1、1,热力采油,胜 采 培 校,2,一、前言二、稠油的定义、特点和分类三、水和水蒸气热物理性质四、蒸汽吞吐采油技术五、蒸汽驱采油技术六、热采新技术七、井筒降粘技术,3,稠油在世界油气资源中占有较大的比例。据统计，到2005年，世界稠油、超稠油和天然沥青的储量约101012 12.51012桶（约合1500010819000108t）,约占世界原油和天然气总储量的71.4%。,4,稠油资源丰富的国家有加拿大、委内瑞拉、美国、俄罗斯、中国、印度尼西亚等。加拿大最为丰富，到2005年稠油累计探明储量1.81012桶（约合2860108t)，约占世界石油储量的12.9%，其次为委内瑞拉，约占世界石油储量
2、的12.1%，中国(需热采）稠油储量17.8108t，只占0.08%。,5,至2004年，中国累计探明石油地质储量248.44亿吨需要热采的稠油储量17.8108t，占中国石油总探明储量的7%稠油资源主要分布在辽河、胜利、新疆及河南等油田,6,中国稠油油田资源量对比,单位：亿吨,7,胜利油田稠油油藏埋藏深、层薄、油水关系复杂，在中国稠油油藏最具有代表性。,中国主力稠油油田特点,前 言,9,埋藏深、层薄、边底水活跃、粘土含量高导致开发难度大，对工艺技术的要求高。,10,薄互层稠油油藏储层为砂泥岩间互层，具有多个含油小层，且单层有效厚度小于5m、叠合有效厚度一般小于10m、纯总比小于0.6的稠油油
3、藏，该类型油藏油水关系复杂，多为层状稠油油藏。,11,胜利油田已发现稠油探明储量达4.4108t。其中薄互层稠油储量为1.39108t，占总探明稠油储量的31%，主要分布在9个油田31个区块，大部分分布在河道砂储层内。,61%,39%,12,由于储层埋藏深、层薄、边底水活跃等特点，SAGD及携砂冷采技术在中石化重油油藏的应用难度大。,开采方式受限制,开采难度,13,对工艺要求高,埋藏深：注汽压力高、井筒热损失大，对注汽工艺要求高储层薄：地层热损失大，生产有效期短，需要采取工艺措施延长生产有效期,开采难度,14,对工艺要求高,储层敏感性强：注汽压力高、产量低，需加强储层保护边底水活跃：边底水入侵
4、严重影响热采效果和开发方式的转变，需要优化设计开发方案及边底水抑制技术,王庄油田沙一段敏感性实验,开采难度,15,前言,成熟的稠油开采技术列表,稠油开采技术状况,16,发展中的稠油开采技术,前言,17,（1）蒸汽吞吐,（2）蒸汽驱,蒸汽吞吐采油是一种单井作业，在一口井中注入一定量的蒸汽(一般在几百吨以上)，随后关井，让蒸汽与油藏岩石进行热交换，然后再开井采油。此过程可循环往复进行，又称循环注蒸汽工艺。,蒸汽驱油法是一种驱替式采油方法，类似于水驱；即以井组为基础，向注入井连续注入一定量的蒸汽，蒸汽将油驱向生产井，在生产井中采出。,稠油开采技术状况,前言,18,（3）火烧油层法开采稠油,火烧油层也
5、称火驱法，是指空气或含氧气体注入到油层，在油层中与有机燃料起反应，用产生的热量来帮助采收未燃烧的原油。,稠油开采技术状况,前言,19,（4）表面活性剂开采稠油技术,在油层中加入一定量表面活性剂溶液，可使堵塞地层孔道的稠油重质成分分散，将原来油包水型的原油乳状液转化成水包油型，具有降低油水界面张力和乳化分散原油的能力，改变稠油流动性；同时可改变岩石表面的润湿性为亲水性，降低岩石对原油的吸附性和运动阻力，减少油流喉道堵塞。,乳化润湿机理,稠油开采技术状况,前言,降凝机理,加入适量表面活性剂，当油井出油温度降低到某值，蜡晶刚形成时，可阻止蜡晶分子集合体间相互粘接，防止生成连续的结晶网，降低高凝稠油的
6、凝点，有利于油蜡水分子集合体通过岩石孔隙。,20,（5）冷采技术,大量出砂形成“蚯蚓洞网络”, 储层孔隙度从30% 提高到50% 以上, 渗透率提高几十倍, 极大地提高了稠油在油层中的渗流能力。,出砂冷采井中的稠油通常都溶解一定量的天然气。当压力不断下降时, 气泡不断变大。这时, 这些气泡形成一个“内部驱动力”, 驱动砂浆由地层向井筒流动。使原油密度变得很低，从而使粘度很大的稠油得以流动。,稠油开采技术状况,前言,21,由于油层中产出大量砂粒, 使油层本身的强度降低，在上履地层的作用下，油层将发生一定程度的压实作用，使孔隙压力升高，驱动能量增加。,远距离的边底水可以提供一定的驱动能量。,稠油开
