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1、稠油的定义与分类？稠油为什么那么稠？稠油是怎么形成的？稠油哪些开采技术？主主 要要 内内 容容第一节第一节 稠油概述稠油概述1.1 1.1 稠油资源概述稠油资源概述1.2 1.2 稠油定义及分类标准稠油定义及分类标准1.3 1.3 稠油的基本特征稠油的基本特征第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术2.1 2.1 蒸汽吞吐蒸汽吞吐2.2 2.2 蒸汽驱蒸汽驱2.3 2.3 火烧油层火烧油层2.4 2.4 SAGD第一节第一节 稠油概述稠油概述1.1 1.1 稠油资源概述稠油资源概述1.2 1.2 稠油定义及分类标准稠油定义及分类标准1.3 1.3 稠油的基本特征稠油的基本特征1.1 1.1 稠油
2、资源概述稠油资源概述 稠油资源潜力巨大，稠油资源潜力巨大，约占全球剩余石油资源的约占全球剩余石油资源的70%以上。全球以上。全球共有稠油盆地共有稠油盆地192个，地质储量个，地质储量约约为为4884108t。第一节第一节 稠油概述稠油概述 全球全球石油资源石油资源“西稠东稀西稠东稀”，绝大部分稠油资源集中在绝大部分稠油资源集中在10个主要个主要的含稠油盆地中。西半球拥有约的含稠油盆地中。西半球拥有约69.3%的稠油和约的稠油和约82%的天然沥青的天然沥青（东东委内瑞拉委内瑞拉盆地集中了全球约盆地集中了全球约90%的超稠油，储量高达的超稠油，储量高达1809108t，加拿大加拿大的艾的艾尔尔伯塔
3、省则集中了全球约伯塔省则集中了全球约81%的可采天然沥青的可采天然沥青）。第一节第一节 稠油概述稠油概述 中国稠油资源中国稠油资源丰富丰富，预计稠油资源约为，预计稠油资源约为226108t，天然沥青资源天然沥青资源的潜力更大的潜力更大，主要分布于东部的渤海湾盆地和西部的准噶尔盆地，主要分布于东部的渤海湾盆地和西部的准噶尔盆地。第一节第一节 稠油概述稠油概述第一节第一节 稠油概述稠油概述 2020年后我国石油年后我国石油消费量会达到消费量会达到5.63亿吨亿吨以上以上。2020-2030年石油年石油年产量预计为年产量预计为1.8亿吨亿吨，对外依存度将达对外依存度将达70%。稠油资源量大，动稠油资
4、源量大，动用程度低，在未来石油用程度低，在未来石油产量中占比会显著提高。产量中占比会显著提高。1.21.2、稠油定义及分类标准、稠油定义及分类标准 稠油，在国际上又被称为重油，是非常规石油的统称。不同的国稠油，在国际上又被称为重油，是非常规石油的统称。不同的国家有自己的习惯用法，如家有自己的习惯用法，如加拿大将重油和天然沥青统称为油砂加拿大将重油和天然沥青统称为油砂；我国；我国则习惯将重油称为稠油，根据稠油的粘度，将其分为普通稠油、特稠则习惯将重油称为稠油，根据稠油的粘度，将其分为普通稠油、特稠油、超稠油油、超稠油；石油地质界将其称为重质油，将天然沥青称为焦油砂或；石油地质界将其称为重质油，将
5、天然沥青称为焦油砂或油砂，将重油及油砂分开研究。油砂，将重油及油砂分开研究。稠油分类稠油分类主要指标主要指标(粘度粘度/mPas)辅助指标辅助指标(相对密度，相对密度，)名称名称级别级别普通稠油普通稠油I-1I-250100100100000.920特稠油特稠油10000500000.950超稠油超稠油(天然沥青天然沥青)500000.980第一节第一节 稠油概述稠油概述1.31.3、稠油的基本特征、稠油的基本特征1 1、稠油的组成物性、稠油的组成物性由轻质组分（由轻质组分（饱和烃、芳香烃）饱和烃、芳香烃）和重质组分和重质组分（胶质、沥青（胶质、沥青质）质）组成。组成。稠油重质组分多，轻质组分
6、少；稠油重质组分多，轻质组分少；稠油中的稠油中的S、O、N等原子含量较多；等原子含量较多；稠油金属元素含量较多；稠油金属元素含量较多；稠油因重质组分含量高导致密度较大；稠油因重质组分含量高导致密度较大；稠油含蜡量较低，凝固点一般较低。稠油含蜡量较低，凝固点一般较低。第一节第一节 稠油概述稠油概述石油胶体模型石油胶体模型分散相是以沥青质分散相是以沥青质为核心，以附于胶为核心，以附于胶质溶剂化层而构成质溶剂化层而构成的胶束。的胶束。分散介质主要由轻分散介质主要由轻质组分和部分胶质质组分和部分胶质组成。组成。第一节第一节 稠油概述稠油概述 胶质和沥青质的结构相似，均由多个胶质和沥青质的结构相似，均由
