一種sagd井注汽流量控制的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種SAGD井注汽流量控制的方法及裝置，涉及了一種SAGD井智能控制的應用，其方法包括：通過對井底油溫和汽溫進行檢測，得到井底油汽溫度差值；判斷所述井底油汽溫度差值是否超出預定范圍；若所述井底油汽溫度差值超出所述預定范圍，則對井口注汽流量進行檢測，得到井口注汽流量數值；根據所述井口注汽流量數值和井底油汽溫度差值，確定井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值；按照所述注汽流量變化值改變所述井口注汽流量，從而使所述井底油汽溫度差值到達所述預定范圍。通過本發明，能夠利用控制Subcool值的方式實現SAGD井的注入蒸汽量的集中管控和智能調節，降低了人力與物力，也提高了油汽比和生產效果。
【專利說明】—種SAGD井注汽流量控制的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種蒸汽輔助重力泄油(SAGD:Steam Assisted Gravity Drainage)井智能控制的應用，特別涉及一種SAGD井注汽流量控制的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]SAGD是國際開發超稠油的一項前沿技術。其理論最初是基于注水采鹽原理，即注入淡水將鹽層中固體鹽溶解，濃度大的鹽溶液由于其密度大而向下流動，而密度相對較小的水溶液浮在上面，通過持續向鹽層上部注水，將鹽層下部連續的高濃度鹽溶液采出。將這一原理應用于注蒸汽熱采過程中，就產生了重力泄油的概念。SAGD就是蒸汽驅開采方式，SP向注汽井連續注入高溫、高干度蒸汽，首先發育蒸汽腔，再加熱油層并保持一定的油層壓力(補充地層能量)，將原油驅至周圍生產井中，然后采出。
[0003]該技術現在已經在多個地方應用，在大規模的應用SAGD采油技術的同時，對SAGD運用于油井的技術提出了很高的要求。目前油井的注入蒸汽量與抽油機沖次的調節都是人工分析加手動調節，浪費大量的人力，而且在注入蒸汽量與抽油機的沖次不平衡時人工調節反應時間也比較滯后。現有的各采集、控制系統相互獨立，無法實現集中管控，極大浪費了人力、物力、財力，故障率高。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種SAGD井注汽流量控制的方法及裝置，能夠解決SAGD井的注入蒸汽量的人工分析加手動調節所帶來的人力資源大量浪費，以及在注入蒸汽量手動調節所導致的反應時間滯后的問題。
[0005]根據本發明的一個方面，提供了一種SAGD井注汽流量控制的方法，包括:
[0006]通過對井底油溫和汽溫進行檢測，得到井底油汽溫度差值；
[0007]將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比較，判斷所述井底油汽溫度差值是否超出預定范圍；
[0008]若所述井底油汽溫度差值超出所述預定范圍，則對井口注汽流量進行檢測，得到井口注汽流量數值；
[0009]根據所述井口注汽流量數值和井底油汽溫度差值，確定井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值；
[0010]按照所述注汽流量變化值改變所述井口注汽流量，從而使所述井底油汽溫度差值到達所述預定范圍。
[0011]優選地，所述的將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比較，判斷所述井底油汽溫度差值是否超出預定范圍的步驟包括:
[0012]將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比對，得到所述井底油汽溫度差值相對于預置的第一值或者第二值的比對結果；
[0013]若所述井底油汽溫度差值小于第一值或大于第二值，則確定所述井底油汽溫度差值超出預定范圍，反之，則確定其未超出預定范圍。
[0014]優選地，所述的根據所述井口注汽流量數值和井底油汽溫度差值，確定井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值的步驟包括:
[0015]根據所述井底油汽溫度差值，計算出所述預定范圍內需要的井口注汽流量適配值；
[0016]根據所述預定范圍內所需的井口注汽流量適配值和所述井口注汽流量數值，得到井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值。
[0017]優選地，所述的根據所述井底油汽溫度差值，計算出所述預定范圍內需要的井口注汽流量適配值的步驟包括:
[0018]根據所述井底油汽溫度差值和預置閾值，得到所述井底油汽溫度差值的調整溫度值；
[0019]根據所述井底油汽溫度差值的調整溫度值，計算出所述預定范圍內需要的井口注汽流量適配值。