7、采技术状况,（5）冷采技术,前言,22,（6）微生物采油技术,利用微生物降解技术对原油中的沥青质等重质组分进行降解，可以降低原油粘度，提高油藏采收率，这一技术在采油过程中得到了一定的应用并有继续发展的趋势。,稠油开采技术状况,前言,23,（7）溶剂萃取技术(VAPEX),VAPEX不是注蒸汽，而是注一种烃类气体或多种烃类气体的混合物。注入的气体在地层温度及压力条件下处于临界状态，溶解重油和沥青，并降低其粘度，稀释油在重力作用下流向水平井。可通过控制溶剂压力将原油沥青脱到所期望的程度，采出的原油品位较高。析出的沥青留在油藏中，因此减少了运输和炼制过程中许多可能出现的问题。SAGD方法不能使原油品
8、位明显提高，只能将一些沥青组分热降解。,稠油开采技术状况,前言,24,（8）化学吞吐,向稠油油藏中注入化学药剂即吞吐液，通过吞吐液在油层中分散，将稠油乳化成为水包油乳状液，改变稠油的流动性，提高地层渗透率，增加原油的流动能力。,稠油开采技术状况,（9）磁降凝降粘技术,当原油通过磁场时，诱导磁距的产生破坏了石蜡分子结晶时的定向排列，破坏和延长蜡晶的生成，起到防蜡降凝的作用。同时，磁化作用破坏了原油各烃类分子间的作用力，使分子间的聚合力减弱，从而使原油的粘度降低，流动性增强。,前言,25,（10）超声油采油技术,通过声波处理生产油井、注水井的近井地带。使地层中流体的物性及流态发生变化,改善井底近井
9、地带的流通条件及渗透性。,稠油开采技术状况,（11）地震采油技术,震动可以降低原油粘度，机械波使孔隙里的原油连续不断地受到拉伸和压缩，破坏了原油的流变结构，使原油粘度降低。机械波可以降低液体的表面张力，增加原油的流动性。震动有利于清除油层堵塞，提高地层渗透率。震动可以改变岩石表面的润湿性，减小渗流通道中的“贾敏效应”降低残余油饱和度。,前言,26,稠油开采技术状况,（12）井下催化反应法,利用一定的化学试剂作催化剂，针对油藏中以沥青质为主的重质组分进行一定程度、选择性的化学降解，预期可以改善油藏的理化性质和提高油藏采收率，更可望在给其他后期过程带来好处。,（13）水热催化裂化降粘技术,采用过渡
10、金属元素催化剂在地下实现稠油水热裂解降粘，改变原油的化学结构，进而改善流动，提高稠油采收率的方法。,前言,27,前言,中国主要油田稠油开采技术列表,28,一、前言二、稠油的定义、特点和分类三、水和水蒸气热物理性质四、蒸汽吞吐采油技术五、蒸汽驱采油技术六、热采新技术七、井筒降粘技术,29,二、稠油的定义、特点和分类,定义：亦称重质原油，是指在油层条件下原油粘度大于50毫帕秒，或者在油层条件下脱气原油粘度大于100毫帕秒，在温度为20时相对密度大于0.934的原油。,分类：,UNITAR推荐的分类标准,30,二、稠油的定义、特点和分类,分类：,委内瑞拉能源矿业部的分类标准,31,二、稠油的定义、特
11、点和分类,分类：,中国稠油分类标准,*指油层条件下的原油粘度；无*者为油层温度下脱气原油粘度,32,在国际石油商业市场上，原油按质论价，相对密度是反映原油质量和原油分类的一个重要指标。国际上按原油相对密度的分类1如表所示,表中API度与相对密度d之间有下列关系,按相对密度的原油分类,二、稠油的定义、特点和分类,33,1油层埋藏浅，地层压力及温度低 稠油油藏的埋藏深度范围分布广，埋藏深的可达4000米以上，多数稠油油藏埋藏深度小于2000米。埋藏浅的离地表仅几米、几十米，有的甚至就在地表上。由于埋藏浅，所以其地层压力一般较低。例如新疆九区埋藏深度小于600米，地层压力一般为1.84.0MPa,地
12、层温度为1627。,二、稠油的定义、特点和分类,特点：,34,2油层胶结疏松油层物性好 世界上，绝大部分稠油分布在砂岩油藏中，我国已发现的稠油油藏几乎全部为砂岩油藏。由于埋藏浅，成岩作用差，因此，一般稠油油藏具有胶结疏松的特点。如井娄油田，埋深一般小于500m，钻井取心时，油层岩样似“古巴糖”状，基本上无成形岩心。 由于埋藏浅，成岩作用差，胶结疏松，因此稠油油藏具有孔隙度高，渗透率高和饱和度高的特点。,二、稠油的定义、特点和分类,35,二、稠油的定义、特点和分类,3、胶质、沥青含量高，轻质馏份少,36,稠油中含硫量低：一般小于0.8%。,在稠油开采中注意防H2S气体的危害,03年11月22日，
