稠油及高凝油開采

1、1,熱力采油,勝 采 培 校,2,一、前言二、稠油的定義、特點和分類三、水和水蒸氣熱物理性質四、蒸汽吞吐采油技術五、蒸汽驅采油技術六、熱采新技術七、井筒降粘技術,3,稠油在世界油氣資源中占有較大的比例。據(jù)統(tǒng)計，到2005年，世界稠油、超稠油和天然瀝青的儲量約10×1012 ～12.5×1012桶（約合15000×108～19000×108t）,約占世界原油和天然氣總儲量的71.4%。,

2、4,稠油資源豐富的國家有加拿大、委內(nèi)瑞拉、美國、俄羅斯、中國、印度尼西亞等。加拿大最為豐富，到2005年稠油累計探明儲量1.8×1012桶（約合2860×108t)，約占世界石油儲量的12.9%，其次為委內(nèi)瑞拉，約占世界石油儲量的12.1%，中國(需熱采）稠油儲量17.8×108t，只占0.08%。,5,至2004年，中國累計探明石油地質儲量248.44億噸需要熱采的稠油儲量17.8×108t，

3、占中國石油總探明儲量的7%稠油資源主要分布在遼河、勝利、新疆及河南等油田,6,中國稠油油田資源量對比,單位：億噸,7,勝利油田稠油油藏埋藏深、層薄、油水關系復雜，在中國稠油油藏最具有代表性。,中國主力稠油油田特點,前 言,9,埋藏深、層薄、邊底水活躍、粘土含量高導致開發(fā)難度大，對工藝技術的要求高。,,,10,薄互層稠油油藏儲層為砂泥巖間互層，具有多個含油小層，且單層有效厚度小于5m、疊合有效厚度一般小于10m、純總比小于

4、0.6的稠油油藏，該類型油藏油水關系復雜，多為層狀稠油油藏。,,,11,,,,勝利油田已發(fā)現(xiàn)稠油探明儲量達4.4×108t。其中薄互層稠油儲量為1.39×108t，占總探明稠油儲量的31%，主要分布在9個油田31個區(qū)塊，大部分分布在河道砂儲層內(nèi)。,61%,39%,,12,由于儲層埋藏深、層薄、邊底水活躍等特點，SAGD及攜砂冷采技術在中石化重油油藏的應用難度大。,開采方式受限制,開采難度,13,對工藝要求高,埋藏深：

5、注汽壓力高、井筒熱損失大，對注汽工藝要求高儲層?。旱貙訜釗p失大，生產(chǎn)有效期短，需要采取工藝措施延長生產(chǎn)有效期,開采難度,14,對工藝要求高,儲層敏感性強：注汽壓力高、產(chǎn)量低，需加強儲層保護邊底水活躍：邊底水入侵嚴重影響熱采效果和開發(fā)方式的轉變，需要優(yōu)化設計開發(fā)方案及邊底水抑制技術,王莊油田沙一段敏感性實驗,開采難度,15,,前言,成熟的稠油開采技術列表,稠油開采技術狀況,16,發(fā)展中的稠油開采技術,,前言,17,（1）蒸汽吞吐,（2

6、）蒸汽驅,蒸汽吞吐采油是一種單井作業(yè)，在一口井中注入一定量的蒸汽(一般在幾百噸以上)，隨后關井，讓蒸汽與油藏巖石進行熱交換，然后再開井采油。此過程可循環(huán)往復進行，又稱循環(huán)注蒸汽工藝。,蒸汽驅油法是一種驅替式采油方法，類似于水驅；即以井組為基礎，向注入井連續(xù)注入一定量的蒸汽，蒸汽將油驅向生產(chǎn)井，在生產(chǎn)井中采出。,稠油開采技術狀況,,前言,18,（3）火燒油層法開采稠油,火燒油層也稱火驅法，是指空氣或含氧氣體注入到油層，在油層中與有機燃料起

7、反應，用產(chǎn)生的熱量來幫助采收未燃燒的原油。,稠油開采技術狀況,,前言,19,（4）表面活性劑開采稠油技術,在油層中加入一定量表面活性劑溶液，可使堵塞地層孔道的稠油重質成分分散，將原來油包水型的原油乳狀液轉化成水包油型，具有降低油水界面張力和乳化分散原油的能力，改變稠油流動性；同時可改變巖石表面的潤濕性為親水性，降低巖石對原油的吸附性和運動阻力，減少油流喉道堵塞。,乳化潤濕機理,稠油開采技術狀況,,前言,降凝機理,加入適量表面活性劑，當油

8、井出油溫度降低到某值，蠟晶剛形成時，可阻止蠟晶分子集合體間相互粘接，防止生成連續(xù)的結晶網(wǎng)，降低高凝稠油的凝點，有利于油蠟水分子集合體通過巖石孔隙。,20,（5）冷采技術,①大量出砂形成“蚯蚓洞網(wǎng)絡”, 儲層孔隙度從30% 提高到50% 以上, 滲透率提高幾十倍, 極大地提高了稠油在油層中的滲流能力。,②出砂冷采井中的稠油通常都溶解一定量的天然氣。當壓力不斷下降時, 氣泡不斷變大。這時, 這些氣泡形成一個“內(nèi)部驅動力”, 驅動砂漿由地層向

9、井筒流動。使原油密度變得很低，從而使粘度很大的稠油得以流動。,稠油開采技術狀況,,前言,21,③由于油層中產(chǎn)出大量砂粒, 使油層本身的強度降低，在上履地層的作用下，油層將發(fā)生一定程度的壓實作用，使孔隙壓力升高，驅動能量增加。,④遠距離的邊底水可以提供一定的驅動能量。,稠油開采技術狀況,（5）冷采技術,,前言,22,（6）微生物采油技術,利用微生物降解技術對原油中的瀝青質等重質組分進行降解，可以降低原油粘度，提高油藏采收率，這一技術在采油