7、多个带有烷基侧链的多环芳烃片带有烷基侧链的多环芳烃片层层缔合而成。缔合而成。稠油重质组分结构模型稠油重质组分结构模型 第一节第一节 稠油概述稠油概述2 2、稠油的热特性、稠油的热特性稠油粘度的温敏特性稠油粘度的温敏特性 通常稠油温度升高通常稠油温度升高10，其粘度会降低一半（热采法开采稠，其粘度会降低一半（热采法开采稠油的关键依据）。油的关键依据）。稠油的蒸馏特性稠油的蒸馏特性 即当温度升高到或大于初馏点（原油开始气化时的最低温度）即当温度升高到或大于初馏点（原油开始气化时的最低温度）时，原油中的轻质组分分离为气相，而重质组分仍保持为液相。时，原油中的轻质组分分离为气相，而重质组分仍保持为液相
8、。在有蒸汽存在时，相同温度下馏出的气相量将大大增加（蒸汽驱在有蒸汽存在时，相同温度下馏出的气相量将大大增加（蒸汽驱提高稠油采收率的重要机理之一）。提高稠油采收率的重要机理之一）。第一节第一节 稠油概述稠油概述稠油的热裂解特性稠油的热裂解特性 指当温度升高到一定程度以后，稠油中的重质组分将裂解成指当温度升高到一定程度以后，稠油中的重质组分将裂解成焦炭和轻质组分（甲烷、乙烷、丙烷等气体及轻质油）。热裂解焦炭和轻质组分（甲烷、乙烷、丙烷等气体及轻质油）。热裂解生成的轻质组分可改善驱油效果。生成的轻质组分可改善驱油效果。稠油的热膨胀特性稠油的热膨胀特性 稠油热采过程中，油层温度大幅度上升，升高到稠油热
9、采过程中，油层温度大幅度上升，升高到200以上以上后，原油、水及岩石体积受热膨胀，将产生显著地驱油效果。后，原油、水及岩石体积受热膨胀，将产生显著地驱油效果。第一节第一节 稠油概述稠油概述 稠油根据其原始来源的不同可分为原生和次生两类。目前发稠油根据其原始来源的不同可分为原生和次生两类。目前发现的现的绝大部分稠油都是次生成因绝大部分稠油都是次生成因的。次生稠油是指在原油的运移的。次生稠油是指在原油的运移和储存过程中经过和储存过程中经过稠变作用稠变作用发生了次生变化，从而变稠的原油。发生了次生变化，从而变稠的原油。稠变作用：稠变作用：蒸发分馏作用蒸发分馏作用生物降解生物降解作用作用边缘边缘氧化氧
10、化作用作用水洗稠变作用水洗稠变作用第一节第一节 稠油概述稠油概述 总的来说，稠变作用就是原油中轻质组分总的来说，稠变作用就是原油中轻质组分在在漫长时期漫长时期里里因上因上述作用机制而损失，导致重质组分含量增高，原油变稠。述作用机制而损失，导致重质组分含量增高，原油变稠。3 3、稠油成因、稠油成因4 4、稠油油藏分布特点、稠油油藏分布特点在纵向上一般分布在盆地的上部构造层或上覆较年轻地层中；在纵向上一般分布在盆地的上部构造层或上覆较年轻地层中；稠油油藏通常埋深小于稠油油藏通常埋深小于2000m，随着埋深变浅，逐渐趋近地表，随着埋深变浅，逐渐趋近地表，原油生物降解程度增强。原油生物降解程度增强。在
11、平面上稠油油藏分布受盆地不同构造部位控制；在平面上稠油油藏分布受盆地不同构造部位控制；如在断陷盆地中，凹陷边缘潜伏隆起倾没部位分布批覆背斜稠如在断陷盆地中，凹陷边缘潜伏隆起倾没部位分布批覆背斜稠油油藏，在陡坡带分布地层超覆稠油油藏等。油油藏，在陡坡带分布地层超覆稠油油藏等。稠油油藏与常规油藏具有一定共生关系。稠油油藏与常规油藏具有一定共生关系。由凹陷向边缘，常规油藏渐变为稠油油藏；由深至浅，常规油由凹陷向边缘，常规油藏渐变为稠油油藏；由深至浅，常规油藏变为稠油油藏。藏变为稠油油藏。第一节第一节 稠油概述稠油概述5 5、中国稠油油藏基本特征、中国稠油油藏基本特征1 1、油藏类型较多；、油藏类型较
12、多；2 2、油藏埋藏较、油藏埋藏较深深；3 3、储集层以粗碎屑岩为主，砂岩体类型多，油层、储集层以粗碎屑岩为主，砂岩体类型多，油层胶结疏松胶结疏松；4 4、储层物性较好，具有、储层物性较好，具有高孔隙度、高渗透率高孔隙度、高渗透率的特点，但储的特点，但储 集层非均质较严重；集层非均质较严重；5 5、含、含油饱和度较低油饱和度较低，一般在，一般在60-70%；6 6、油水系统较为复杂，大多具有边底水；、油水系统较为复杂，大多具有边底水；7 7、原油、原油含气量少、饱和压力低含气量少、饱和压力低。第一节第一节 稠油概述稠油概述第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术2.1 2.1 蒸汽吞吐蒸汽吞吐2
13、.2 2.2 蒸汽驱蒸汽驱2.3 2.3 火烧油层火烧油层2.4 2.4 SAGD方法方法机理机理特点（优、缺点）特点（优、缺点）热力开采技术热力开采技术提高油层和井筒温提高油层和井筒温度，降低稠油粘度度，降低稠油粘度普遍采用，对于粘度较大的普遍采用，对于粘度较大的特超稠油效果十分有限特超稠油效果十分有限物理开采技术物理开采技术物理原理物理原理(超声波、电磁超声波、电磁)理论上可行理论上可行,但由于成本和其它方但由于成本和其它方面的原因面的原因,还没有用于工业化生产还没有用于工业化生产 化学开采技术化学开采技术乳化降粘乳化降粘油溶性降粘油溶性降粘工艺简单、成本低；对汽窜、油藏工艺简单、成本低；
