本文通过耦合井筒-油藏数值模拟方法,系统研究了孔板式流量控制装置(FCD)的关键特性(孔口尺寸、孔口数量及安装位置)对SAGD(蒸汽辅助重力泄油)开发效果的影响。研究涵盖了注入井(蒸汽分流器)和生产井(流入控制装置)两类FCD的优化配置。
研究表明,注入FCD可实现多点蒸汽注入,优化蒸汽腔分布,显著降低井筒压降(达一个数量级),并延迟蒸汽突破1.5年以上;生产FCD则能通过均衡水平段压力分布,抑制蒸汽窜进。通过建立基于净现值(NPV)最大化的自动优化工作流程,确定了最佳FCD数量、位置及孔口参数组合。
CMG软件应用情况
| 软件模块 | 具体应用场景 | 技术细节 |
|---|---|---|
| STARS | SAGD热采过程数值模拟 | 模拟蒸汽腔发育、多相流动及传热过程 |
| FlexWell | 井筒建模与耦合计算 | 建立水平井筒模型,模拟井筒内多相管流、压降及热损失,实现井筒-油藏双向耦合(IPSM通信协议) |
| CMOST | FCD参数自动优化 | 采用DECE(Designed Exploration and Controlled Evolution)优化算法,自动搜索最佳FCD位置、数量及孔口参数,基于NPV目标函数进行多方案优选 |
关键建模技术:
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采用拉丁超立方实验设计(Latin Hypercube)进行敏感性分析
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使用响应面法(RSM)分析FCD参数与目标函数(产量、SOR、NPV)的关系
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实现显式耦合:STARS计算IPR(流入动态)传递至FlexWell,FlexWell计算操作点回传至STARS
主要结论
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FCD经济效益显著:通过优化注入井和生产井的FCD配置,6年运营期内NPV从3100万美元提升至7600万美元,增幅超过145%;其中注入FCD贡献约130%的增值,生产FCD额外贡献约8-15%。
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注入FCD主导开发效果:相比生产FCD,注入FCD(蒸汽分流器)对累积产量、SOR和蒸汽突破时间的改善更为显著;最优方案为在注入井安装2个FCD(分别位于跟端70m和370m处)。
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生产FCD优化压力分布:生产FCD虽对累积产量影响相对较小,但可显著均衡水平段压力分布(压降从300kPa降至120kPa),有效延迟蒸汽突破时间(从4年延长至6年以上)。
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参数敏感性排序:对于注入FCD,孔口直径对产量影响最大;对于生产FCD,孔口数量是控制井底流压的关键参数;流量系数(Discharge Coefficient)敏感性相对较低。
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建立标准化优化流程:提出了基于耦合模拟-自动优化的FCD设计工作流程(地质建模→动态模拟→井筒-油藏耦合→CMOST自动优化),可用于指导实际SAGD井的FCD配置设计。
中文单位:
- 威德福(Weatherford)公司