10、過程中得到了一定的應用并有繼續(xù)發(fā)展的趨勢。,稠油開采技術狀況,,前言,23,（7）溶劑萃取技術(VAPEX),VAPEX不是注蒸汽，而是注一種烴類氣體或多種烴類氣體的混合物。注入的氣體在地層溫度及壓力條件下處于臨界狀態(tài)，溶解重油和瀝青，并降低其粘度，稀釋油在重力作用下流向水平井?？赏ㄟ^控制溶劑壓力將原油瀝青脫到所期望的程度，采出的原油品位較高。析出的瀝青留在油藏中，因此減少了運輸和煉制過程中許多可能出現(xiàn)的問題。SAGD方法不能使原油品位

11、明顯提高，只能將一些瀝青組分熱降解。,稠油開采技術狀況,,前言,24,（8）化學吞吐,向稠油油藏中注入化學藥劑即吞吐液，通過吞吐液在油層中分散，將稠油乳化成為水包油乳狀液，改變稠油的流動性，提高地層滲透率，增加原油的流動能力。,稠油開采技術狀況,（9）磁降凝降粘技術,當原油通過磁場時，誘導磁距的產(chǎn)生破壞了石蠟分子結晶時的定向排列，破壞和延長蠟晶的生成，起到防蠟降凝的作用。同時，磁化作用破壞了原油各烴類分子間的作用力，使分子間的聚合力減弱

12、，從而使原油的粘度降低，流動性增強。,,前言,25,（10）超聲油采油技術,通過聲波處理生產(chǎn)油井、注水井的近井地帶。使地層中流體的物性及流態(tài)發(fā)生變化,改善井底近井地帶的流通條件及滲透性。,稠油開采技術狀況,（11）地震采油技術,①震動可以降低原油粘度，機械波使孔隙里的原油連續(xù)不斷地受到拉伸和壓縮，破壞了原油的流變結構，使原油粘度降低。②機械波可以降低液體的表面張力，增加原油的流動性。③震動有利于清除油層堵塞，提高地層滲透率。④震動

13、可以改變巖石表面的潤濕性，減小滲流通道中的“賈敏效應”降低殘余油飽和度。,,前言,26,稠油開采技術狀況,（12）井下催化反應法,利用一定的化學試劑作催化劑，針對油藏中以瀝青質為主的重質組分進行一定程度、選擇性的化學降解，預期可以改善油藏的理化性質和提高油藏采收率，更可望在給其他后期過程帶來好處。,（13）水熱催化裂化降粘技術,采用過渡金屬元素催化劑在地下實現(xiàn)稠油水熱裂解降粘，改變原油的化學結構，進而改善流動，提高稠油采收率的方法。,,

14、前言,27,,前言,中國主要油田稠油開采技術列表,28,一、前言二、稠油的定義、特點和分類三、水和水蒸氣熱物理性質四、蒸汽吞吐采油技術五、蒸汽驅采油技術六、熱采新技術七、井筒降粘技術,29,二、稠油的定義、特點和分類,定義：亦稱重質原油，是指在油層條件下原油粘度大于50毫帕·秒，或者在油層條件下脫氣原油粘度大于100毫帕·秒，在溫度為20℃時相對密度大于0.934的原油。,,分類：,UNITAR推薦的分類

15、標準,30,二、稠油的定義、特點和分類,,分類：,委內(nèi)瑞拉能源礦業(yè)部的分類標準,31,二、稠油的定義、特點和分類,,分類：,中國稠油分類標準,*指油層條件下的原油粘度；無*者為油層溫度下脫氣原油粘度,32,在國際石油商業(yè)市場上，原油按質論價，相對密度是反映原油質量和原油分類的一個重要指標。國際上按原油相對密度的分類[1]如表所示,表中API度與相對密度d之間有下列關系,按相對密度的原油分類,二、稠油的定義、特點和分類,,33,1．油層埋

16、藏淺，地層壓力及溫度低 稠油油藏的埋藏深度范圍分布廣，埋藏深的可達4000米以上，多數(shù)稠油油藏埋藏深度小于2000米。埋藏淺的離地表僅幾米、幾十米，有的甚至就在地表上。由于埋藏淺，所以其地層壓力一般較低。例如新疆九區(qū)埋藏深度小于600米，地層壓力一般為1.8~4.0MPa,地層溫度為16~27℃。,二、稠油的定義、特點和分類,,特點：,34,2．油層膠結疏松．油層物性好 世界

17、上，絕大部分稠油分布在砂巖油藏中，我國已發(fā)現(xiàn)的稠油油藏幾乎全部為砂巖油藏。由于埋藏淺，成巖作用差，因此，一般稠油油藏具有膠結疏松的特點。如井婁油田，埋深一般小于500m，鉆井取心時，油層巖樣似“古巴糖”狀，基本上無成形巖心。 由于埋藏淺，成巖作用差，膠結疏松，因此稠油油藏具有孔隙度高，滲透率高和飽和度高的特點。,二、稠油的定義、特點和分類,,35,二、稠油的定義、特點和分類,3、膠質、瀝青含量高，輕質餾份少,

18、,,36,稠油中含硫量低：一般小于0.8%。,在稠油開采中注意防H2S氣體的危害,03年11月22日，勝3X熱1蒸氣吞吐，施工過程中，三名作業(yè)人員因井中不斷涌出的大量硫化氫石油伴生氣而中毒。測得硫化氫石油伴生氣濃度高達340 PPm，遠遠超出了露天作業(yè)極限范圍15～20 PPm的17倍 。,二、稠油的定義、特點和分類,,稠油重金屬含量較低 我國稠油較國外稠油含金屬元素低，如釩含量僅為國外稠油的1/200-1/400，這是我國稠油粘度高