13、胜3X热1蒸气吞吐，施工过程中，三名作业人员因井中不断涌出的大量硫化氢石油伴生气而中毒。测得硫化氢石油伴生气浓度高达340 PPm，远远超出了露天作业极限范围1520 PPm的17倍 。,二、稠油的定义、特点和分类,稠油重金属含量较低 我国稠油较国外稠油含金属元素低，如钒含量仅为国外稠油的1/200-1/400，这是我国稠油粘度高而密度小的重要原因之一。,37,4、稠油中含蜡量低、凝固点较低 原油凝固点的大小主要取决于含蜡量的多少，也与原油中重质组分含量有关。含蜡量高，则凝固点也高。稠油含蜡量一般低于20%，其凝固点一般低于20 。我国部分稠油油田含蜡量小于5.0%，凝固点大多在0 以下，如克
14、拉玛依油田稠油含蜡量为1.4%4.8%，原油凝固点为-16 -23 。孤岛油田稠油含蜡量为5%7%，原油凝固点为-10 -26 。,二、稠油的定义、特点和分类,38,5气油比低，饱和压力低 由于稠油油藏在形成过程中产生了生物降解作用和氧化作用，并在次生运移过程中天然气和轻质组分溢散，所以一般稠油油藏具有饱和压力低、气油比低的特点。例如：河南井娄饱和压力1.42MPa,气油比5.1m3/t；新疆克拉玛依九区饱和压力1.72MPa,气油比5.0m3/t；胜利单家寺饱和压力4.66MPa，气油比8.1m3/t。,二、稠油的定义、特点和分类,39,6稠油粘度对温度的敏感性,二、稠油的定义、特点和分类,
15、40,7蒸馏性,二、稠油的定义、特点和分类,随着温度的上升，原油中开始出现汽化时的温度叫原油的初馏点(泡点)，当温度大于或等于初馏点时，原油中的轻质组分将分离为气相，重质组分仍保持液相，随着温度的进一步升高，馏出轻质组分逐渐增多。,41,一、前言二、稠油的定义、特点和分类三、水和水蒸气热物理性质四、蒸汽吞吐采油技术五、蒸汽驱采油技术六、热采新技术七、井筒降粘技术,42,在压力和温度不变的条件下，对饱和水加热至开始沸腾汽化，这种蒸汽和水的混合物称为湿饱和蒸汽。饱和水被继续加热到完全汽化时产生的蒸汽叫干饱和蒸汽。饱和蒸汽在固定压力下继续加热到超过了饱和温度，产生的蒸汽叫过热蒸汽。汽相质量占湿饱和蒸
16、汽总质量的比例叫蒸汽干度。,43,水蒸汽热物理性质,饱和蒸汽温度与压力的对应关系 温度 () 压力（MPa) 100 0.1 200 1.55 300 8.6 374 22.1( 临界),饱和水蒸汽临界压力为22.12Mpa，临界温度374.15,水,过热蒸汽,饱和温度线,44,1Kg质量的流体在高于基准温度和压力下，所具有的热能总量称为焓或“显热”。 饱和水变成干饱和蒸汽（温度保持不变）所吸收的热量称为汽化潜热。,45,饱和蒸汽的热力学参数,饱和蒸汽压力升高，液相比容升高，汽相比容降低（密度变化规律与比容相反）相同干度时，蒸汽压力越高，饱和蒸汽的比容越小,46,一、前言二、稠油的定义、特点和
17、分类三、水和水蒸气热物理性质四、蒸汽吞吐采油技术五、蒸汽驱采油技术六、热采新技术七、井筒降粘技术,47,蒸汽吞吐示意图,四、蒸汽吞吐采油技术,蒸汽吞吐（steam huff-puff）又称循环注蒸汽(cyclic steam injecticn)，蒸汽浸泡（steam soak）或蒸汽激励（steam stimulatian），蒸汽吞吐采油是向采油井注入一定量的蒸汽，关井浸泡一段时间后开井生产，当采油量下降到不经济时，再重复上述作业的开采方式。 由于蒸汽吞吐时在同一口井中注蒸汽和采油，所以又称单井吞吐采油。,48,四、蒸汽吞吐采油技术,蒸汽吞吐采油机理：,（1）降低原油粘度,（2）解堵作用,（
18、3）降低界面张力,（4）流体及岩石的热膨胀作用,49,四、蒸汽吞吐采油技术,油藏地质条件对蒸汽吞吐开采的影响 ：,（1）原油粘度的影响,模拟研究的基础油藏地质条件是：油藏埋深1200m，油层有效厚度30m，净总厚度比为1.0,原始含油饱和度为0.65，渗透率为2000103m2，原始油藏温度为50，井底蒸汽干度为40%。,50,四、蒸汽吞吐采油技术,（2）油层有效厚度的影响,在油层有效厚度不同，其他油藏地质条件相近的情况下，一般油层厚度大，吞吐产量高，周期长，周期产量大，油汽比高，开发效果好。油层薄，顶底盖层及夹层热损失大。此外，油层薄，注汽速度低，井筒及地面热损失大，吞吐开采产量低、油汽比低