14、对汽窜、油藏比较薄的油层有好的效果，且有利比较薄的油层有好的效果，且有利于储运和集输，降粘剂普适性不强于储运和集输，降粘剂普适性不强生物开采技术生物开采技术利用微生物的菌蚀利用微生物的菌蚀作用，使稠油降解作用，使稠油降解井过深、地温过高油藏不能适用，井过深、地温过高油藏不能适用，并且并且菌种的培养和筛选较困难菌种的培养和筛选较困难稠油开采方法稠油开采方法第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术国内外稠油开采技术应用现状国内外稠油开采技术应用现状第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术2.12.1、蒸气吞吐、蒸气吞吐 过程：过程：向油层注入一定量的向油层注入一定量的高温高温蒸汽蒸汽，关井关井焖焖一段
15、时间一段时间，待蒸待蒸 汽的热汽的热量量向油层扩散后，再开井投产。向油层扩散后，再开井投产。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术蒸汽带热水带冷油带注汽焖井产油蒸汽吞吐一周期示意图蒸汽吞吐一周期示意图生产过程：生产过程：第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术1 1、基本概念、基本概念吞吐周期吞吐周期指蒸汽吞吐生产阶段，从注汽开始到指蒸汽吞吐生产阶段，从注汽开始到焖焖井、开井、开井井生产直到极生产直到极 限产量关井为止的全过程。限产量关井为止的全过程。蒸汽干度蒸汽干度指湿蒸汽气相质量与湿蒸汽总质量指湿蒸汽气相质量与湿蒸汽总质量(气相十液相气相十液相)的比值。它的比值。它 是衡量蒸汽质量的重要指标
16、。是衡量蒸汽质量的重要指标。油汽比油汽比 指采油量与注汽量指采油量与注汽量(水当量水当量)之比，即每吨注汽量的采油量。之比，即每吨注汽量的采油量。它是评价注蒸汽开采效果及经济效益的重要指标。它是评价注蒸汽开采效果及经济效益的重要指标。净产油量净产油量指采出油量与燃油消耗量之差。指采出油量与燃油消耗量之差。采注比采注比 指指采出液量与注入汽量采出液量与注入汽量(水当量水当量)的比值。的比值。回采水率回采水率指采出水量与注入汽量指采出水量与注入汽量(水当量水当量)的比值。的比值。纯总厚度比纯总厚度比指开采层段的有效厚度与开采层段的总厚度之比。它是评指开采层段的有效厚度与开采层段的总厚度之比。它是评
17、 价价油油藏能否进行蒸汽吞吐，特别是蒸汽驱的重要参数。藏能否进行蒸汽吞吐，特别是蒸汽驱的重要参数。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术 2 2、生产过程、生产过程（1 1）注汽阶段）注汽阶段 将将设计的蒸汽注入到油层中去，设计的蒸汽注入到油层中去，注汽时间一般为注汽时间一般为1-31-3周周。（2 2）焖井阶段）焖井阶段 将蒸汽井关闭焖将蒸汽井关闭焖井井，以便注入热量持续向井筒周围扩散，以便注入热量持续向井筒周围扩散，加热加热 油层油层，降低原油粘降低原油粘度度。一般来说，。一般来说，焖井时间为焖井时间为2-72-7天天。（3 3）采油阶段采油阶段 当当焖焖井到一定时间后开井到一定时间后开井
18、生产，井生产，当产量降低到经济极限产量时当产量降低到经济极限产量时，停，停 止采油进入下一周期的注汽。止采油进入下一周期的注汽。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术3 3、采油机理、采油机理（1 1）降低原油粘度降低原油粘度，改善，改善流流度比度比。（2 2）对于油层压力高的油层，）对于油层压力高的油层，油层的弹性能量油层的弹性能量在加热油层后也充分释放在加热油层后也充分释放 出出来，成为来，成为驱油驱油能量。能量。（3 3）厚油层，热原油流向井底时，除油层压力驱动外，）厚油层，热原油流向井底时，除油层压力驱动外，重力驱动重力驱动也是一也是一 种种增产机理增产机理。（4 4）当油井注汽后回采
19、时，随着蒸汽加热的原油及蒸汽凝结水在较大的）当油井注汽后回采时，随着蒸汽加热的原油及蒸汽凝结水在较大的 生生产压差下采出，大量热能产压差下采出，大量热能被带走，但被带走，但加热带附近的冷原油将以极加热带附近的冷原油将以极 低的流速流向近井地带，补充入降压地加热带低的流速流向近井地带，补充入降压地加热带。（5 5）地层的压实作用，地层的压实作用，委内瑞拉马拉开湖岸重油区，由于地层压实，产委内瑞拉马拉开湖岸重油区，由于地层压实，产 油区地面沉降达油区地面沉降达20m20m30m30m。据研究，地层压实作用产生的驱出油量。据研究，地层压实作用产生的驱出油量 高达高达15%15%左右。左右。第二节第二