19、而密度小的重要原因之一。,37,4、稠油中含蠟量低、凝固點較低 原油凝固點的大小主要取決于含蠟量的多少，也與原油中重質組分含量有關。含蠟量高，則凝固點也高。稠油含蠟量一般低于20%，其凝固點一般低于20 ℃。我國部分稠油油田含蠟量小于5.0%，凝固點大多在0 ℃以下，如克拉瑪依油田稠油含蠟量為1.4%～4.8%，原油凝固點為-16 ℃ ～-23 ℃。孤島油田稠油含蠟量為5%～7%，原油凝固點為-10 ℃ ～-26 ℃

20、。,二、稠油的定義、特點和分類,,38,5．氣油比低，飽和壓力低 由于稠油油藏在形成過程中產(chǎn)生了生物降解作用和氧化作用，并在次生運移過程中天然氣和輕質組分溢散，所以一般稠油油藏具有飽和壓力低、氣油比低的特點。例如：河南井婁飽和壓力1.42MPa,氣油比5.1m3/t；新疆克拉瑪依九區(qū)飽和壓力1.72MPa,氣油比5.0m3/t；勝利單家寺飽和壓力4.66MPa，氣油比8.1m3/t。,二、稠油的定義、特點

21、和分類,,39,6．稠油粘度對溫度的敏感性,二、稠油的定義、特點和分類,,40,7．蒸餾性,二、稠油的定義、特點和分類,,隨著溫度的上升，原油中開始出現(xiàn)汽化時的溫度叫原油的初餾點(泡點)，當溫度大于或等于初餾點時，原油中的輕質組分將分離為氣相，重質組分仍保持液相，隨著溫度的進一步升高，餾出輕質組分逐漸增多。,41,一、前言二、稠油的定義、特點和分類三、水和水蒸氣熱物理性質四、蒸汽吞吐采油技術五、蒸汽驅采油技術六、熱采新技術七

22、、井筒降粘技術,42,在壓力和溫度不變的條件下，對飽和水加熱至開始沸騰汽化，這種蒸汽和水的混合物稱為濕飽和蒸汽。飽和水被繼續(xù)加熱到完全汽化時產(chǎn)生的蒸汽叫干飽和蒸汽。飽和蒸汽在固定壓力下繼續(xù)加熱到超過了飽和溫度，產(chǎn)生的蒸汽叫過熱蒸汽。汽相質量占濕飽和蒸汽總質量的比例叫蒸汽干度。,43,水蒸汽熱物理性質,飽和蒸汽溫度與壓力的對應關系 溫度 (℃) 壓力（MPa) 100

23、 0.1 200 1.55 300 8.6 374 22.1( 臨界),飽和水蒸汽臨界壓力為22.12Mpa，臨界溫度374.15℃,水,過熱蒸汽,,飽和溫度線,44,1Kg質量的流體在高于基準溫度和壓力下，所具有的熱能總量稱為焓或“顯熱”。 飽和水變成干飽和蒸汽（溫度保持不變）所吸收的熱量稱為汽化

24、潛熱。,,45,飽和蒸汽的熱力學參數(shù),飽和蒸汽壓力升高，液相比容升高，汽相比容降低（密度變化規(guī)律與比容相反）相同干度時，蒸汽壓力越高，飽和蒸汽的比容越小,46,一、前言二、稠油的定義、特點和分類三、水和水蒸氣熱物理性質四、蒸汽吞吐采油技術五、蒸汽驅采油技術六、熱采新技術七、井筒降粘技術,47,蒸汽吞吐示意圖,四、蒸汽吞吐采油技術,蒸汽吞吐（steam huff-puff）又稱循環(huán)注蒸汽(cyclic steam injec

25、ticn)，蒸汽浸泡（steam soak）或蒸汽激勵（steam stimulatian），蒸汽吞吐采油是向采油井注入一定量的蒸汽，關井浸泡一段時間后開井生產(chǎn)，當采油量下降到不經(jīng)濟時，再重復上述作業(yè)的開采方式。 由于蒸汽吞吐時在同一口井中注蒸汽和采油，所以又稱單井吞吐采油。,,48,四、蒸汽吞吐采油技術,蒸汽吞吐采油機理：,,（1）降低原油粘度,（2）解堵作用,（3）降低界面張力,（4）流體及巖石的熱膨脹作用,49,四、蒸汽吞

26、吐采油技術,油藏地質條件對蒸汽吞吐開采的影響 ：,,（1）原油粘度的影響,模擬研究的基礎油藏地質條件是：油藏埋深1200m，油層有效厚度30m，凈總厚度比為1.0,原始含油飽和度為0.65，滲透率為2000×10﹣3μm2，原始油藏溫度為50℃，井底蒸汽干度為40%。,50,四、蒸汽吞吐采油技術,,（2）油層有效厚度的影響,在油層有效厚度不同，其他油藏地質條件相近的情況下，一般油層厚度大，吞吐產(chǎn)量高，周期長，周期產(chǎn)量大，油汽比

27、高，開發(fā)效果好。油層薄，頂?shù)咨w層及夾層熱損失大。此外，油層薄，注汽速度低，井筒及地面熱損失大，吞吐開采產(chǎn)量低、油汽比低。,51,四、蒸汽吞吐采油技術,,（2）油層有效厚度的影響,52,四、蒸汽吞吐采油技術,,（3）凈總厚度比的影響,凈總厚度比：油藏有效厚度（凈厚度）占油藏總厚度的比。 凈總厚度比越小，注入蒸汽的熱量相當一部分損失在夾層中，注入蒸汽熱效率降低，導致加熱半徑減小，蒸汽吞吐開采效果變差。,凈總厚度比小于0.4