[0020]優選地，所述的按照所述注汽流量變化值改變所述井口注汽流量的步驟包括:[0021 ] 對所述注汽流量變化值進行判斷；
[0022]若所述注汽流量變化值為正值，則增加所述注汽流量變化值大小的井口注汽流量;
[0023]若所述注汽流量變化值為負值，則減少所述注汽流量變化值大小的井口注汽流量。
[0024]優選地，還包括:
[0025]若檢測到所述井口注汽流量數值到達所述預定范圍內所需的井口注汽流量適配值，則判斷所述井底油汽溫度差值是否處于所述預定范圍；
[0026]若所述井底油汽溫度差值處于所述預定范圍，則將所述井口注汽流量數值調整為注汽流量初始值。
[0027]根據本發明的另一方面，提供了一種SAGD井注汽流量控制的裝置，包括:
[0028]油汽差模塊，用于通過對井底油溫和汽溫進行檢測，得到井底油汽溫度差值；
[0029]比較模塊，用于將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比較，判斷所述井底油汽溫度差值是否超出預定范圍；
[0030]注汽量模塊，用于若所述井底油汽溫度差值超出所述預定范圍，則對井口注汽流量進行檢測，得到井口注汽流量數值；
[0031]算法模塊，用于根據所述井口注汽流量數值和井底油汽溫度差值，確定井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值；
[0032]調整模塊，用于按照所述注汽流量變化值改變所述井口注汽流量，從而使所述井底油汽溫度差值到達所述預定范圍。
[0033]優選地，所述比較模塊進一步包括:
[0034]比對子模塊，用于將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比對，得到所述井底油汽溫度差值相對于預置的第一值或者第二值的比對結果；
[0035]確定子模塊，用于若所述井底油汽溫度差值小于第一值或大于第二值，則確定所述井底油汽溫度差值超出預定范圍，反之，則確定其未超出預定范圍。[0036]優選地，所述算法模塊進一步包括:
[0037]計算子模塊，用于根據所述井底油汽溫度差值，計算出所述預定范圍內需要的井口注汽流量適配值；
[0038]變化量子模塊，用于根據所述預定范圍內所需的井口注汽流量適配值和所述井口注汽流量數值，得到井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值。
[0039]優選地，所述調整模塊進一步包括:
[0040]判斷子模塊，用于對所述注汽流量變化值進行判斷；
[0041]增加子模塊，用于若所述注汽流量變化值為正值，則增加所述注汽流量變化值大小的井口注汽流量；
[0042]減少子模塊，用于若所述注汽流量變化值為負值，則減少所述注汽流量變化值大小的井口注汽流量。
[0043]與現有技術相比較，本發明的有益效果在于:能夠通過建立、分析和數值模擬Subcool模型所得的結論,利用控制Subcool值的方式實現SAGD井的注入蒸汽量的智能調節，降低了人力、物力，同時也提高了油汽比和生產效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0044]圖1是本發明實施例提供的SAGD井注汽流量控制的方法流程圖；
[0045]圖2是本發明實施例提供的SAGD井注汽流量控制的裝置結構圖；
[0046]圖3是本發明實施例提供的SAGD井注汽流量控制的不同Subcool控制時生產效果圖；
[0047]圖4是本發明實施例提供的SAGD井注汽流量控制的Subcool與產液、產油量關系曲線圖。
【具體實施方式】
[0048]以下結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明，應當理解，以下所說明的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0049]圖1是本發明實施例提供的SAGD井注汽流量控制的方法流程圖，如圖1所示，具體步驟如下:
[0050]步驟S1:通過對井底油溫和汽溫進行檢測，得到井底油汽溫度差值。
[0051]步驟S2:將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比較，判斷所述井底油汽溫度差值是否超出預定范圍。
[0052]在步驟S2中，將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比對，得到所述井底油汽溫度差值相對于預置的第一值或者第二值的比對結果；
[0053]若所述井底油汽溫度差值小于第一值或大于第二值，則確定所述井底油汽溫度差值超出預定范圍，反之，則確定其未超出預定范圍。
[0054]步驟S3:若所述井底油汽溫度差值超出所述預定范圍，則對井口注汽流量進行檢測，得到井口注汽流量數值。