19、。,51,四、蒸汽吞吐采油技术,（2）油层有效厚度的影响,52,四、蒸汽吞吐采油技术,（3）净总厚度比的影响,净总厚度比：油藏有效厚度（净厚度）占油藏总厚度的比。 净总厚度比越小，注入蒸汽的热量相当一部分损失在夹层中，注入蒸汽热效率降低，导致加热半径减小，蒸汽吞吐开采效果变差。,净总厚度比小于0.4的油藏不适宜于蒸汽吞吐开采。,53,四、蒸汽吞吐采油技术,54,四、蒸汽吞吐采油技术,（4）原始含油饱和度的影响,原始含油饱和度降低，蒸汽吞吐开采效果变差，峰值产量低。,（1）原始含油饱和度越小、可流动油越少，油水两相流动，水相相对渗透率增大，产水量增多，产油量减少;(2)由于水的比热大于油的比热，
20、使注入蒸汽的加热半径相对减小，最终导致泄油半径减小，蒸汽吞吐开采效果变差。,55,四、蒸汽吞吐采油技术,（4）原始含油饱和度的影响,蒸汽吞吐开采经济有效的原始含油饱和度应高于0.5。,56,四、蒸汽吞吐采油技术,（5）油层渗透率的影响,杜66块渗透率与蒸汽吞吐效果统计结果（一周期）,57,四、蒸汽吞吐采油技术,（6）油层非均质性的影响,模拟的油藏地质条件是：油层厚度44m，在其中部层位存在一个9m的高渗透率层（渗透率比其他层位高出三倍，达到7000103m2 ），油藏温度为50，原油粘度为3500mPas，注汽速度为192t/d，注汽温度为341 ，井底蒸汽干度为56%，周期注汽量为4000t
21、。,在油层中存在高渗透率层时，注入蒸汽将优先进入高渗层而导致层间吸汽不均，在蒸汽吞吐的初期，效果较好（因加热带扩大），但对后续的吞吐和蒸汽驱产生不利的影响，油层储量动用不均，从而影响整个油藏的开采效果。,58,四、蒸汽吞吐采油技术,（7）边、底水的影响,59,四、蒸汽吞吐采油技术,注汽参数对蒸汽吞吐开采的影响 ：,（1）蒸汽干度,蒸汽干度越高，在相同的蒸汽注入量下，热焓值越大，加热的体积越大，蒸汽吞吐开采的效果越好；此外，由于湿饱和蒸汽的特性，在相同压力下，干度越高，比容越大；但随压力升高，在同样的干度下，比容越小。因此，在注入压力高达1215MPa下，同样的注入量，蒸汽干度越高，油藏的加热体
22、积越大，增产效果越好。,60,2、注汽量的影响,同样干度下，注汽量越多（注入强度越大），增油量越多，但原油油汽比下降。,寻找合适的注汽强度（目前170-200吨/米）,四、蒸汽吞吐采油技术,61,四、蒸汽吞吐采油技术,不同周期注入量下的蒸汽吞吐开采效果,62,3、注汽速度的影响,四、蒸汽吞吐采油技术,模拟的油藏地质条件和注汽工艺参数分别为：油层总厚度68m，油层有效厚度44m，原始含油饱和度为0.6，原油粘度为3500mPas，井底蒸汽干度为40%，总注汽量为5000t，注汽温度为341 ，注汽压力为15MPa。,蒸汽速度越高，开采效果相对较好，但生产动态很接近、开采效果的差异较小。,在蒸汽吞
23、吐阶段，注汽时间较短，向顶、底层的热损失较小，因此，注汽速度对蒸汽吞吐影响较小。,63,3、注汽速度的影响,注汽速度太低，井筒热损失太大，导致井底干度过低。注汽速度过高，可能会引起地层出砂或油层被压裂，造成裂缝性气窜，甚至造成水淹。,四、蒸汽吞吐采油技术,提高注汽速度有利于缩短油井停产时间，又有利于提高增产效果。而且，注汽速度降低，将增加井筒的热损失，导致井底干度的降低，降低吞吐开采的效果。,注汽速度也不能太高，主要取决于三个方面；（1）油层本身的吸汽能力。（2）油层的破裂压力。（3）蒸汽锅炉的最高工作压力。,一般情况下，在尽可能采用高质量隔热油管的条件下，将注汽速度选在100t/d以上，注汽
24、速度不宜超过油层破裂压力，以蒸汽锅炉最高工作压力为上限。,64,4、焖井时间的影响,焖井时间过短会使注入的蒸汽不能充分与孔隙介质中的原油进行热交换，造成热损失。焖井时间过长油层温度降低，造成热损失。,四、蒸汽吞吐采油技术,由此认为深层稠油油藏油层压力较高、井底蒸汽干度小于70%的情况下，关井焖井时间不宜过长，一般为23d，最长不超过7d。为提高吞吐效果，尽可能在注汽后尽快做好投产准备，争取利用油层压力较高的条件自喷投产，这有助于排除油层中的伤害堵塞。 对于浅油层油藏，所推荐的焖井时间也不应过长，一般不宜超过3d。,65,四、蒸汽吞吐采油技术,提高蒸汽吞吐 效果的技术措施：,（1）针对不同油藏类