28、的油藏不適宜于蒸汽吞吐開采。,53,四、蒸汽吞吐采油技術,,54,四、蒸汽吞吐采油技術,,（4）原始含油飽和度的影響,原始含油飽和度降低，蒸汽吞吐開采效果變差，峰值產(chǎn)量低。,（1）原始含油飽和度越小、可流動油越少，油水兩相流動，水相相對滲透率增大，產(chǎn)水量增多，產(chǎn)油量減少;(2)由于水的比熱大于油的比熱，使注入蒸汽的加熱半徑相對減小，最終導致泄油半徑減小，蒸汽吞吐開采效果變差。,55,四、蒸汽吞吐采油技術,,（4）原始含油飽和度的影響,蒸

29、汽吞吐開采經(jīng)濟有效的原始含油飽和度應高于0.5。,56,四、蒸汽吞吐采油技術,,（5）油層滲透率的影響,杜66塊滲透率與蒸汽吞吐效果統(tǒng)計結果（一周期）,57,四、蒸汽吞吐采油技術,,（6）油層非均質性的影響,模擬的油藏地質條件是：油層厚度44m，在其中部層位存在一個9m的高滲透率層（滲透率比其他層位高出三倍，達到7000×10﹣3μm2 ），油藏溫度為50℃，原油粘度為3500mPa·s，注汽速度為192t/d，注汽

30、溫度為341 ℃，井底蒸汽干度為56%，周期注汽量為4000t。,在油層中存在高滲透率層時，注入蒸汽將優(yōu)先進入高滲層而導致層間吸汽不均，在蒸汽吞吐的初期，效果較好（因加熱帶擴大），但對后續(xù)的吞吐和蒸汽驅產(chǎn)生不利的影響，油層儲量動用不均，從而影響整個油藏的開采效果。,58,四、蒸汽吞吐采油技術,,（7）邊、底水的影響,59,四、蒸汽吞吐采油技術,注汽參數(shù)對蒸汽吞吐開采的影響 ：,,（1）蒸汽干度,蒸汽干度越高，在相同的蒸汽注入量下，熱焓值

31、越大，加熱的體積越大，蒸汽吞吐開采的效果越好；此外，由于濕飽和蒸汽的特性，在相同壓力下，干度越高，比容越大；但隨壓力升高，在同樣的干度下，比容越小。因此，在注入壓力高達12～15MPa下，同樣的注入量，蒸汽干度越高，油藏的加熱體積越大，增產(chǎn)效果越好。,60,2、注汽量的影響,同樣干度下，注汽量越多（注入強度越大），增油量越多，但原油油汽比下降。,尋找合適的注汽強度（目前170-200噸/米）,,四、蒸汽吞吐采油技術,61,四、蒸汽吞吐采

32、油技術,,不同周期注入量下的蒸汽吞吐開采效果,62,3、注汽速度的影響,,四、蒸汽吞吐采油技術,模擬的油藏地質條件和注汽工藝參數(shù)分別為：油層總厚度68m，油層有效厚度44m，原始含油飽和度為0.6，原油粘度為3500mPa·s，井底蒸汽干度為40%，總注汽量為5000t，注汽溫度為341 ℃，注汽壓力為15MPa。,,蒸汽速度越高，開采效果相對較好，但生產(chǎn)動態(tài)很接近、開采效果的差異較小。,,在蒸汽吞吐階段，注汽時間較短，向頂、

33、底層的熱損失較小，因此，注汽速度對蒸汽吞吐影響較小。,63,3、注汽速度的影響,注汽速度太低，井筒熱損失太大，導致井底干度過低。注汽速度過高，可能會引起地層出砂或油層被壓裂，造成裂縫性氣竄，甚至造成水淹。,,四、蒸汽吞吐采油技術,提高注汽速度有利于縮短油井停產(chǎn)時間，又有利于提高增產(chǎn)效果。而且，注汽速度降低，將增加井筒的熱損失，導致井底干度的降低，降低吞吐開采的效果。,注汽速度也不能太高，主要取決于三個方面；（1）油層本身的吸汽能力。

34、（2）油層的破裂壓力。（3）蒸汽鍋爐的最高工作壓力。,一般情況下，在盡可能采用高質量隔熱油管的條件下，將注汽速度選在100t/d以上，注汽速度不宜超過油層破裂壓力，以蒸汽鍋爐最高工作壓力為上限。,,64,4、燜井時間的影響,燜井時間過短會使注入的蒸汽不能充分與孔隙介質中的原油進行熱交換，造成熱損失。燜井時間過長油層溫度降低，造成熱損失。,,四、蒸汽吞吐采油技術,由此認為深層稠油油藏油層壓力較高、井底蒸汽干度小于70%的情況下，關井燜井

35、時間不宜過長，一般為2～3d，最長不超過7d。為提高吞吐效果，盡可能在注汽后盡快做好投產(chǎn)準備，爭取利用油層壓力較高的條件自噴投產(chǎn)，這有助于排除油層中的傷害堵塞。 對于淺油層油藏，所推薦的燜井時間也不應過長，一般不宜超過3d。,65,四、蒸汽吞吐采油技術,提高蒸汽吞吐 效果的技術措施：,,（1）針對不同油藏類型進行優(yōu)化設計,油藏地質條件不同，對蒸汽吞吐效果影響較大。因此，蒸汽吞吐開采要在優(yōu)化設計參數(shù)下實施。 對

36、于特超稠油油藏，或厚度小的薄互層狀稠油油藏，一般采用小注汽量、短周期開采的策略。,（2）改進工藝技術，提高蒸汽干度,根據(jù)我國主要稠油區(qū)(遼河、勝利)油層埋藏較深(一般800~1200m，個別區(qū)塊井深 達1600 ~ 1800m)注汽過程中井筒熱損失大，隔熱油管及封隔器損壞嚴重，井底蒸汽干度 低，注蒸汽開發(fā)效果差等情況，應普遍采用真空隔熱油管，并在下井前要進行隔熱油管的質 量檢測。在此基礎上推廣應用注、抽一次性管柱，多種抽稠泵等。,66,

