601 Block, Chunfeng Oilfield was taken as the study object. A high temperature/high pressure 3D scaled physical model was established according to the similarity criteria. Then, physical simulation experiment was carried out on steam flood-ing in row well pattern, five-spot well pattern and inverted nine-spot well pattern. It is indicated that the growth of temperature field in the process of steam flooding is mainly controlled by the displacement pressure difference between injection well and production well.The injected steam mainly flows to the areas of low flow resistance, such as adjacent well, high permeability belt and high-temperature low-viscosity oil band. In the early stage of steam breakthrough, a large amount of crude oil is still produced from the model. After the experiment ends, there is abundant remaining oil in unswept regions. In the oil reservoir conditions of Pai 601 Block, the ultimate recovery factor of steam flooding in row well pattern, five-spot well pattern and inverted nine-spot well pattern is 45.10%, 41.90%and 38.30%, respectively, and their maximum cumulative oil/steam ratio is 0.69, 0.63 and 0.53, respectively. Based on comprehensive comparison, the effect ofrow well pattern is the best. The main mechanisms and phenomena in the process of steam flooding include high-temperature viscosity reduction, high-temperature volume expansion, high-temperature steam distillation and crude oil cracking, high sweep efficiency and steam overlapping. The research results provide the effective support for the design of horizontal-well steam flooding in Pai 601 Block, Chunfeng Oilfield.%蒸汽驱是稠油油藏水平井蒸汽吞吐进入开发后期主要的接替技术,而水平井的井网形式影响着蒸汽驱的开发效果.以春风油田排601块浅薄层稠油油藏为研究对象,依据相似准则,建立了高温高压三维比例物理模型,并开展了排状井网、五点井网、反九点井网条件下蒸汽驱物理模拟实验.研究结果表明:蒸汽驱过程中温度场的发育主要受注入井与生产井间的驱替压差的控制,注入蒸汽主要流向流动阻力小的区域(临近井、高渗条带、高温低黏油带);蒸汽突破初期,依然有大量的原油从模型产出;实验结束后,蒸汽未波及区域存在大量剩余油.在排601块油藏条件下,排状井网、五点井网和反九点井网蒸汽驱的最终采收率分别为45.10%、41.90%和38.30%;排状井网、五点井网和反九点井网最大累积油汽比分别为0.69、0.63和0.53,综合对比排状井网效果最优.蒸汽驱过程的主要作用机理和现象包括:高温降黏作用、高温体积膨胀、高温蒸汽蒸馏和原油裂解作用、高波及效率和蒸汽超覆.研究结果可以有效支撑春风油田排601块水平井蒸汽驱设计.