[0055]步驟S4:根據所述井口注汽流量數值和井底油汽溫度差值，確定井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值。[0056]在步驟S4中，根據所述井底油汽溫度差值，計算出所述預定范圍內需要的井口注汽流量適配值；
[0057]根據所述預定范圍內所需的井口注汽流量適配值和所述井口注汽流量數值，得到井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值。
[0058]進一步地，所述的根據所述井底油汽溫度差值，計算出所述預定范圍內需要的井口注汽流量適配值的步驟包括:
[0059]根據所述井底油汽溫度差值和預置閾值，得到所述井底油汽溫度差值的調整溫度值；
[0060]根據所述井底油汽溫度差值的調整溫度值，計算出所述預定范圍內需要的井口注汽流量適配值。
[0061]步驟S5:按照所述注汽流量變化值改變所述井口注汽流量，從而使所述井底油汽溫度差值到達所述預定范圍。
[0062]在步驟S5中，對所述注汽流量變化值進行判斷；
[0063]若所述注汽流量變化值為正值，則增加所述注汽流量變化值大小的井口注汽流量;
[0064]若所述注汽流量變化值為負值，則減少所述注汽流量變化值大小的井口注汽流量。
[0065]進一步地，若檢測到所述井口注汽流量數值到達所述預定范圍內所需的井口注汽流量適配值，則判斷所述井底油汽溫度差值是否處于所述預定范圍；
[0066]若所述井底油汽溫度差值處于所述預定范圍，則將所述井口注汽流量數值調整為注汽流量初始值。
[0067]圖2是本發明實施例提供的SAGD井注汽流量控制的裝置結構圖，如圖2所示，包括:油汽差模塊、比較模塊、注汽量模塊、算法模塊和調整模塊。
[0068]所述油汽差模塊用于通過對井底油溫和汽溫進行檢測，得到井底油汽溫度差值。
[0069]所述比較模塊用于將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比較，判斷所述井底油汽溫度差值是否超出預定范圍。其中，所述比較模塊的比對子模塊用于將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比對，得到所述井底油汽溫度差值相對于預置的第一值或者第二值的比對結果。所述比較模塊的確定子模塊用于若所述井底油汽溫度差值小于第一值或大于第二值，則確定所述井底油汽溫度差值超出預定范圍，反之，則確定其未超出預定范圍。
[0070]所述注汽量模塊用于若所述井底油汽溫度差值超出所述預定范圍，則對井口注汽流量進行檢測，得到井口注汽流量數值。
[0071]所述算法模塊用于根據所述井口注汽流量數值和井底油汽溫度差值，確定井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值。其中，所述算法模塊的計算子模塊用于根據所述井底油汽溫度差值，計算出所述預定范圍內需要的井口注汽流量適配值。所述算法模塊的變化量子模塊用于根據所述預定范圍內所需的井口注汽流量適配值和所述井口注汽流量數值，得到井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值。
[0072]所述調整模塊用于按照所述注汽流量變化值改變所述井口注汽流量，從而使所述井底油汽溫度差值到達所述預定范圍。其中，所述調整模塊的判斷子模塊用于對所述注汽流量變化值進行判斷。所述調整模塊的增加子模塊用于若所述注汽流量變化值為正值，則增加所述注汽流量變化值大小的井口注汽流量。所述調整模塊的減少子模塊用于若所述注汽流量變化值為負值，則減少所述注汽流量變化值大小的井口注汽流量。
[0073]圖3是本發明實施例提供的SAGD井注汽流量控制的不同Subcool控制時生產效果圖，圖4是本發明實施例提供的SAGD井注汽流量控制的Subcool與產液、產油量關系曲線圖。如圖3，圖4所示，通過長期對風城油田重32、重37井區SAGD先導試驗井進行數據采集、分析，并采用油藏數值模擬的方法對Subcool合理值在理論上進行了研究探討。
[0074]過大的Subcool可能導致井下液面淹沒注汽井，降低注汽效果；井底一旦閃蒸，則會攜帶大量熱量至地面，熱量利用率低，同時井筒含汽比例過高會嚴重影響舉升效率，另外會給地面設備處理增加難度；蒸汽突破可能會引起細粉砂移動，有可能造成篩管腐蝕損壞，從而更多的砂進入井筒，對于地面和地下設備都有嚴重損害。
[0075]模擬結果表明:Subcool大于O,表明實際生產溫度低于飽和溫度,蒸汽沒有突破；Subcool接近0，表明實際生產溫度接近飽和溫度，蒸汽突破了。SAGD生產過程中，一般要求Subcool穩定在一個適當的范圍，來控制生產井的采出液量和蒸汽腔的發育，以利于重力泄油。通過理論分析得出，Subcool越大,生產井上方的液面越高,越利于控制蒸汽的突破,但是不利于蒸汽腔的發育，相應的產油量和油汽比降低。Subcool小于5°C時，蒸汽腔接近生產井，容易造成蒸汽突破；Subc00l大于15°C，排液液面界面接近注汽井，不利于蒸汽腔的發育。從生產井的控制和蒸汽的熱利用效率考慮，油井Subcool在5-15°C之內時，生產狀態相對穩定且產量較高。