37、四、蒸汽吞吐采油技術,提高蒸汽吞吐 效果的技術措施：,,（3）實施分層注汽，提高縱向儲量動用程度,據(jù)遼河油田統(tǒng)計，全油田稠油區(qū)塊縱向動用程度為35%~60% ,其中薄互層油藏杜66塊油層縱向動用程度僅為35%~50% ，中厚互層狀油藏錦45塊油層縱向動用程度為45%~55% ；塊狀油藏高升油田動用程度較好，統(tǒng)計值為60%左右。據(jù)新疆油田吸汽剖面資料統(tǒng)計雖有74.2%的油層可吸汽，但吸汽量較高的油層其厚度所占比例較小，吸汽量占注入量50%

38、以上的油層厚度僅占油層總厚度的40%以下。據(jù)產(chǎn)液剖面資料統(tǒng)計，69.3%的產(chǎn)液層厚度中，主要產(chǎn)液層其厚度占總厚度的比例小于50%。據(jù)密閉取心資料統(tǒng)計，吞吐5輪次后，僅上部30%的層段動用較好。 油層縱向動用程度低，提高其動用程度將是提高吞吐效果，提高效益的潛力所在。,67,四、蒸汽吞吐采油技術,提高蒸汽吞吐 效果的技術措施：,,（4）鉆加密井、側鉆井，平面上提高儲量動用程度,蒸汽吞吐開采，波及范圍有限，數(shù)值模擬研究表明，一般在井

39、筒20～30m的半徑范圍內(nèi)，溫度有明顯的提高，在100~ 140m井距的條件下井間儲量很難有效動用。據(jù)新疆克拉瑪依九1-3區(qū)的分析研究，吞吐六輪后動用半徑在40m左右，離井不到30m的區(qū)域縱向上動用不到50% ，未發(fā)生竄擾情況下注采井間高含油飽和度地帶基本未動用，發(fā)生竄擾時，注采井間油層縱向動用程度為45%，這說明注采井間在平面上和縱向上都存在著高剩余油區(qū)域，鉆加密井有其物質基礎。,為了提高吞吐采收率，并為實施有效的蒸汽驅作好準備，應在

40、不斷深化對油藏認識的基礎上，對油藏埋藏較淺、油層厚度大、單井控制儲量高的油藏，在經(jīng)濟有效的條件下.進行鉆加密井以提高儲量動用程度，提高吞吐采收率。鉆加密調整井的效果，根據(jù)新疆克拉瑪依油田九1試驗區(qū)加密井網(wǎng)分析，大概是二三口加密井相當于一口老井的吞吐采油量，油井成倍加密后，吞吐采收率將提高三分之一。側鉆工藝已在遼河油田較為普遍地得到了應用，遼河油田一般根據(jù)油井的開采情況和剩余油的分布，對于經(jīng)過多輪次吞吐后油井生產(chǎn)情況較差的油井以及由于井下

41、落物或套管底部破損的油井采取側鉆的方法，以提高油層儲量動用程度，取得了較好的增產(chǎn)效果。,68,四、蒸汽吞吐采油技術,提高蒸汽吞吐 效果的技術措施：,,（5）應用化學添加劑，加注天然氣、提高吞吐效果,為了提高注蒸汽開采效果，提高經(jīng)濟效益，應針對我國稠油油藏類型多，陸相沉積地質 條件復雜，非均質嚴重等特點，在注蒸汽開采過程中，充分重視化學添加劑的作用。在目前蒸汽吞吐階段各種化學添加劑如薄膜擴散劑、破乳劑、驅油助劑、防垢劑等都開展了大量研 究

42、。目前新疆、遼河、勝利現(xiàn)場試驗均見到了成效。,（6）應用高溫封堵調剖技術,近幾年我國較為普遍地開展了高溫泡沫調剖劑、凝膠類高溫封堵調剖劑、水泥粉類高溫封堵劑的研制、改進，各油田在試驗中普遍獲得了較好的效果。這是適應我國稠油油藏特點，較好地改善注蒸汽開發(fā)效果的工藝技術。,69,一、前言二、稠油的定義、特點和分類三、水和水蒸氣熱物理性質四、蒸汽吞吐采油技術五、蒸汽驅采油技術六、熱采新技術七、井筒降粘技術,70,蒸汽驅（ Stea

43、m Drive Steam Flooding） 蒸汽驅是指按一定井網(wǎng)，在注汽井連續(xù)注汽，周圍油井以一定產(chǎn)量連續(xù)生產(chǎn)過程。注入的蒸汽既是加熱油層的能源，又是驅替原油的介質。,,五、蒸汽驅采油技術,71,,五、蒸汽驅采油技術,注入的 蒸汽從注入井向生產(chǎn)井流動時，主要形成蒸汽帶、熱凝析液帶，冷凝 析液帶和油藏流體帶。熱凝析帶還可細分為溶劑墻和熱水墻。同樣，右中的溫度剖面表明，從注汽井的蒸汽溫度到生產(chǎn)井的油藏溫度，是個漸變

44、的過程。蒸汽進入油藏，井筒周圍形成飽和蒸汽帶，該飽和蒸汽帶隨著蒸汽的不斷注入而不斷擴展，其溫度基本為注入蒸汽的溫度 。在飽和蒸汽帶的前沿，由于向地層的傳熱，蒸汽會凝析成熱水并形成熱凝析帶，隨著注 蒸汽的推進，熱凝析帶攜帶一些熱量進入蒸汽前緣前面的較冷地帶，并把所攜熱量傳遞給油層,最終自身溫度降到原始油藏溫度 。,72,,五、蒸汽驅采油技術,在蒸汽驅生產(chǎn)過程中，從注蒸汽到蒸汽突破油井，最后淹沒油井，一般經(jīng)歷三個階段。 （1