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2017(039)002【总页数】8页(P138-145)【关键词】稠油;蒸汽驱;水平井井网;物理模拟;温度场;采收率;驱替机理【作者】王海涛;伦增珉;吕成远;赵清民;何应付;骆铭【作者单位】页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室;中国石化石油勘探开发研究院;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室;中国石化石油勘探开发研究院;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室;中国石化石油勘探开发研究院;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室;中国石化石油勘探开发研究院;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室;中国石化石油勘探开发研究院;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室;中国石化石油勘探开发研究院【正文语种】中文【中图分类】TE357.4春风油田排601块位于准格尔盆地西部，油藏埋藏浅（大部分小于600 m），储层厚度小于10 m，原油黏度大（28℃时为30～90 Pa·s）。
水平井组合稠油蒸汽驱技术解析某油田选择使用比较先进的水平井组合蒸汽驱技术进行开采，在合理的位置上进行布设，从而形成了直井+水平井组合蒸汽驱的方式，从而可以实现多平面开发，并且可以更加有效的扩大蒸汽波及体积，从而可以更好的提升其应用程度，全面提升开发水平。
标签：辽河油田；蒸汽驱；水平井；稠油；开发1 水平井开发可行性分析地层存在一定的倾角时，剩余油则主要分布在井组下倾的位置上。
根据压力与饱和度之间的内部联系，在油藏压力达到了2-3MPa时，其饱和蒸汽温度就能够达到212-234℃之间，此时可以达到蒸汽状态，结合井温剖面层来准确的划定波及影响范围；同时还应该根据原油粘温曲线进行设定，再其温度超过了90℃时，其粘度就不会超过50MPa.s，地下的原油就具有更强的流动性，此时可以保证热水温度超过90℃，根据蒸汽以及热水的温度参数，就能够准确的了解该两种物质的动用情况。
在分析了该油田中所有的数据参数之后，蒸汽主力波及方向中，蒸汽+热水纵向波及程度70%-85%，其中蒸汽为30%-40%。
经过研究之后可以确定，10m以上的厚层下部动用性能比较差，所呈现出来的形式就是热水驱替或者是未驱替的形式，在地层存在一定倾角的情况之下，剩余油层则主要分布在下倾位置当中。
经过研究资料可以确定，水平井的开发可以选择使用直井汽驱难动用储量，从而可以大大提升采集工作效率，并且可以根据需要来改变液流的方向，从而可以更好的增加蒸汽体积。
2 蒸汽驱调控的水选井条件在深入的了解了断裂研究之后，根据水平井分布的实际情况，在该区域内进行基本构造的研究，特别是断层以及其周围的区域内，因为受到了断层的影响，其倾角发生了较大的变化。
过水平段地震剖面反射轴连续性可以分析确定其具有发育连续性的基本特征，并且在厚层底部位置上应该进行水平井的布设。
垂直位置上，完钻井为依据来进行油藏剖面的设计，并且充分的了解油藏的发育情况，精细设计水平井距离厚层底部的距离。
6311注蒸汽采油高温高压三维比例物理模拟实验技术
要求
6311注蒸汽采油高温高压三维比例物理模拟实验技术要求主要包括以下几
个方面：
1. 实验目的：本实验的目的是研究和模拟注蒸汽采油过程中的高温高压条件，了解油藏的驱油效果和机理，为实际油田开发提供理论支持和技术指导。
2. 实验原理：本实验采用三维比例物理模拟实验技术，通过建立比例尺模型，模拟实际油田的地质、油藏、采油等条件，利用注蒸汽的方式进行驱油，通过观察和测量实验结果，了解油藏的驱油效果和机理。
3. 实验步骤：
建立比例尺模型：根据实际油田地质和油藏条件，设计并建立比例尺模型，包括地层、油藏、井筒等部分。
注蒸汽驱油：向模型中注入蒸汽，模拟实际油田的注蒸汽采油过程。
测量驱油效果：通过测量模型的出口流量、压力、温度等参数，了解模型的驱油效果和机理。
数据分析：对测量数据进行处理和分析，得出驱油效果的评价指标和驱油机理的结论。
4. 实验设备：本实验需要的主要设备包括高温高压实验容器、注蒸汽设备、测量仪表等。
所有设备应符合高温高压实验的要求，能够承受高温高压的条件，保证实验的准确性和安全性。
5. 实验注意事项：
高温高压实验具有一定的危险性，实验前应充分了解实验原理和操作规程，遵守实验室安全规定。
实验过程中要密切关注实验设备的运行状态，发现异常应及时处理。
实验结束后应按照实验室规定正确处理废弃物，保证实验室的环境安全。