20、节 稠油开采技术稠油开采技术（6 6）蒸汽吞吐过程中的）蒸汽吞吐过程中的油层解堵作用油层解堵作用。（7 7）注入油层的蒸汽回采时具有一定的驱动作用，）注入油层的蒸汽回采时具有一定的驱动作用，分布在蒸汽加热带分布在蒸汽加热带 的的部分高压凝结热水由于突然降压闪蒸为蒸汽部分高压凝结热水由于突然降压闪蒸为蒸汽，膨胀驱动。，膨胀驱动。（8 8）高温下）高温下原油裂解，粘度降低原油裂解，粘度降低，油层中的原油在高温蒸汽下油层中的原油在高温蒸汽下发生一定发生一定 程度的裂解，使原油轻馏分增多，粘度有所降低。程度的裂解，使原油轻馏分增多，粘度有所降低。（9 9）油层加热后，）油层加热后，砂粒表面砂粒表面的沥
21、青胶质极性油膜破坏，润湿性改变，的沥青胶质极性油膜破坏，润湿性改变，由亲由亲 油变为亲水油变为亲水。在同样水饱和度条件下，。在同样水饱和度条件下，油相渗透率增加油相渗透率增加，水相渗透率，水相渗透率 降低，束缚水饱和度增加降低，束缚水饱和度增加，增加了流向井筒的可动油增加了流向井筒的可动油。(10)(10)有边水的稠油油藏，在蒸汽吞吐过程中，随着油层压力下降，有边水的稠油油藏，在蒸汽吞吐过程中，随着油层压力下降，边水向边水向 开发区推进开发区推进。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术4 4、开采特征、开采特征（1 1）采油速度高，采收率较低采油速度高，采收率较低，目前稠油油藏蒸汽吞吐开采年采
22、油速目前稠油油藏蒸汽吞吐开采年采油速 度约为度约为2一一6，吞吐采收率一般为，吞吐采收率一般为15一一20；（2 2）周期）周期峰值产量高，递减快峰值产量高，递减快，随着吞吐周期增加，日产油量及油汽，随着吞吐周期增加，日产油量及油汽 比迅速下降；比迅速下降；（3 3）同一周期内，初期含水高、下降快，随着周期数增加，）同一周期内，初期含水高、下降快，随着周期数增加，综合含水综合含水 上升快；上升快；（4 4）周期产油量及油汽比随着）周期产油量及油汽比随着油层厚度油层厚度增加而增加。增加而增加。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术5 5、影响开采效果的因素、影响开采效果的因素（1 1）油层厚度）
23、油层厚度 油层越厚，效果越好。油层越厚，效果越好。蒸汽吞吐开采的油层厚度下限是蒸汽吞吐开采的油层厚度下限是5m5m。（2 2）油层渗透率）油层渗透率 油层渗透率高，油层吸汽、产液能力就强，蒸汽吞吐效果就好。油层渗透率高，油层吸汽、产液能力就强，蒸汽吞吐效果就好。（3 3）原油粘度）原油粘度 在蒸汽温度下，原油粘度愈低，蒸汽吞吐效果愈好。在蒸汽温度下，原油粘度愈低，蒸汽吞吐效果愈好。（4 4）蒸汽干度）蒸汽干度 蒸汽干度蒸汽干度越高，蒸汽吞吐效果愈好。越高，蒸汽吞吐效果愈好。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术（5 5）注汽速度）注汽速度 注汽速度过低，地面、井筒及地层热损失大，降低蒸汽干度；
24、注汽注汽速度过低，地面、井筒及地层热损失大，降低蒸汽干度；注汽 速度过高，注汽压力升高，容易压破油层，形成汽窜。一个速度过高，注汽压力升高，容易压破油层，形成汽窜。一个具体油具体油 藏需要合理的注汽速度藏需要合理的注汽速度。（6 6）周期注汽量）周期注汽量 注汽量过低，达不到加热油层的目的，注汽量过高，会将井筒附近注汽量过低，达不到加热油层的目的，注汽量过高，会将井筒附近 的原油驱向远处，不利于吞吐采油。的原油驱向远处，不利于吞吐采油。特定的油藏条件需要合理的周特定的油藏条件需要合理的周 期注汽量期注汽量。在油层物性参数确定的条件下，在油层物性参数确定的条件下，各因素影响次序各因素影响次序:井
25、底干度井底干度 周期注汽量周期注汽量 注汽速度注汽速度。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术6.6.技术评价指标技术评价指标（1 1）周期产油量周期产油量及吞吐及吞吐阶段累积采油量阶段累积采油量；（2 2）周期油汽比周期油汽比及吞吐及吞吐阶段累积油汽比阶段累积油汽比；（3 3）油汽比油汽比定义为采出油量与注入蒸汽量（水当量）之比，即每注一定义为采出油量与注入蒸汽量（水当量）之比，即每注一 吨蒸汽的采油量。通常每烧一吨原油作燃料，可生产吨蒸汽的采油量。通常每烧一吨原油作燃料，可生产15m15m3 3蒸汽；蒸汽；（4 4）采油速度采油速度，年采油量占开发区动用地质储量百分数；，年采油量占开发区动