45、）注汽初始階段 油層注入蒸汽后，大量的蒸汽熱能被注入井井底附近的油層吸收，逐步提高油層的溫度，油層壓力穩(wěn)定地回升。由于熱能還沒有傳遞到生產(chǎn)井附近，生產(chǎn)井周圍的油流阻力仍然很大，油井產(chǎn)油量低。,（2）注汽見效階段 隨著累積注入汽量的增加，油層能量和熱量得到了很好的補充，大量蒸汽熱能已傳遞到生產(chǎn)井周圍，使原油的流動能力得以提高，原油產(chǎn)量上升，注汽見效，生產(chǎn)井進入高產(chǎn)階段。在此階段，如果是均質油層，則應增大生

46、產(chǎn)壓差以提高產(chǎn)油量和蒸汽驅效益；對于非均質嚴重的油藏，當產(chǎn)油量突然很快上升時，意味著蒸汽將突破油井，應予以高度重視，以防蒸汽過早進入油井造成汽竄。,（3）蒸汽突破階段(汽竄階段) 隨著開采時間的延長，油層中的原油逐步被驅替出來，蒸汽和熱水在油層中向生產(chǎn)井推進，到一定時間，蒸汽驅前緣突破油井，蒸汽和熱水進入油井隨同原油一起被采出來。在此階段，由于蒸汽突破油井后，油汽流動阻力迅速下降，蒸汽注入壓力急劇下降，且蒸汽的流動能力

47、遠超過原油的流動能力，使得產(chǎn)油量下降，油汽比降低，含水迅速升高。,73,（1）降粘作用,稠油粘溫特性；改善水油流度比；提高驅油效率和波及系數(shù)。,,原油粘度在低溫范圍內(nèi)變化大，而在高溫范圍變化很小。粘溫關系變化趨勢為一冪指數(shù)形式，在雙對數(shù)坐標下呈直線形式。原油粘度隨溫度是可逆的，所以當溫度降低到原始值時，原油粘度也升高到原始值。,五、蒸汽驅采油技術,蒸汽驅作用機理,74,（2）蒸汽（熱水）動力驅油作用,,五、蒸汽驅采油技術,濕蒸汽

48、注入油層，既補充了油層熱量和能量，也對油層有一定沖刷驅替作用。特別是高溫水蒸汽分子與液態(tài)水分子相比具有更高的能量，可以進入熱水驅液態(tài)水分子驅替不到的微喉道和微孔隙中。加之高干度蒸汽的比容大，注入油層后波及體積大。因此，高溫高干度的水蒸汽的驅油效率遠高于冷水驅和熱水驅。,75,（3）熱膨脹作用,,五、蒸汽驅采油技術,高溫水蒸汽注入油層后，儲層骨架及孔隙中的流體被加熱后產(chǎn)生熱膨脹作用，骨架膨脹造成孔隙縮小，以及油、水氣體積增大產(chǎn)生的膨脹彈性

49、能都有利于排油。熱脹彈性能是一種相當可觀的能量。與壓縮彈性能量相比，熱膨脹彈性能量要大得多。原油的熱膨脹能量不但與溫度有關，還與原油的組成有關,即輕質原油的熱膨脹率大于重質原油。 這一機理可采出5% ~10%的原油儲量,76,（4）對稠油的蒸餾、熱裂解和混相驅作用,,五、蒸汽驅采油技術,原油和水的蒸汽壓隨溫度升高而升高，當油、水總蒸汽壓等于或高于系統(tǒng)壓力時，混合物將沸騰，使原油中輕組分分離，即為蒸餾作用。蒸餾作用引起混合液沸

50、騰產(chǎn)生的擾動效應能使死孔隙中的原油向連通孔隙中轉移，從而提高驅油效率。 高溫水蒸汽對稠油的重組分有熱裂解作用，即產(chǎn)生分子量較小的烴類。 在蒸汽驅過程中，從稠油中被蒸餾出的烴餾份和熱裂解產(chǎn)生的輕烴，進入熱水前沿溫度較低的地帶時，又重新冷凝并與油層中原始油混合將其稀釋，降低了原始油的密度和粘度，形成了對原始油的混相驅。,77,（5）溶解氣驅作用,,五、蒸汽驅采油技術,原油溶解天然氣的能力隨溫度的升高而降低，注

51、入蒸汽后，油層和原油被加熱，溶解氣從原油中脫出，脫出的溶解氣體積膨脹成為驅油的動力之一。,（6）乳化驅作用,蒸汽驅過程中，蒸汽前沿的蒸餾餾份凝析后與水發(fā)生乳化作用，形成水包油或油包水乳化液，這種乳化液比水的粘度高得多。在非均質儲層中，這種高粘度的乳狀液會降低蒸汽和熱水的指進，提高驅油的波及體積。,78,,五、蒸汽驅采油技術,適宜于蒸汽驅開采的油藏條件,（1）蒸汽驅開采的經(jīng)濟指標,極限凈產(chǎn)油量是指產(chǎn)出油量中扣除燃料用油量后，用于平衡轉蒸汽

52、驅的追加投資，用于平衡蒸汽驅階段每年的生產(chǎn)操作費。即在當時油價條件下平衡上述兩項費用所需要的最低產(chǎn)油量 。,極限采收率是指考慮燃料用油量后，在這一采收 率條件下，采出油量可抵償蒸汽驅追加投資與逐年生產(chǎn)操作費。,79,,五、蒸汽驅采油技術,適宜于蒸汽驅開采的油藏條件,（1）蒸汽驅開采的經(jīng)濟指標,由于逐年生產(chǎn)費用的增加，極限采收率隨蒸汽驅年限的增加而增加，對于淺層油藏（300 ~ 500m），蒸汽驅5~6年時，五點法井網(wǎng)極 限采收率應高于1