以上是6311注蒸汽采油高温高压三维比例物理模拟实验技术要求的主要内容，希望能够对您有所帮助。
注蒸汽采油高压模型水平井相似准则及模化研究
摘要：从目前石油开采的钻探技术发展来看，为了保证对水平油层的最大限度的开采，水平井技术已经成为了横向油层采油的重要技术之一。
在水平采油过程中，由于井位成水平状态，其流体流动行为和正常竖井是有一定区别的，为了保证水平井开采取得积极效果，满足采油生产需要，我们应对水平井筒附近的流体流动行为进行研究，并根据实际情况建立标准的蒸汽采油高压模型水平井变质量流模型，对其参数进行深入研究，根据模化高压模型中水平井的半径及射孔等参数提出合理的准则体系。
为了保证该准则体系能够发挥积极作用，需要对该准则体系进行高温高压物理模拟试验。
从研究结果来看模拟试验的数据符合生产规律，达到了预期效果。
关键词：注蒸汽采油高压模型水平井相似准则模化研究
一、前言
考虑到地下油层的分布形式，水平井与竖井相比的优势在于能够有效扩大井与油层的基础面积，从而可以极大的提高采油产量。
从目前生产效率来看，水平井比竖井的产量要高30%以上。
因此，从提高单井产量的角度出发，在油田内应增加水平井的应用范围，有效增加水平井的数量，从而提高采油效率。
从目前水平井的应用来看，水平井在采油过程中存在热采向上气腔扩展不均等问题，为了解决注蒸汽水平井生产过程中的问题，需要对水平采用物理模型研
究和模化研究，并开展水平井的比例物理模拟试验研究。
二、水平井的物理模型研究
为了能够对水平井有全面正确的了解和认识，需要根据水平井的物理特性进行模型研究，在建立水平井物理模型的过程中，主要应依据水平井井筒内及附近的流体流动行为对水平井注汽或产液过程。
从目前水平井的开采过程来看，水平井的注入蒸汽和产业液是不均匀的，这种不均匀特性对水平井的采收率造成了较大的影响。
水平井变质量流模型见图a：
在水平井中，对于注入蒸汽的井而言，蒸汽主要从井筒的入口端注入，经过循环后通过井筒侧壁的射孔和缝隙处流出，由此导致蒸汽轴向的质量和流量随着井筒向下而不断变小。
对于处于生产状态的水平井而言，蒸汽从井口的入口端注入之后，产出液会从井筒侧壁的射孔和缝隙处流出，产出液的数量会随着井筒的深入和逐渐增加。
见图b注气井注蒸汽动力学示意图：
三、水平井相似准则的数学计算及推导过程分析
物理模拟设计中应包含两套反映不同流动机制的相似准则体系：油藏相似准则体系和水平井相似准则体系。
根据水平井井筒变质量流物理模型和井筒内流体动力学提出一套注蒸汽采油高压模型的水平井相似准则。
1.油藏高压模型相似准则
根据油藏内三相流体的质量守恒、能量守恒及达西定律，考虑盖底层热损失和周壁绝热边界条件。
油藏部分的相似比例设计准则采
用pb相似准则。
pb准则模化的油藏主要参数包括空间尺度、渗透率、注入率、注采压差、时间等。
2.水平井相似准则
假设条件：①井筒内流体流动为稳态，混合液看作单相流体；②轴向流动为轴对称、均匀流动；③流体通过射孔或割缝从油藏向井筒内流动看作等效达西渗流过程；④流体和井筒之间的热量传递仅考虑油藏向井筒内的能量输运项；⑤忽略流体通过射孔向井筒内流动造成径向上的速度分布，认为流体从油藏流人井筒后径向速度立即为零；⑥不考虑水平井变径。
根据纳维一斯托克斯方程，质量守恒方程为：
式中，r为水平井半径，m；a为射孔百分数。
流体流经射孔的达西定律为：
四、水平井的模化研究
通过对水平井的生产过程进行分析后可知，水平井的模化主要分为水平井半径模化和水平井射孔参数模化，对于水平井的模化研究也应从这两个方面展开：
1.水平井的半径模化研究
在水平井的半径模化研究中，主要应采用井筒流动准则数来进行研究，由于水平井轴向压降是相同的，通过调整水平井的半径和其他参数可以获得准则数原型和模型值相同的效果。
2.水平井的射孔参数模化
通过以上分析可知，在水平井半径不变的情况下，准则数值与入
口准则数值是相同的，由此验证了入口准则数设计射孔参数的合理性。
五、水平井的比例物理模拟试验研究
为了保证水平井的比例物理模拟试验研究取得积极效果，满足试验要求，需要在模拟试验过程中采用专用试验平台，并选择高温高压形式的水平井进行试验测试，在水平井中，主要应采取相似准则设计，具体试验参数可见下表：
从上述分析来看，利用上述准则体系对三维比例物理模型进行设计，并采用该模型进行sagd高温高压比例物理模拟试验。
试验结果有效反映了现场汽腔扩展规律和生产规律，为研究注蒸汽采油高压模型水平井相似准则提供了积极的指导。
六、结论
通过本文的分析可知，在当前采油技术发展中，水平井技术已经得到了重要应用，对提高单井产量、提高出液比有着重要作用。
为此，我们应对注蒸汽采油高压模型水平井相似准则有深入的了解，并进行科学化的模化研究，提高水平井的应用范围，促进水平井的发展，为油田大规模上产提供有力的技术支持。
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