26、用地质储量百分数；（5 5）周期回采水率周期回采水率及吞吐阶段回采水率。回采水率定义为采出水量占及吞吐阶段回采水率。回采水率定义为采出水量占 注入蒸汽的水当量百分数；注入蒸汽的水当量百分数；（6 6）原油）原油生产成本生产成本；（7 7）阶段原油采收率阶段原油采收率，阶段累积产量占动用区块地质储量的百分数；，阶段累积产量占动用区块地质储量的百分数；（8 8）油井生产时率及油井利用率油井生产时率及油井利用率，按开发区计算；，按开发区计算；（9 9）阶段油层压力下降程度阶段油层压力下降程度。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术30 蒸汽吞吐井普遍采用，蒸汽吞吐井普遍采用，实现不动管实现不动管柱注
27、汽、转抽，油管既作为生产管柱，柱注汽、转抽，油管既作为生产管柱，又作为注汽通道，避免了频繁作业对稠又作为注汽通道，避免了频繁作业对稠油储层的冷伤害，减少了热损失，延长油储层的冷伤害，减少了热损失，延长了油井的生产周期。了油井的生产周期。油层油层抽稠泵抽稠泵油层油层蒸汽蒸汽抽油杆抽油杆不动管柱转抽技术不动管柱转抽技术7 7、配套工艺技术、配套工艺技术第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术8 8、蒸汽吞吐蒸汽吞吐复合式复合式开采开采（1）蒸汽吞吐）蒸汽吞吐+降粘剂降粘剂（2）蒸汽吞吐）蒸汽吞吐+CO2（3）蒸汽吞吐）蒸汽吞吐+CO2+表活剂表活剂（4）蒸汽吞吐）蒸汽吞吐+水平井水平井（5）蒸汽吞吐
28、）蒸汽吞吐+水平井水平井+CO2（6）蒸汽吞吐）蒸汽吞吐+水平井水平井+CO2+降粘剂降粘剂HDCS（7）蒸汽吞吐）蒸汽吞吐+水平井水平井+N2+降粘剂降粘剂HDNS（8）蒸汽吞吐）蒸汽吞吐+非凝析气体非凝析气体+耐高温起泡剂耐高温起泡剂第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术油藏地质参数油藏地质参数一等一等二等二等12345原油粘度，原油粘度，mPas501000050000100000100000.92000.95000.98000.92000.9200油层深度油层深度150160010005001600180010101010510纯纯/总比总比0.40.40.40.40.4孔隙孔隙度度0
29、.200.200.200.200.20原始含油饱和度原始含油饱和度0.500.500.500.500.50孔隙度孔隙度含油饱和度含油饱和度1.01.01.01.01.0储量系数储量系数，103t/(km2m)101010107渗透率渗透率，10-3m m2 2 200200200200200指油层条件下原油粘度，其余为脱气原油粘度指油层条件下原油粘度，其余为脱气原油粘度。9 9、我国稠油蒸汽吞吐开采油藏筛选标准我国稠油蒸汽吞吐开采油藏筛选标准第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术33配套抽稠泵，可实现配套抽稠泵，可实现提光杆注汽，放喷，放下提光杆注汽，放喷，放下光杆转抽，减少了作业环光杆转抽，
30、减少了作业环节，提高了热利用率。节，提高了热利用率。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术2.22.2、蒸汽驱、蒸汽驱过程：不同于蒸汽吞吐，蒸汽驱采油原理类似于水驱，即蒸汽从注汽井过程：不同于蒸汽吞吐，蒸汽驱采油原理类似于水驱，即蒸汽从注汽井中注入，原油从采油井中采出。中注入，原油从采油井中采出。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术35蒸汽带热水带冷油带注汽井生产井生产井生产过程：生产过程：第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术温度场分布温度场分布第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术1 1、采油机理、采油机理(1)(1)通过注入高温高干度蒸汽通过注入高温高干度蒸汽加热油层，降低原油粘度加热
31、油层，降低原油粘度，增加，增加 原油流动性。原油流动性。(2)(2)裂解蒸馏裂解蒸馏得到的轻质组分得到的轻质组分(轻质油和气体轻质油和气体)来来稀释稀释原油，降原油，降 低原油粘度。低原油粘度。(3)(3)温度升高，原油、水及岩石发生温度升高，原油、水及岩石发生膨胀膨胀，为驱动提供能量。，为驱动提供能量。(4)(4)温度升高，岩石亲水性增强，温度升高，岩石亲水性增强，束缚水饱和度升高，残余油束缚水饱和度升高，残余油 饱和度降低饱和度降低。(5)(5)温度升高，温度升高，水相相对渗透率降低，油相相对渗透率增加水相相对渗透率降低，油相相对渗透率增加。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术2 2、蒸
