用物理模型研究单井电热油藏的温度分布.docx

文章编号 :1006 9798 ( 2003) 04 0036 文章编号 :1006 9798 ( 2003) 04 0036 05 Ξ 用物理模型研究单井电热油藏的温度分布 王殿生1 , 关继腾1 , 王玉斗1 , 军2 姚 (1 . 石油大学物理科学与技术学院 ,山东 东营 257061 ; 2 . 石油大学石油工程学院 ,山东 东营 257061) 摘要 :根据相似理论建立了三维物理模型 , 采用按比例物理模拟方法 , 在不同条件下研究 了单井电热油藏采油过程中油藏温度分布规律 , 详细介绍了物理模型的制作工艺和物理 模拟实验技术 。实验结果表明 : ① 电热油藏能够在油藏中建立起稳定的温度分布 , 有效 地提高油藏温度 ; ② 电热油藏以加热近井地带为主 , 油藏温度沿井筒径向距离近似地成 指数规律衰减 ; ③ 边加热边采油时输入电能利用率与油藏温度升高和产油速率之间存在 着一个最佳匹配关系 ; ④ 加热油藏的电功率有一个最佳的取值范围 , 一般情况下不超过 50 k W 。 关键词 :电加热 ; 油藏 ; 物理模型 ; 温度分布 ; 稠油 中图分类号 : T E357 . 4 文献标识码 :A 稠油资源在我国非常丰富 , 迄今已发现有 15 个大 、中型含油盆地和地区有着数量众多的稠油区块 。由 于稠油粘度大 , 流动性差 , 从而阻碍了稠油的顺利开采 。根据稠油粘度随温度升高而急剧下降的特点 , 目前 普遍采用蒸汽吞吐 、蒸汽驱等热采方法 。但是 , 有些稠油油藏由于渗透率较低 、埋藏过深 、含有膨胀粘土层 、 油层薄 、处于寒冷气候地带及原油粘度过高等原因 , 不能采用蒸汽吞吐或蒸汽驱进行开采 。另外 , 蒸汽吞吐 和蒸汽驱都要向油层内注入热流体 , 存在着注入流体在油层内的移动难以控制 、流体的流度比差 、波及系数 低等一系列问题 。 电热油藏采油技术是采用特殊的装置将电磁能输入地层 , 在储集层内建立起电磁场 , 通过电阻损耗和介 质吸收使电磁能转化成热能 , 加热油藏 , 提高油层温度 , 降低原油粘度 , 改善油层的渗流特性 , 从而提高原油 的采收率 。在高频条件 ( 2 M Hz 以上) 下 , 电介质加热起着决定作用 ; 在低频条件 ( 300 Hz 以下) 下 , 电阻加热 起着 主 导 作 用 。国 外 在 这 方 面 做 了 大 量 的 研 究 工 作〔1 8〕, 显示了良好的工业应用前景 。本文采用物理模 拟实验方法研究了不同条件下低频单井电热油藏的温 度分布规律 。 1 物理模型 电热油藏采油物理模型实验系统如图 1 所示 。 1 . 1 模型本体 模型本体是物理模型实验系统的核心部分 , 主要由 模型框架 、油层 、盖层 、底层等组成 。模型框架呈长方体 形 , 内部最大容积为 40 cm ×40 cm ×35 cm , 通过插入 隔板可以改变其尺寸的大小 。在模型框架的侧面分别 开了注入井孔 、产出井孔 、电极井孔和温度压力测量孔 。 这些孔可以按需要灵活地布置注入井 、产出井 、电极井 以及测量温度的热电偶和测量压力的传感器 。模型本 图 1 电热油藏采油物理模型实验系统 Ξ 收稿日期 :2003 08 29 作者简介 :王殿生 ( 1965 ) ,男 ,黑龙江依兰人 ,副教授 ,主要从事物理教学和电磁场应用方面的研究 。 37第 4 期王殿生 , 等 :用物理模型研究单井电热油藏的温度分布体中部为油层 , 油层之上为盖层 , 油层之下为底层 。1) 油层材料 为了使模型油层材料和原型油层岩石的热物性基本相同 , 在物理模型中选用油田压裂所 37 第 4 期 王殿生 , 等 :用物理模型研究单井电热油藏的温度分布 体中部为油层 , 油层之上为盖层 , 油层之下为底层 。 1) 油层材料 为了使模型油层材料和原型油层岩石的热物性基本相同 , 在物理模型中选用油田压裂所 使用的标准石英砂充当油层的多孔介质 。标准砂的形状比较规则 , 基本呈珠形 , 渗透率和孔隙度可以较方便 地由理论大体估算〔9〕。用不同质量浓度的盐水作为油层砂的饱和束缚水 , 来调节油层电导率的大小 。 2) 盖层底层材料 考虑到上覆盖层和下伏底层电导率 、渗透率和热物性的要求 , 模型中盖层底层用盐 水调和胶泥填充 。 3) 模型用油 稠油粘温曲线的特点是很陡 , 对温度反应很敏感 。根据物理模拟实验的要求 , 物理模型 用油的粘温曲线也需要比较陡 , 实验中选用合成齿轮油充当模拟油 。 1 . 2 注入系统 注入系统包括油储存罐 、水储存罐 、计量泵 、注入井等 , 其作用是将油水注入油层 。注入流体由计量泵输 送 , 流量大小可以通过计量泵调节