25、型进行优化设计,油藏地质条件不同，对蒸汽吞吐效果影响较大。因此，蒸汽吞吐开采要在优化设计参数下实施。 对于特超稠油油藏，或厚度小的薄互层状稠油油藏，一般采用小注汽量、短周期开采的策略。,（2）改进工艺技术，提高蒸汽干度,根据我国主要稠油区(辽河、胜利)油层埋藏较深(一般8001200m，个别区块井深 达1600 1800m)注汽过程中井筒热损失大，隔热油管及封隔器损坏严重，井底蒸汽干度 低，注蒸汽开发效果差等情况，应普遍采用真空隔热油管，并在下井前要进行隔热油管的质 量检测。在此基础上推广应用注、抽一次性管柱，多种抽稠泵等。,66,四、蒸汽吞吐采油技术,提高蒸汽吞吐 效果的技术措施：,（3）实
26、施分层注汽，提高纵向储量动用程度,据辽河油田统计，全油田稠油区块纵向动用程度为35%60% ,其中薄互层油藏杜66块油层纵向动用程度仅为35%50% ，中厚互层状油藏锦45块油层纵向动用程度为45%55% ；块状油藏高升油田动用程度较好，统计值为60%左右。据新疆油田吸汽剖面资料统计虽有74.2%的油层可吸汽，但吸汽量较高的油层其厚度所占比例较小，吸汽量占注入量50%以上的油层厚度仅占油层总厚度的40%以下。据产液剖面资料统计，69.3%的产液层厚度中，主要产液层其厚度占总厚度的比例小于50%。据密闭取心资料统计，吞吐5轮次后，仅上部30%的层段动用较好。 油层纵向动用程度低，提高其动用程度将
27、是提高吞吐效果，提高效益的潜力所在。,67,四、蒸汽吞吐采油技术,提高蒸汽吞吐 效果的技术措施：,（4）钻加密井、侧钻井，平面上提高储量动用程度,蒸汽吞吐开采，波及范围有限，数值模拟研究表明，一般在井筒2030m的半径范围内，温度有明显的提高，在100 140m井距的条件下井间储量很难有效动用。据新疆克拉玛依九1-3区的分析研究，吞吐六轮后动用半径在40m左右，离井不到30m的区域纵向上动用不到50% ，未发生窜扰情况下注采井间高含油饱和度地带基本未动用，发生窜扰时，注采井间油层纵向动用程度为45%，这说明注采井间在平面上和纵向上都存在着高剩余油区域，钻加密井有其物质基础。,为了提高吞吐采收率
28、，并为实施有效的蒸汽驱作好准备，应在不断深化对油藏认识的基础上，对油藏埋藏较浅、油层厚度大、单井控制储量高的油藏，在经济有效的条件下.进行钻加密井以提高储量动用程度，提高吞吐采收率。钻加密调整井的效果，根据新疆克拉玛依油田九1试验区加密井网分析，大概是二三口加密井相当于一口老井的吞吐采油量，油井成倍加密后，吞吐采收率将提高三分之一。侧钻工艺已在辽河油田较为普遍地得到了应用，辽河油田一般根据油井的开采情况和剩余油的分布，对于经过多轮次吞吐后油井生产情况较差的油井以及由于井下落物或套管底部破损的油井采取侧钻的方法，以提高油层储量动用程度，取得了较好的增产效果。,68,四、蒸汽吞吐采油技术,提高蒸汽
29、吞吐 效果的技术措施：,（5）应用化学添加剂，加注天然气、提高吞吐效果,为了提高注蒸汽开采效果，提高经济效益，应针对我国稠油油藏类型多，陆相沉积地质 条件复杂，非均质严重等特点，在注蒸汽开采过程中，充分重视化学添加剂的作用。在目前蒸汽吞吐阶段各种化学添加剂如薄膜扩散剂、破乳剂、驱油助剂、防垢剂等都开展了大量研 究。目前新疆、辽河、胜利现场试验均见到了成效。,（6）应用高温封堵调剖技术,近几年我国较为普遍地开展了高温泡沫调剖剂、凝胶类高温封堵调剖剂、水泥粉类高温封堵剂的研制、改进，各油田在试验中普遍获得了较好的效果。这是适应我国稠油油藏特点，较好地改善注蒸汽开发效果的工艺技术。,69,一、前言二
30、、稠油的定义、特点和分类三、水和水蒸气热物理性质四、蒸汽吞吐采油技术五、蒸汽驱采油技术六、热采新技术七、井筒降粘技术,70,蒸汽驱（ Steam Drive Steam Flooding） 蒸汽驱是指按一定井网，在注汽井连续注汽，周围油井以一定产量连续生产过程。注入的蒸汽既是加热油层的能源，又是驱替原油的介质。,五、蒸汽驱采油技术,71,五、蒸汽驱采油技术,注入的 蒸汽从注入井向生产井流动时，主要形成蒸汽带、热凝析液带，冷凝 析液带和油藏流体带。热凝析带还可细分为溶剂墙和热水墙。同样，右中的温度剖面表明，从注汽井的蒸汽温度到生产井的油藏温度，是个渐变的过程。蒸汽进入油藏，井筒周围形成饱和蒸汽带