32、汽吞吐转汽驱条件及时机、蒸汽吞吐转汽驱条件及时机 (1)(1)蒸汽吞吐转汽驱的条件蒸汽吞吐转汽驱的条件 1)1)蒸汽驱的蒸汽驱的起始含油饱和度要高起始含油饱和度要高；2)2)注采井间要注采井间要形成热连通，但不能出现汽窜形成热连通，但不能出现汽窜；3)3)地层压力应有所下降地层压力应有所下降。(2)(2)蒸汽吞吐转汽驱的合理时机蒸汽吞吐转汽驱的合理时机 1 1）对于）对于普通稠油普通稠油，蒸汽吞吐的目的是降低油层压力，清除井筒附近，蒸汽吞吐的目的是降低油层压力，清除井筒附近 污染，为蒸汽驱作准备，这类油藏主要靠蒸汽驱采油，吞吐转汽污染，为蒸汽驱作准备，这类油藏主要靠蒸汽驱采油，吞吐转汽 驱的时
33、间驱的时间宜早宜早；2 2）对于）对于特超稠油特超稠油油藏，吞吐转汽驱时机的油藏，吞吐转汽驱时机的选择应根据井网、井距，选择应根据井网、井距，考虑注蒸汽开采全过程考虑注蒸汽开采全过程(蒸汽吞吐十蒸汽驱蒸汽吞吐十蒸汽驱)的采收率和油汽比的采收率和油汽比。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术3 3、注采参数对蒸汽驱效采的影响、注采参数对蒸汽驱效采的影响(1)(1)蒸汽干度蒸汽干度 蒸汽干度越高蒸汽干度越高，对稠油加热降粘效果越明显。，对稠油加热降粘效果越明显。(2)(2)注汽速度注汽速度 对于一个特定油藏，注汽速度要合理，过高会造成注汽压力过大，压破对于一个特定油藏，注汽速度要合理，过高会造成注
34、汽压力过大，压破 地层，引起汽窜，影响汽驱效果；过低会造成地面、井筒及地层热损失地层，引起汽窜，影响汽驱效果；过低会造成地面、井筒及地层热损失 大，导致井底及地层蒸汽干度低，而大，导致井底及地层蒸汽干度低，而合理的注汽速度与油层厚度、井网合理的注汽速度与油层厚度、井网 井距等因素有关井距等因素有关。(3)(3)采液速度采液速度 在确保蒸汽干度，优化注汽速度的条件下，各类稠油油藏蒸汽驱开采都在确保蒸汽干度，优化注汽速度的条件下，各类稠油油藏蒸汽驱开采都 存在存在一个最低采液速度和合理采液速度一个最低采液速度和合理采液速度，只有达到最低采液速度以上，只有达到最低采液速度以上，才能实现有效蒸汽驱。才
35、能实现有效蒸汽驱。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术4.4.常见问题常见问题(1)(1)汽窜汽窜 指从注汽井注入的蒸汽，以蒸汽或高温热水闪蒸后从邻近生产井指从注汽井注入的蒸汽，以蒸汽或高温热水闪蒸后从邻近生产井 中产出，汽窜常常导致生产井井口温度及产液，特别是产水量急中产出，汽窜常常导致生产井井口温度及产液，特别是产水量急 剧上升，有时含水率达到剧上升，有时含水率达到100%100%，井口出液温度达到，井口出液温度达到l00l00以上，以上，产油量明显下降。产油量明显下降。解决措施解决措施:1)1)降低注汽速度降低注汽速度 2)2)关闭汽窜井关闭汽窜井 3)3)封堵汽窜通道封堵汽窜通道 4
36、)4)间歇汽驱间歇汽驱第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术(2)(2)油井汽驱见效差异大油井汽驱见效差异大 由于受油层非均质性的影响，蒸汽吞吐转汽驱后，有些油井见到汽驱由于受油层非均质性的影响，蒸汽吞吐转汽驱后，有些油井见到汽驱 反应的时间短，汽驱效果好，而有些油井转汽驱后较长时间都见不到反应的时间短，汽驱效果好，而有些油井转汽驱后较长时间都见不到 汽驱反应。汽驱反应。(3)(3)出砂严重出砂严重 稠油油藏储层胶结疏松，经常因油井出砂严重，致使井下泵堵塞，地稠油油藏储层胶结疏松，经常因油井出砂严重，致使井下泵堵塞，地 面设备受到损坏，油井不能正常生产。通常采用井下防砂和地面大罐面设备受到损坏
37、，油井不能正常生产。通常采用井下防砂和地面大罐 沉降除砂的办法，目前国内井下防砂工艺主要有绕丝筛管砾石充填防沉降除砂的办法，目前国内井下防砂工艺主要有绕丝筛管砾石充填防 砂技术、不锈钢金属棉防砂技术和烧结成型微孔筛管防砂技术。砂技术、不锈钢金属棉防砂技术和烧结成型微孔筛管防砂技术。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术5.5.注汽工艺技术注汽工艺技术(1)(1)高温注汽、采油两用井口高温注汽、采油两用井口 对于井口而言，除了满足耐高温、耐高压的要求外，还要具有既能对于井口而言，除了满足耐高温、耐高压的要求外，还要具有既能 注蒸汽，又能采油的技术功能。注蒸汽，又能采油的技术功能。如如KR21-3