[0076]以Subcool模型為基礎研發SAGD抽油機智能控制算法、蒸汽注入量相關算法，提供控制接口，以控制Subcool值的方式防止蒸汽突破,實現抽油機根據SAGD地層環境智能沖次控制，為將來蒸汽流量控制設備提供蒸汽流量、注入速度需求數據，使整個系統達到注氣量最少、產能最大、能耗最小，達到產出/投入的最佳控制平衡點。
[0077]在SAGD井智能控制中實現Subcool的應用，通過數據采集、分析、數值模擬的方法得出油井Subcool在5-15°C之內時，生產狀態相對穩定且產量較高的結論。具體實現方法為，通過采集SAGD井下與井口的數據建立Subcool模型，并對模型進行比對分析，得到SAGD井蒸汽注入量與抽油機沖次動態平衡的控制方法，以達到增產增效的目的。其中，為把油田SAGD油井Subcool的溫度控制在5-15°C之間，對注汽流量進行控制，通過分別監測SAGD井口注汽流量、監測井筒內水平高度的不同位置熱電偶測得的蒸汽溫度以及井口測得的原液溫度。得出影響溫度變化大小的主要因素是注汽流量，且與注汽流量的大小有直接關系。即
,=M + Ι?+^ '其中A為當前溫度、L1為當前流量大小，Δ L為需要增加或減少的注汽流
量變化值，k為變化1°C對應的所需井口注汽流量適配值。具體步驟為:
[0078](I)通過對井底油溫和汽溫進行檢測，得到井底油汽溫度差值。其中，通過在井筒內水平高度的不同位置的熱電偶檢測蒸汽溫度，并由井口的測溫裝置檢測井底原液到達井口時的溫度，將所測得的原液溫度作為井底原液的實際溫度。并通過井口的控制器對測得的油溫和汽溫進行減法運算，得到井底油汽溫度差值。
[0079](2)將當前井底油汽溫度差值與預置閾值進行比較，判斷當前井底油汽溫度差值是否超出預定范圍，若當前井底油汽溫度差值超出預定范圍，則對井口注汽流量進行檢測，得到井口注汽流量數值。其中，對預定范圍的設置實際上要能夠包含Subcool值的5_15°C，這是出于對注汽流量控制滯后作出預留范圍的考慮，當達到先驗值的預定范圍，則對井口注汽流量進行檢測。
[0080](3)根據測得的當前井口注汽流量數值和井底油汽溫度差值，利用井口的控制器實現確定井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值的控制算法，并生成相應的注汽流量調節指令發送給井口的注汽流量調節閥。
[0081](4)該注汽流量調節閥按照相應的注汽流量調節指令中的注汽流量變化值改變井口注汽流量，從而使井底油汽溫度差值到達預定范圍。
[0082]此外，SAGD井注汽流量控制為大滯后系統，井口注汽流量發生變化，井底溫度不是立即就發生變化，而是在一段時間后才會發生變化。因此，通過監測井口注汽流量大小的變化、井口注汽壓力的變化、測溫點的溫度變化，得出注汽流量對溫度影響的時間大小與井口注汽壓力、井口到達測溫點的距離有直接的關系。因此，通過大量實驗得出蒸汽從井口注汽端口到達井底測溫點的時間常數，并設定該時間為既定的先驗值。通過在控制程序中根據井底油汽溫度差值的變化趨勢提前做出判斷，進一步實現縮短注汽流量調節的滯后時間。具體步驟為:
[0083](I)通過注汽流量調節閥自動控制注汽流量，當檢測到井口注汽流量數值到達預定范圍內所需的井口注汽流量適配值時，判斷當前井底油汽溫度差值是否處于預定范圍內。
[0084](2)若當前井底油汽溫度差值處于預定范圍內，則將井口注汽流量數值調整為注汽流量初始值。
[0085](3)繼續按照先驗值時間常數對井底油溫和汽溫進行定時檢測，從而通過改變井口注汽流量使井底油汽溫度差值保持在預定范圍內。
[0086]綜上所述，本發明具有以下技術效果:能夠通過建立和數值模擬分析Subcool模型所得的結論，利用控制Subcool值的方式實現SAGD井的注入蒸汽量的集中管控和智能調節，有效地解決了調節時間滯后的問題，很大程度上降低了人力與物力，同時也提高了油汽比和生產效果。
[0087]盡管上文對本發明進行了詳細說明，但是本發明不限于此，本【技術領域】技術人員可以根據本發明的原理進行各種修改。因此，凡按照本發明原理所作的修改，都應當理解為落入本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種SAGD井注汽流量控制的方法，其特征在于， 通過對井底油溫和汽溫進行檢測，得到井底油汽溫度差值； 將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比較，判斷所述井底油汽溫度差值是否超出預定范圍； 若所述井底油汽溫度差值超出所述預定范圍，則對井口注汽流量進行檢測，得到井口注汽流量數值； 根據所述井口注汽流量數值和井底油汽溫度差值，確定井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值； 按照所述注汽流量變化值改變所述井口注汽流量，從而使所述井底油汽溫度差值到達所述預定范圍。