31、，该饱和蒸汽带随着蒸汽的不断注入而不断扩展，其温度基本为注入蒸汽的温度 。在饱和蒸汽带的前沿，由于向地层的传热，蒸汽会凝析成热水并形成热凝析带，随着注 蒸汽的推进，热凝析带携带一些热量进入蒸汽前缘前面的较冷地带，并把所携热量传递给油层,最终自身温度降到原始油藏温度 。,72,五、蒸汽驱采油技术,在蒸汽驱生产过程中，从注蒸汽到蒸汽突破油井，最后淹没油井，一般经历三个阶段。 （1）注汽初始阶段 油层注入蒸汽后，大量的蒸汽热能被注入井井底附近的油层吸收，逐步提高油层的温度，油层压力稳定地回升。由于热能还没有传递到生产井附近，生产井周围的油流阻力仍然很大，油井产油量低。,（2）注汽见效阶段 随着累积注
32、入汽量的增加，油层能量和热量得到了很好的补充，大量蒸汽热能已传递到生产井周围，使原油的流动能力得以提高，原油产量上升，注汽见效，生产井进入高产阶段。在此阶段，如果是均质油层，则应增大生产压差以提高产油量和蒸汽驱效益；对于非均质严重的油藏，当产油量突然很快上升时，意味着蒸汽将突破油井，应予以高度重视，以防蒸汽过早进入油井造成汽窜。,（3）蒸汽突破阶段(汽窜阶段) 随着开采时间的延长，油层中的原油逐步被驱替出来，蒸汽和热水在油层中向生产井推进，到一定时间，蒸汽驱前缘突破油井，蒸汽和热水进入油井随同原油一起被采出来。在此阶段，由于蒸汽突破油井后，油汽流动阻力迅速下降，蒸汽注入压力急剧下降，且蒸汽的流
33、动能力远超过原油的流动能力，使得产油量下降，油汽比降低，含水迅速升高。,73,（1）降粘作用,稠油粘温特性；改善水油流度比；提高驱油效率和波及系数。,原油粘度在低温范围内变化大，而在高温范围变化很小。粘温关系变化趋势为一幂指数形式，在双对数坐标下呈直线形式。原油粘度随温度是可逆的，所以当温度降低到原始值时，原油粘度也升高到原始值。,五、蒸汽驱采油技术,蒸汽驱作用机理,74,（2）蒸汽（热水）动力驱油作用,五、蒸汽驱采油技术,湿蒸汽注入油层，既补充了油层热量和能量，也对油层有一定冲刷驱替作用。特别是高温水蒸汽分子与液态水分子相比具有更高的能量，可以进入热水驱液态水分子驱替不到的微喉道和微孔隙中。
34、加之高干度蒸汽的比容大，注入油层后波及体积大。因此，高温高干度的水蒸汽的驱油效率远高于冷水驱和热水驱。,75,（3）热膨胀作用,五、蒸汽驱采油技术,高温水蒸汽注入油层后，储层骨架及孔隙中的流体被加热后产生热膨胀作用，骨架膨胀造成孔隙缩小，以及油、水气体积增大产生的膨胀弹性能都有利于排油。热胀弹性能是一种相当可观的能量。与压缩弹性能量相比，热膨胀弹性能量要大得多。原油的热膨胀能量不但与温度有关，还与原油的组成有关,即轻质原油的热膨胀率大于重质原油。 这一机理可采出5% 10%的原油储量,76,（4）对稠油的蒸馏、热裂解和混相驱作用,五、蒸汽驱采油技术,原油和水的蒸汽压随温度升高而升高，当油、水总
35、蒸汽压等于或高于系统压力时，混合物将沸腾，使原油中轻组分分离，即为蒸馏作用。蒸馏作用引起混合液沸腾产生的扰动效应能使死孔隙中的原油向连通孔隙中转移，从而提高驱油效率。 高温水蒸汽对稠油的重组分有热裂解作用，即产生分子量较小的烃类。 在蒸汽驱过程中，从稠油中被蒸馏出的烃馏份和热裂解产生的轻烃，进入热水前沿温度较低的地带时，又重新冷凝并与油层中原始油混合将其稀释，降低了原始油的密度和粘度，形成了对原始油的混相驱。,77,（5）溶解气驱作用,五、蒸汽驱采油技术,原油溶解天然气的能力随温度的升高而降低，注入蒸汽后，油层和原油被加热，溶解气从原油中脱出，脱出的溶解气体积膨胀成为驱油的动力之一。,（6）乳
36、化驱作用,蒸汽驱过程中，蒸汽前沿的蒸馏馏份凝析后与水发生乳化作用，形成水包油或油包水乳化液，这种乳化液比水的粘度高得多。在非均质储层中，这种高粘度的乳状液会降低蒸汽和热水的指进，提高驱油的波及体积。,78,五、蒸汽驱采油技术,适宜于蒸汽驱开采的油藏条件,（1）蒸汽驱开采的经济指标,极限净产油量是指产出油量中扣除燃料用油量后，用于平衡转蒸汽驱的追加投资，用于平衡蒸汽驱阶段每年的生产操作费。即在当时油价条件下平衡上述两项费用所需要的最低产油量 。,极限采收率是指考虑燃料用油量后，在这一采收 率条件下，采出油量可抵偿蒸汽驱追加投资与逐年生产操作费。,79,五、蒸汽驱采油技术,适宜于蒸汽驱开采的油藏条