38、70型高温注汽、采油两用井口技术指标：型高温注汽、采油两用井口技术指标：最大工作压力：最大工作压力：21MPa最高工作温度；最高工作温度；370强度试验压力：强度试验压力：42MPa第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术(2)(2)井筒隔热技术井筒隔热技术 注蒸汽开采过程中，采用井筒隔热技术的主要目的是降低井筒热损失，注蒸汽开采过程中，采用井筒隔热技术的主要目的是降低井筒热损失，提高井底蒸汽干度和注蒸汽开采效果，防止套管温度超过安全极限，避提高井底蒸汽干度和注蒸汽开采效果，防止套管温度超过安全极限，避 免套管热应力破坏。免套管热应力破坏。1)1)隔热油管隔热油管 隔热油管是将两个薄壁管套在一起
39、，内外管之间充填隔热材料隔热油管是将两个薄壁管套在一起，内外管之间充填隔热材料(如如超超 细玻璃棉、硅酸铝棉、珍珠岩粉细玻璃棉、硅酸铝棉、珍珠岩粉等）。等）。2)2)热采封隔器热采封隔器 它可以防止流体上窜到油套环形空间，保护套管，减少热损失，或者它可以防止流体上窜到油套环形空间，保护套管，减少热损失，或者 实现分注分采。包括实现分注分采。包括卡瓦式隔热封隔器和热敏封隔器卡瓦式隔热封隔器和热敏封隔器。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术3)3)隔热液隔热液 隔热液的工作原理是将隔热液注入油套环空，利用隔热液具有较低的隔热液的工作原理是将隔热液注入油套环空，利用隔热液具有较低的 视导热系数，达
40、到减少注汽过程中的井筒热损失和保护套管的目的。视导热系数，达到减少注汽过程中的井筒热损失和保护套管的目的。类型：类型：膨润土型和硅石粉型膨润土型和硅石粉型。特点：。特点：不受井径条件的严格限制。如有的井井径弯曲，套管变形，就不适合不受井径条件的严格限制。如有的井井径弯曲，套管变形，就不适合采用隔热油管而可以用隔热液。采用隔热油管而可以用隔热液。深井用隔热液，管柱轻，便于施工。深井用隔热液，管柱轻，便于施工。隔热液隔热均匀，有利于保护套管。隔热液隔热均匀，有利于保护套管。隔热液对井下工具设备可起到减少工作压差、冷却、润滑的作用。隔热液对井下工具设备可起到减少工作压差、冷却、润滑的作用。与隔热油管
41、配合使用，有利于实现深井注汽井的井筒隔热要求。与隔热油管配合使用，有利于实现深井注汽井的井筒隔热要求。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术(3)(3)分注选注技术分注选注技术我国稠油油藏多为多层油藏，纵向上非均质性十分严重，注汽时吸汽不我国稠油油藏多为多层油藏，纵向上非均质性十分严重，注汽时吸汽不均，蒸汽波及效率低，油层纵向动用程度差，为此，开发了分注选注新均，蒸汽波及效率低，油层纵向动用程度差，为此，开发了分注选注新工艺。工艺。1)1)全局密封封隔分注技术全局密封封隔分注技术 在密封的金属腔内装有扩张剂，扩张剂在注入蒸汽的高温下迅速汽化在密封的金属腔内装有扩张剂，扩张剂在注入蒸汽的高温下迅
42、速汽化 升压，内腔压力升高，使扩张体与套管内壁贴紧，实现自封的目的。升压，内腔压力升高，使扩张体与套管内壁贴紧，实现自封的目的。2)2)投球选注技术投球选注技术 耐高温堵球耐高温堵球(直径大于射孔孔眼直径大于射孔孔眼)随蒸汽进入油层，封堵吸汽能力强的随蒸汽进入油层，封堵吸汽能力强的 高渗透层，使其压力升高，达到中、低渗透层吸汽压力，使蒸汽注向高渗透层，使其压力升高，达到中、低渗透层吸汽压力，使蒸汽注向 中、低渗透层，从而达到调整吸汽剖面，封堵汽窜通道的目的。中、低渗透层，从而达到调整吸汽剖面，封堵汽窜通道的目的。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术6 6、开采条件及筛选标准、开采条件及筛选标
43、准(1)(1)原油粘度原油粘度 100000一一200000mPas(2)(2)油层深度油层深度 RIPED针对我国稠油针对我国稠油油油藏埋深进行了研究，结果表明，按现行技术，藏埋深进行了研究，结果表明，按现行技术，蒸汽驱的油层埋深应大于蒸汽驱的油层埋深应大于150m，而小于，而小于1400m。(3)(3)油层纯厚度、纯厚度与总厚度比值油层纯厚度、纯厚度与总厚度比值 实践经验表明：为确保蒸汽驱油汽比不小于实践经验表明：为确保蒸汽驱油汽比不小于0.15，目前技术条件下，目前技术条件下，蒸汽驱油层纯厚度应不小于蒸汽驱油层纯厚度应不小于l0m，而纯厚度与总厚度的比值大于而纯厚度与总厚度的比值大于0.
