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    注水井合理地層保持溫度和注入水溫度的確定

    2014-08-10 09:20:12徐云林
    石油化工應(yīng)用 2014年5期
    關(guān)鍵詞:水井油層原油

    周 強(qiáng),徐云林

    (1.西南石油大學(xué),四川成都 610500;2.陜西延長(zhǎng)石油有限責(zé)任公司研究院,陜西西安 710075)

    大多數(shù)油田的注水開發(fā)過(guò)程中,注入水溫度一般都低于油層溫度,隨著注水時(shí)間的不斷延長(zhǎng),注水量的不斷增加,從而導(dǎo)致注水井井底附近甚至油層深部的溫度大幅度下降,使油層內(nèi)油、水粘度增大,大大影響水驅(qū)油的效果[3]。以酒東油田注水井開發(fā)為背景,由于工區(qū)冬天溫度極低,最低可達(dá)零下30 ℃,直接注水可能造成管線阻塞,并極大降低油層溫度,使得水驅(qū)效果變差,因此必須適當(dāng)加熱,提高注入水溫度。

    1 地層合理保持溫度的確定

    注水開發(fā)過(guò)程中,隨著注水量的增多,地層溫度會(huì)下降,同時(shí)會(huì)引起原油粘度的上升,這樣會(huì)導(dǎo)致原油更難以流動(dòng),甚至阻塞一些微小孔隙,大大降低了水驅(qū)效率。因此,可以根據(jù)地下含氣原油的粘溫特性,確定合理的地層保持溫度。

    稀油:

    稠油:

    其中:μo-地層原油粘度,mPa·s;μoa-地面脫氣原油粘度,mPa·s;ρoa-地面脫氣原油密度,g/cm3;Ψ-原油膠質(zhì)瀝青含量,%;T-地層溫度,℃;Boi-原油的體積系數(shù)。

    根據(jù)以上稀油的計(jì)算公式和已知的參數(shù),地面脫氣原油密度0.832 g/cm3,原油膠質(zhì)瀝青含量5.4 %,原油的體積系數(shù)1.12,并結(jié)合地面的粘溫特性,可計(jì)算出地層條件下原油的粘溫特性(見表1)。根據(jù)粘度變化趨勢(shì), 求出原油粘度和油水粘度比的變化趨于平緩時(shí)的溫度值,此即為合理的注水井井底溫度[4]。根據(jù)以下的粘溫特性曲線,并綜合考慮對(duì)注入水進(jìn)行加熱產(chǎn)生的成本,注水開發(fā)過(guò)程中,地層溫度保持在35~40 ℃比較適宜(見圖1)。

    圖1 地層含氣原油粘溫特性曲線

    表1 地面脫氣原油與地層原油粘溫特性對(duì)比

    2 合理注入水溫度的確定

    考慮到工區(qū)冬天地面氣溫較低,最低達(dá)-30 ℃,因此不能直接向地下注水。要使地層保持在合理溫度進(jìn)行注水開發(fā),需要確定合理的注入水溫度,以保證有效的注水開發(fā)。

    注水井井底溫度采用Ramcy 的熱傳導(dǎo)方程[3]:

    式中:A=qρwCff (t )/2αKh

    其中:Twf-注水井井底溫度,℃;Twh-注入水溫度,℃;α-地溫梯度,℃/m;h-油層中部深度,m;Tgs-地層溫度,℃;q-注水速度,cm3/s;ρw-注入水密度,g/cm3;Cf-注入水的比熱,J/g·℃;Kh-圍巖熱導(dǎo)率,W/m·℃;τc-套管外徑,m;K-地層熱擴(kuò)散率,m2/s;t-注水時(shí)間,s。

    所需的計(jì)算參數(shù)(見表2)。

    表2 計(jì)算井底溫度所需的參數(shù)表

    本次研究分別考慮注入水溫度在10 ℃,20 ℃,3 0 ℃,40 ℃日注水量分別為20 m3,40 m3,60 m3,80 m3,100 m3時(shí),注水井井底溫度隨時(shí)間的變化情況,計(jì)算結(jié)果(見表3~表6、圖2~圖5)。

    表3 注入水溫度為10 ℃時(shí)注水井井底溫度與時(shí)間的變化關(guān)系

    表4 注入水溫度為20 ℃時(shí)注水井井底溫度與時(shí)間的變化關(guān)系

    表5 注入水溫度為30 ℃時(shí)注水井井底溫度與時(shí)間的變化關(guān)系

    表6 注入水溫度為40 ℃時(shí)注水井井底溫度與時(shí)間的變化關(guān)系

    表6 注入水溫度為40 ℃時(shí)注水井井底溫度與時(shí)間的變化關(guān)系(續(xù)表)

    圖2 注入水溫度為10 ℃時(shí)注水井井底溫度與時(shí)間的變化關(guān)系

    圖3 注入水溫度為20 ℃時(shí)注水井井底溫度與時(shí)間的變化關(guān)系

    圖4 注入水溫度為30 ℃時(shí)注水井井底溫度與時(shí)間的變化關(guān)系

    圖5 注入水溫度為40 ℃時(shí)注水井井底溫度與時(shí)間的變化關(guān)系

    由以上計(jì)算結(jié)果可以看出,注水量越大,注水井井底溫度降低得越快,注水時(shí)間越長(zhǎng),注水井井底溫度越低。注水初期,注水井井底溫度下降較快,當(dāng)注水時(shí)間達(dá)到1 000 d 左右后,注水井井底溫度下降緩慢。當(dāng)注水時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),注水井井底溫度略高于注入水的井口溫度,以單井配注60 m3/d 為準(zhǔn),最終注水井井底溫度較注入水溫度高4~6 ℃,因此,合理的注入水井口溫度應(yīng)保持在30~35 ℃。

    3 結(jié)論

    (1)由地面粘溫特性,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可以轉(zhuǎn)換為地下粘溫特性曲線,曲線趨于平緩處的溫度即為合理的地層保持溫度,由此可以確定工區(qū)合理的地層保持溫度為35~40 ℃。

    (2)根據(jù)不同注水量的注水井井底溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系可以看出:注水量越大,注水井井底溫度下降越快,注水時(shí)間越長(zhǎng),注水井井底溫度越低。

    (3)以工區(qū)注水井配注量60 m3/d 為準(zhǔn),由不同注水量的注水井井底溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線可以確定工區(qū)合理的注入水井口溫度應(yīng)保持在30~35 ℃。

    [1] 林春陽(yáng),郭冀義,馬水龍,等.注水井地層吸水規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究[J].實(shí)驗(yàn)力學(xué),2008,23(6):511-519.

    [2] 陽(yáng)曉燕,楊勝來(lái),吳向紅,等.高凝油油藏注水開采溫度場(chǎng)變化規(guī)律[J].特種油氣藏,2011,18(4):87-89.

    [3] 鮑全生,馮建華.注水井合理的注人水溫度確定方法[J].石油鉆采工藝,1992,(2):61-65.

    [4] 申家年,孫小潔,劉海鈞.地?zé)崴跍囟鹊挠?jì)算[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào),1998,22(4):83-85.

    [5] 蘇繼紅,易斌,史繼忠.確定地層原油粘度的經(jīng)驗(yàn)方法[J].石油勘探與開發(fā),1999,26(5):53-55.

    [6] 劉青年,馬志元.小井距試驗(yàn)油層溫度的研究[J].石油勘探與開發(fā),1984,(3):63-67.

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