37、件,（1）蒸汽驱开采的经济指标,由于逐年生产费用的增加，极限采收率随蒸汽驱年限的增加而增加，对于浅层油藏（300 500m），蒸汽驱56年时，五点法井网极 限采收率应高于16% 22% (单井控制储量为3 x 1 04 5 x 104 t)，反九点法井网时应高于 12% 17% (单井控制储量2 x 1043 x 104t)；对于深层油藏（1000 m左右），汽驱68年时，五点法井 网极限采收率应高于18% 25% (单井控制储量5 x 1048 x 104t)，反九点法井网时应高于 14% 。,80,五、蒸汽驱采油技术,适宜于蒸汽驱开采的油藏条件,（1）蒸汽驱开采的经济指标,油汽比采油量与注
38、入蒸汽量的比值 。,极限油汽比采出的原油量扣除燃料油外，剩余的作为商品油的经济价值能偿付过程中的一切费用，这时的油汽比称为经济极限油汽比。,81,五、蒸汽驱采油技术,（2）现有工艺技术条件下，适宜于蒸汽驱开采的油藏条件,原油粘度,原油粘度是影响蒸汽驱效果的重要因素， 随原油粘度增高，蒸汽驱效果明显变差(图 9-45) ，当油层温度下脱气原油粘度大于10000mPas时，注入蒸汽加热油层难以使原油粘度降至可以较好流动的程度，驱动困难，蒸 汽驱油汽比小于经济极限值，因而，以此作为适宜于蒸汽驱开采油藏的粘度界限值。,82,五、蒸汽驱采油技术,油层厚度,油层厚度是影响蒸汽驱效果的又一重要因素，在一定范
39、围内，油层厚度大，蒸汽驱效果 较好。总体上说，油层总厚度仍应大于10m。对于互层状油藏，由于热量向夹层、隔层中散失，热损失大，油层总厚度应大于15m。对于块状油藏，由于蒸汽纵向上的重力分异和超覆作用，影响蒸汽驱效果，因此，油层厚度以中等厚度小于40m为宜。巨厚块状油藏，油层厚度过大，在现有的井网条件下，加热油层速度慢、蒸汽驱生产时间长、低产期长、采收率低，达不到极限采收率指标，很难实施经济有效的蒸汽驱开发。,83,五、蒸汽驱采油技术,含油饱和度,油层含油饱和度对蒸汽驱采收率影响较大，在直角坐标系中呈直线关系， 即随含油饱和度的增加，蒸汽驱采收率线性递增 。,84,五、蒸汽驱采油技术,净总厚度比
40、,油藏存在纵向渗透率非均质性时，各层的吸汽能力不一样，蒸汽带将沿高渗透率层窜流而过早地突破，使其波及系数减小，驱油效率降低，最终导致采收率降低。 当纵向渗透率变异系数小于0.6时，蒸汽 驱开采是经济可行的。,油层非均质性,净总厚度比是指注蒸汽开采层段油层有效厚度与总厚度之比。净总厚度比越小，表明开 采层段内隔层、夹层较发育，注蒸汽开发热损失大，热效率低;净总厚度比增大，油层较发 育，蒸汽驱采收率高。参照国外标准，实施蒸汽驱开采的净总厚度比的界限值定为0.5 。,85,五、蒸汽驱采油技术,油层中有无窜流通道,蒸汽吞吐过程中，超高压注汽，压开油层，或者油层中存在有天然微裂缝以及油层中高渗透带的存在
41、，都可能形成蒸汽窜流通道。蒸汽吞吐过程中发生的严重的汽窜现象，也间接 说明，经过多轮次吞吐后，油层中存在蒸汽窜流通道。 窜流通道的存在，对蒸汽驱效果会产生十分不利的影响，蒸汽驱有效开发期缩短，蒸汽驱采收率及油汽比均明显地降低。从生产动态反映出，窜流通道的存在，在短 期内会使产量有所增加，但有效期短，一旦汽窜，产量急剧降低并再也难以恢复，蒸汽驱开发效果明显变差。 存在窜流通道的油藏，不适宜采用蒸汽驱开采。,86,五、蒸汽驱采油技术,蒸汽吞吐开采中回采水率的大小,吞吐开采中，回采水率大小对蒸汽驱效果有较大影响。模拟研究结果表明，回采水率低，地下存水量大，近井地带含水饱和度高，转驱后，注汽井由于首先
42、加热存水，而损失一 定的热量，转驱初期，驱动前缘是较大的冷水带，粘性指进严重，很难实现有效的蒸汽驱开 采。对于采油井，由于驱替方式的改变，压力梯度增大，在驱替过程中，近井地带存水的采出，含水大幅度上升，产油量下降，产量滑坡严重。产量恢复也较困难，蒸汽驱采收率低， 开发效果差。对比分析了不同回采水率条件下的蒸汽驱指标认为，适宜蒸汽驱开采的稠油油 藏，吞吐阶段回采水率应大于40%以上 。,87,五、蒸汽驱采油技术,蒸汽吞吐开采中回采水率的大小,稠油油藏转蒸汽驱开发之前，一般要经历吞吐开采阶段，吞吐开采中，油层压力下降， 如油藏具有较活跃的边底水，转蒸汽驱开采则较为困难。由曙光175块与单2块对比认