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比較，判斷所述井底油汽溫度差值是否超出預定范圍的步驟包括: 將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比對，得到所述井底油汽溫度差值相對于預置的第一值或者第二值的比對結果； 若所述井底油汽溫度差值小于第一值或大于第二值，則確定所述井底油汽溫度差值超出預定范圍，反之，則確定其未超出預定范圍。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根據所述井口注汽流量數值和井底油汽溫度差值，確定井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值的步驟包括: 根據所述井底油汽溫度差值，計算出所述預定范圍內需要的井口注汽流量適配值； 根據所述預定范圍內所需的井口注汽流量適配值和所述井口注汽流量數值，得到井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值。
4.根據權利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述的根據所述井底油汽溫度差值，計算出所述預定范圍內需要的井口注汽流量適配值的步驟包括: 根據所述井底油汽溫度差值和預置閾值，得到所述井底油汽溫度差值的調整溫度值； 根據所述井底油汽溫度差值的調整溫度值，計算出所述預定范圍內需要的井口注汽流量適配值。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的按照所述注汽流量變化值改變所述井口注汽流量的步驟包括: 對所述注汽流量變化值進行判斷； 若所述注汽流量變化值為正值，則增加所述注汽流量變化值大小的井口注汽流量； 若所述注汽流量變化值為負值，則減少所述注汽流量變化值大小的井口注汽流量。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括: 若檢測到所述井口注汽流量數值到達所述預定范圍內所需的井口注汽流量適配值，則判斷所述井底油汽溫度差值是否處于所述預定范圍； 若所述井底油汽溫度差值處于所述預定范圍，則將所述井口注汽流量數值調整為注汽流量初始值。
7.—種SAGD井注汽流量控制的裝置，其特征在于， 油汽差模塊，用于通過對井底油溫和汽溫進行檢測，得到井底油汽溫度差值； 比較模塊，用于將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比較，判斷所述井底油汽溫度差值是否超出預定范圍； 注汽量模塊，用于若所述井底油汽溫度差值超出所述預定范圍，則對井口注汽流量進行檢測，得到井口注汽流量數值； 算法模塊，用于根據所述井口注汽流量數值和井底油汽溫度差值，確定井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值； 調整模塊，用于按照所述注汽流量變化值改變所述井口注汽流量，從而使所述井底油汽溫度差值到達所述預定范圍。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述比較模塊進一步包括: 比對子模塊，用于將所述井底油汽溫度差值與預置閾值進行比對，得到所述井底油汽溫度差值相對于預置的第一值或者第二值的比對結果； 確定子模塊，用于若所述井底油汽溫度差值小于第一值或大于第二值，則確定所述井底油汽溫度差值超出預定范圍，反之，則確定其未超出預定范圍。
9.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述算法模塊進一步包括: 計算子模塊，用于根據所述井底油汽溫度差值，計算出所述預定范圍內需要的井口注汽流量適配值； 變化量子模塊，用于根據所述預定范圍內所需的井口注汽流量適配值和所述井口注汽流量數值，得到井口注汽流量需要增加或減少的注汽流量變化值。
10.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述調整模塊進一步包括: 判斷子模塊，用于對所述注汽流量變化值進行判斷； 增加子模塊，用于若所述注汽流量變化值為正值，則增加所述注汽流量變化值大小的井口注汽流量； 減少子模塊，用于若所述注汽流量變化值為負值，則減少所述注汽流量變化值大小的井口注汽流量。
【文檔編號】E21B43/24GK103835687SQ201410055975
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月18日 優先權日:2014年2月18日
【發明者】孫長江 申請人:新疆金牛能源科技有限責任公司