[发明专利]降低蒸汽腔外溢预防SAGD开发过程中顶水下窜的方法

权利要求书

1.一种降低蒸汽腔外溢预防SAGD开发过程中顶水下窜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S100、确定目前蒸汽腔的空间发育形态；

S200、确定影响顶水入侵速率的主要因素；

所述主要因素包括1)蒸汽腔顶部与顶水层的距离；2)顶水层与蒸汽腔的压差；3)沥青壳内的温度和分布；4)水相相对渗透率；5)油相相对渗透率；6)沥青壳渗透率和渗透率分布；

S300、利用S200中确定的主要因素建立顶水下窜速率的数学模型，计算当沥青壳厚度下的水和油的流量；具体包括：

推导水相沿沥青壳向蒸汽腔的渗流速率公式以及油相沿沥青壳向蒸汽腔的渗流速率公式，进而推导蒸汽腔顶部到顶水层的温度剖面公式，再根据SAGD生产预测模型传热方程式，计算蒸汽腔外温度随距离的变化规律，再得到拟稳态下蒸汽腔之外油藏温度分布公式；

计算不同蒸汽腔运移速率下的沥青壳温度分布，估算原油粘度与温度的关系，计算原油粘度分布；利用所述水相沿沥青壳向蒸汽腔的渗流速率公式以及油相沿沥青壳向蒸汽腔的渗流速率公式，分别计算通过任一截面的水相和油相流量；在给定顶水层压力、蒸汽腔中操作压力、沥青壳中油水相对渗透率的条件下，利用流体连续流动原理，计算在沥青壳厚度下的水和油的流量；

S400、评价顶部沥青壳的封隔能力；

S500、评价蒸汽腔与顶水层压差对顶水入侵速率的影响；

S600、建立预防顶水下窜的技术界限。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S100中利用井温监测资料和数值模拟方法确定各单井的蒸汽腔范围、描述油藏内各区域蒸汽腔的发育形态，包括蒸汽腔高度、上部剩余油层厚度以及平面分布形态，以确定目前蒸汽腔的空间发育形态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，推导水相沿沥青壳向蒸汽腔的渗流速率公式以及油相沿沥青壳向蒸汽腔的渗流速率公式时，假设顶水向蒸汽腔中的流动为一维流动；在顶水和蒸汽腔的沥青壳中只考虑油水两相的流动，并假定油相和水相的有效渗透率为常数；

根据达西定律，水相沿沥青壳向蒸汽腔的渗流速率公式为：

油相沿沥青壳向蒸汽腔的渗流速率公式采用下式：

其中，Q_w为水相的渗流速率，m³/s；

Q_o为油相的渗流速率，m³/s；

A为垂直方向蒸汽腔顶的表面积，m²；

k为油藏的绝对渗透率，m²；

k_rw为水相相对渗透率，分数；

k_ro为油相相对渗透率，分数；

μ_w为水粘度，mPa.s；

μ_o为油粘度，mPa.s；

ρ_w为水密度，kg/m³；

ρ_o为油密度，kg/m³；

P为蒸汽腔顶部到顶水之间某一点的压力，kPa；

C为单位换算系数；

z为Z方向；

g为重力加速度，m/s²。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述蒸汽腔顶部到顶水层的温度剖面公式为：

其中，K_TH为油藏热导率，W/m·℃；

V_c为垂直于蒸汽腔界面的凝结水运移速率，m/s；

ρ_c为蒸汽凝结水的密度，kg/m³；

ρ_r为油藏的密度，kg/m³；

C_c为蒸汽凝结水的比热，J/kg·℃；

C_r为油藏的比热，J/kg·℃；

T为蒸汽腔顶部到顶水之间某一点的温度，℃；

z为蒸汽腔顶部与顶水界面的距离，m；

t_a为时间，s。