53、6% ~22% (單井控制儲量為3 x 1 04 ~ 5 x 104 t)，反九點法井網(wǎng)時應高于 12% ~17% (單井控制儲量2 x 104~3 x 104t)；對于深層油藏（1000 m左右），汽驅6~8年時，五點法井 網(wǎng)極限采收率應高于18% ~25% (單井控制儲量5 x 104~8 x 104t)，反九點法井網(wǎng)時應高于 14% 。,80,,五、蒸汽驅采油技術,適宜于蒸汽驅開采的油藏條件,（1）蒸汽驅開采的經(jīng)濟指標,油汽比采油

54、量與注入蒸汽量的比值 。,極限油汽比采出的原油量扣除燃料油外，剩余的作為商品油的經(jīng)濟價值能償付過程中的一切費用，這時的油汽比稱為經(jīng)濟極限油汽比。,81,,五、蒸汽驅采油技術,（2）現(xiàn)有工藝技術條件下，適宜于蒸汽驅開采的油藏條件,原油粘度,原油粘度是影響蒸汽驅效果的重要因素， 隨原油粘度增高，蒸汽驅效果明顯變差(圖 9-45) ，當油層溫度下脫氣原油粘度大于10000mPa·s時，注入蒸汽加熱油層難以使原油粘度降至可以較好流動的

55、程度，驅動困難，蒸 汽驅油汽比小于經(jīng)濟極限值，因而，以此作為適宜于蒸汽驅開采油藏的粘度界限值。,82,,五、蒸汽驅采油技術,油層厚度,油層厚度是影響蒸汽驅效果的又一重要因素，在一定范圍內(nèi)，油層厚度大，蒸汽驅效果 較好?？傮w上說，油層總厚度仍應大于10m。對于互層狀油藏，由于熱量向夾層、隔層中散失，熱損失大，油層總厚度應大于15m。對于塊狀油藏，由于蒸汽縱向上的重力分異和超覆作用，影響蒸汽驅效果，因此，油層厚度以中等厚度小于40m為宜。巨

56、厚塊狀油藏，油層厚度過大，在現(xiàn)有的井網(wǎng)條件下，加熱油層速度慢、蒸汽驅生產(chǎn)時間長、低產(chǎn)期長、采收率低，達不到極限采收率指標，很難實施經(jīng)濟有效的蒸汽驅開發(fā)。,83,,五、蒸汽驅采油技術,含油飽和度,油層含油飽和度對蒸汽驅采收率影響較大，在直角坐標系中呈直線關系， 即隨含油飽和度的增加，蒸汽驅采收率線性遞增 。,84,,五、蒸汽驅采油技術,凈總厚度比,油藏存在縱向滲透率非均質性時，各層的吸汽能力不一樣，蒸汽帶將沿高滲透率層竄流而過早地突破，使

57、其波及系數(shù)減小，驅油效率降低，最終導致采收率降低。 當縱向滲透率變異系數(shù)小于0.6時，蒸汽 驅開采是經(jīng)濟可行的。,油層非均質性,凈總厚度比是指注蒸汽開采層段油層有效厚度與總厚度之比。凈總厚度比越小，表明開 采層段內(nèi)隔層、夾層較發(fā)育，注蒸汽開發(fā)熱損失大，熱效率低;凈總厚度比增大，油層較發(fā) 育，蒸汽驅采收率高。參照國外標準，實施蒸汽驅開采的凈總厚度比的界限值定為0.5 。,85,,五、蒸汽驅采油技術,油層中有無竄流通道,蒸汽

58、吞吐過程中，超高壓注汽，壓開油層，或者油層中存在有天然微裂縫以及油層中高滲透帶的存在，都可能形成蒸汽竄流通道。蒸汽吞吐過程中發(fā)生的嚴重的汽竄現(xiàn)象，也間接 說明，經(jīng)過多輪次吞吐后，油層中存在蒸汽竄流通道。 竄流通道的存在，對蒸汽驅效果會產(chǎn)生十分不利的影響，蒸汽驅有效開發(fā)期縮短，蒸汽驅采收率及油汽比均明顯地降低。從生產(chǎn)動態(tài)反映出，竄流通道的存在，在短 期內(nèi)會使產(chǎn)量有所增加，但有效期短，一旦汽竄，產(chǎn)量急劇降低并再也難以恢復，蒸

59、汽驅開發(fā)效果明顯變差。 存在竄流通道的油藏，不適宜采用蒸汽驅開采。,86,,五、蒸汽驅采油技術,蒸汽吞吐開采中回采水率的大小,吞吐開采中，回采水率大小對蒸汽驅效果有較大影響。模擬研究結果表明，回采水率低，地下存水量大，近井地帶含水飽和度高，轉驅后，注汽井由于首先加熱存水，而損失一 定的熱量，轉驅初期，驅動前緣是較大的冷水帶，粘性指進嚴重，很難實現(xiàn)有效的蒸汽驅開 采。對于采油井，由于驅替方式的改變，壓力梯度增大，在驅替過程

60、中，近井地帶存水的采出，含水大幅度上升，產(chǎn)油量下降，產(chǎn)量滑坡嚴重。產(chǎn)量恢復也較困難，蒸汽驅采收率低， 開發(fā)效果差。對比分析了不同回采水率條件下的蒸汽驅指標認為，適宜蒸汽驅開采的稠油油 藏，吞吐階段回采水率應大于40%以上 。,87,,五、蒸汽驅采油技術,蒸汽吞吐開采中回采水率的大小,稠油油藏轉蒸汽驅開發(fā)之前，一般要經(jīng)歷吞吐開采階段，吞吐開采中，油層壓力下降， 如油藏具有較活躍的邊底水，轉蒸汽驅開采則較為困難。由曙光175塊與單2塊對比認