43、为，当边底水体积大于8倍油体体积以上时，这类油藏很难实施有效的蒸汽驱开发。,88,五、蒸汽驱采油技术,边底水能量的大小,稠油油藏转蒸汽驱开发之前，一般要经历吞吐开采阶段，吞吐开采中，油层压力下降， 如油藏具有较活跃的边底水，转蒸汽驱开采则较为困难。由曙光175块与单2块对比认为，当边底水体积大于8倍油体体积以上时，这类油藏很难实施有效的蒸汽驱开发。,89,一、前言二、稠油的定义、特点和分类三、水和水蒸气热物理性质四、蒸汽吞吐采油技术五、蒸汽驱采油技术六、热采新技术七、井筒降粘技术,90,1、蒸汽辅助重力泄油（SAGD）,SAGD （Steam-Assisted Gravity Drainage
44、）的原理为： 用蒸汽加热油层，凝结水和降粘后的稠油靠重力流入生产井，蒸汽不断扩展，稠油不断下泄，使得油层在接近于蒸汽温度下得到热量，粘度大幅度下降。,目前的2种布井方案：,一对水平井方案 直井注汽水平井采油方案,六、热采新技术,91,一对水平井方案,在油层厚度h内钻两口平行的水平井，上方为注汽井，下方为生产井,当注入蒸汽从上方的注汽井径向流入油层时，大部分蒸汽向油层上方扩展，蒸汽把原油驱出，形成扇形蒸汽腔。蒸汽把潜热传给周围的稠油而变成凝结水，与热的稠油（已变稀而易流动）一起在重力作用下沿蒸汽腔的界面向下流入下方的生产井。不断注入的蒸汽把蒸汽腔逐渐扩大，又与未被加热的稠油直接接触，重复上面的过
45、程。这样的加热和泄油过程发生在全部水平段L的长度上，所以加热面积和泄油面积都比直井注蒸汽大得多。但是这种方式要求上下两口水平井之间垂直距离为5-10m，这样油层厚度必须在10m以上,六、热采新技术,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为厚度不超过10米的井的替代方案。如果直井是现有的，则只需在直井下方钻一水平采油井即可。在水平采油井上方有若干口直井都作为注汽井，重力泄油进入下面的水平井。,六、热采新技术,93,SAGD一种改型SAGP,SAGD中的蒸汽腔向上扩展抵达上覆盖层时，蒸汽腔变成上图所示的形状。大量的蒸汽直接接触温度较低的上覆盖层，造成热量的巨大损失。为了减少至上
46、覆盖层的热损失，在注入蒸汽的同时注入一定量的不凝气体（如N2）让不凝气体进入蒸汽腔时在上覆盖层下形成隔热层，这种方式称为Steam And Gas Push，缩写为SAGP。,六、热采新技术,94,出砂冷采机理出砂形成蚯蚓洞网络，使油层孔隙度和渗透率大幅度提高（孔隙度可以从30提高到50以上；渗透率从2m2左右提高到数十至数百平方微米），极大改善油层渗流能力。稳定泡沫油流动使原油密度变低，改善流动能力,提高稠油携砂能力并保持蚯蚓洞稳定。油层大量出砂使油层本身强度降低，在上覆地层负荷作用下，油层发生压实作用，使孔隙压力升高，驱动能量增加。远距离边底水的作用可能提供一定的驱动能量。,2、稠油出砂冷
47、采技术,六、热采新技术,95,优点：开采成本低、具有一定产能、风险小。 适用于胶结疏松的稠油油藏。国外况场经验表明：日产：1040m3/d 成本：约4.5美元/bbl,缺点：采收率低：8 15； 生产的油砂处理费用高。,六、热采新技术,96,影响因素,1、油层胶结疏松，原油的高粘度将砂一起携带出来；,2、随着大量砂子的产出，油层中生出蚯蚓洞，使得孔隙度和渗透率大幅度提高；,3、原油中存在一定量的溶解气为原油流动提供了驱动能量，同时也能降低原油粘度；,4、溶解气与原油呈泡沫油状同时产出，可以保持蚯蚓洞稳定，并避免了地层原油脱气，延长稳定时间；,5、边底水的存在提供了部分驱动能量。,六、热采新技术
48、,97,影响因素,出砂的影响： 粘土与胶结物的含量高会减少砂粒的运移； 较低的原油粘度会减少油与砂粒之间的拖曳力，不利于砂的产出； 产出液含水高不利于油砂混合物一起产出； 油层压力下降速度越快越易出砂，并有利于泡沫油的形成。,六、热采新技术,98,影响因素,溶解气的影响： 随着压力的降低，形成了泡沫油。由于稠油中胶质、沥青质含量高，包裹气泡的油膜强度大，因此泡沫油可以长时间保持稳定。而且油层油流下降越快，泡沫油越稳定。这是出砂冷采需要大排量生产的主要原因之一。实际生产时，应尽量降低生产井井底压力，提高压降幅度和压降速度。,六、热采新技术,99,影响因素,边、底水，气顶等因素的影响： 油井应选在有大面积连续隔层的地方或远离边水的地方，防止蚯蚓洞形成后水的侵入； 若油层上部有水层，射孔应避开上部几米油层以防盖层破坏； 有底水时，应避射底部几米油层。,