61、為，當邊底水體積大于8倍油體體積以上時，這類油藏很難實施有效的蒸汽驅開發(fā)。,88,,五、蒸汽驅采油技術,邊底水能量的大小,稠油油藏轉蒸汽驅開發(fā)之前，一般要經(jīng)歷吞吐開采階段，吞吐開采中，油層壓力下降， 如油藏具有較活躍的邊底水，轉蒸汽驅開采則較為困難。由曙光175塊與單2塊對比認為，當邊底水體積大于8倍油體體積以上時，這類油藏很難實施有效的蒸汽驅開發(fā)。,89,一、前言二、稠油的定義、特點和分類三、水和水蒸氣熱物理性質四、蒸汽吞吐采油

62、技術五、蒸汽驅采油技術六、熱采新技術七、井筒降粘技術,90,1、蒸汽輔助重力泄油（SAGD）,SAGD （Steam-Assisted Gravity Drainage）的原理為： 用蒸汽加熱油層，凝結水和降粘后的稠油靠重力流入生產(chǎn)井，蒸汽不斷擴展，稠油不斷下泄，使得油層在接近于蒸汽溫度下得到熱量，粘度大幅度下降。,目前的2種布井方案：,一對水平井方案 直井注汽——水平井采油方案,六、熱采新技術,,91,一對水平井方案,在

63、油層厚度h內(nèi)鉆兩口平行的水平井，上方為注汽井，下方為生產(chǎn)井,當注入蒸汽從上方的注汽井徑向流入油層時，大部分蒸汽向油層上方擴展，蒸汽把原油驅出，形成扇形蒸汽腔。蒸汽把潛熱傳給周圍的稠油而變成凝結水，與熱的稠油（已變稀而易流動）一起在重力作用下沿蒸汽腔的界面向下流入下方的生產(chǎn)井。不斷注入的蒸汽把蒸汽腔逐漸擴大，又與未被加熱的稠油直接接觸，重復上面的過程。這樣的加熱和泄油過程發(fā)生在全部水平段L的長度上，所以加熱面積和泄油面積都比直井注蒸汽大得

64、多。但是這種方式要求上下兩口水平井之間垂直距離為5-10m，這樣油層厚度必須在10m以上,六、熱采新技術,,92,直井注汽——水平井采油方案,直井注汽——水平井采油方案可以作為厚度不超過10米的井的替代方案。如果直井是現(xiàn)有的，則只需在直井下方鉆一水平采油井即可。在水平采油井上方有若干口直井都作為注汽井，重力泄油進入下面的水平井。,六、熱采新技術,,93,SAGD一種改型——SAGP,SAGD中的蒸汽腔向上擴展抵達上覆蓋層時，蒸汽腔變成上

65、圖所示的形狀。大量的蒸汽直接接觸溫度較低的上覆蓋層，造成熱量的巨大損失。為了減少至上覆蓋層的熱損失，在注入蒸汽的同時注入一定量的不凝氣體（如N2）讓不凝氣體進入蒸汽腔時在上覆蓋層下形成隔熱層，這種方式稱為Steam And Gas Push，縮寫為SAGP。,六、熱采新技術,,94,出砂冷采機理出砂形成蚯蚓洞網(wǎng)絡，使油層孔隙度和滲透率大幅度提高（孔隙度可以從30％提高到50％以上；滲透率從2μm2左右提高到數(shù)十至數(shù)百平方微米），極大改

66、善油層滲流能力。穩(wěn)定泡沫油流動使原油密度變低，改善流動能力,提高稠油攜砂能力并保持蚯蚓洞穩(wěn)定。油層大量出砂使油層本身強度降低，在上覆地層負荷作用下，油層發(fā)生壓實作用，使孔隙壓力升高，驅動能量增加。遠距離邊底水的作用可能提供一定的驅動能量。,2、稠油出砂冷采技術,六、熱采新技術,,95,優(yōu)點：開采成本低、具有一定產(chǎn)能、風險小。 適用于膠結疏松的稠油油藏。國外況場經(jīng)驗表明：日產(chǎn)：10～40m3/d 成本：約

67、4.5美元/bbl,缺點：采收率低：8％ ～ 15％； 生產(chǎn)的油砂處理費用高。,六、熱采新技術,,96,影響因素,1、油層膠結疏松，原油的高粘度將砂一起攜帶出來；,2、隨著大量砂子的產(chǎn)出，油層中生出蚯蚓洞，使得孔隙度和滲透率大幅度提高；,3、原油中存在一定量的溶解氣為原油流動提供了驅動能量，同時也能降低原油粘度；,4、溶解氣與原油呈泡沫油狀同時產(chǎn)出，可以保持蚯蚓洞穩(wěn)定，并避免了地層原油脫氣，延長穩(wěn)定時間；,5、邊底水的

68、存在提供了部分驅動能量。,六、熱采新技術,,97,影響因素,出砂的影響： ①粘土與膠結物的含量高會減少砂粒的運移； ②較低的原油粘度會減少油與砂粒之間的拖曳力，不利于砂的產(chǎn)出； ③產(chǎn)出液含水高不利于油砂混合物一起產(chǎn)出； ④油層壓力下降速度越快越易出砂，并有利于泡沫油的形成。,六、熱采新技術,,98,影響因素,溶解氣的影響： 隨著壓力的降低，形成了泡沫油。由于稠油中膠質、瀝青質含量高，包裹氣泡的油膜強度大，因此泡沫油可以長時