44、5，最，最好大于好大于0.7。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术(4)(4)孔隙度、含油饱和度及储量系数孔隙度、含油饱和度及储量系数 研究结果表明，对于研究结果表明，对于10m厚的油层，为确保蒸汽驱油汽比厚的油层，为确保蒸汽驱油汽比不小不小于于0.15，孔隙度大于孔隙度大于20，起始含油饱和度大于，起始含油饱和度大于50，即孔隙度与即孔隙度与含油饱和度的乘积大于含油饱和度的乘积大于0.1，储量系数大于，储量系数大于7104t(km2m)。(5)(5)渗透率渗透率 我国目前推荐的渗透率下限值为我国目前推荐的渗透率下限值为0.25m2。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术2.32.3、火烧油
45、层、火烧油层 又称火驱。它是利用油层本身的部分重质裂化产物作燃料，不断燃烧又称火驱。它是利用油层本身的部分重质裂化产物作燃料，不断燃烧生热，依靠热力、汽驱等多种综合作用，实现提高原油采收率的目的。生热，依靠热力、汽驱等多种综合作用，实现提高原油采收率的目的。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术1 1、采油机理、采油机理 通过适当井网，选择点火井，将空气或氧气注入油层，并用点火器将通过适当井网，选择点火井，将空气或氧气注入油层，并用点火器将油层点燃，然后继续向油层注入氧化剂油层点燃，然后继续向油层注入氧化剂(空气或氧气空气或氧气)助燃形成移动的燃烧助燃形成移动的燃烧前缘前缘(又称燃烧带又称燃烧
46、带)。燃烧带前方的燃烧带前方的原油受热降粘、蒸馏原油受热降粘、蒸馏；蒸馏的；蒸馏的轻质油、气和燃烧烟气驱轻质油、气和燃烧烟气驱动作用动作用；未被蒸馏的重质碳氢化合物的裂解产物；未被蒸馏的重质碳氢化合物的裂解产物焦炭作为燃料，使油层焦炭作为燃料，使油层燃烧不断蔓延扩大燃烧不断蔓延扩大；高温下；高温下地层束缚水、注入水及反应生成水形成高温蒸地层束缚水、注入水及反应生成水形成高温蒸汽汽，携带大量的热量传递给前方油层；从而形成一个多种驱动的复杂过程，携带大量的热量传递给前方油层；从而形成一个多种驱动的复杂过程，把原油驱向生产井。被烧掉的裂解残渣约占储量的把原油驱向生产井。被烧掉的裂解残渣约占储量的10
47、%15%。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术2 2、采油特点、采油特点（1 1）具有）具有注蒸汽、热水驱的作用注蒸汽、热水驱的作用，热利用率和驱油效率更高，同时由于蒸，热利用率和驱油效率更高，同时由于蒸 馏和裂解作用，提高了产物的轻质成分。馏和裂解作用，提高了产物的轻质成分。（2 2）具有）具有注汽、注水保持油层压力注汽、注水保持油层压力的特点，波及系数及洗油效率均较高。的特点，波及系数及洗油效率均较高。（3 3）具有）具有注二氧化碳和混相驱注二氧化碳和混相驱的性质，驱油效率更高，见效更快，且无须的性质，驱油效率更高，见效更快，且无须 专门制造各种介质及配套设备。专门制造各种介质及配套设备
48、。（4 4）适应范围广适应范围广，既可用于深层，既可用于深层(3500m)、薄层、薄层(75%)的水驱稀油油藏，又可用于稠油油藏；既可用于一、的水驱稀油油藏，又可用于稠油油藏；既可用于一、二次采油，又可用于三次采油，还被认为是开采残余油的重要方法。二次采油，又可用于三次采油，还被认为是开采残余油的重要方法。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术3.3.火烧油层方式火烧油层方式(1)(1)干式正向燃烧干式正向燃烧 注入气中不含水，注入气中不含水，点火是在注气井点火是在注气井进行，燃烧前缘从注气井向生产井方进行，燃烧前缘从注气井向生产井方 向移动，并从生产井采油。向移动，并从生产井采油。(2)(2
49、)反向燃烧反向燃烧 从注气井注气，从注气井注气，在生产井点火在生产井点火，使燃烧前缘逐渐从生产井推向注气井。，使燃烧前缘逐渐从生产井推向注气井。由于其燃烧前线移动方向与流体流动方向相反，故称为反向燃烧。由于其燃烧前线移动方向与流体流动方向相反，故称为反向燃烧。(3)(3)湿式正向燃烧湿式正向燃烧 正向燃烧和水驱相结合正向燃烧和水驱相结合。采用干式正向燃烧方法时，地下产生的总热量。采用干式正向燃烧方法时，地下产生的总热量 大部分存在于注气井和燃烧前缘之间，而湿式燃烧法可以利用水的高比大部分存在于注气井和燃烧前缘之间，而湿式燃烧法可以利用水的高比 热和高汽化潜热的特点，将这部分热量传送到燃烧带的前
50、面。热和高汽化潜热的特点，将这部分热量传送到燃烧带的前面。第二节第二节 稠油开采技术稠油开采技术4.4.点火方法点火方法(1)(1)自燃点火自燃点火 在正向燃烧过程中，在正向燃烧过程中，原油是自燃点火原油是自燃点火的。其过程如下：当向油层注入空的。其过程如下：当向油层注入空 气时，原油在油层下发生一定程度的氧化作用，并引起温度逐渐上升，气时，原油在油层下发生一定程度的氧化作用，并引起温度逐渐上升，温度升高后又加速了原油的氧化速度，从面导致温度进一步升高，这一温度升高后又加速了原油的氧化速度，从面导致温度进一步升高，这一 过程一直持续到原油自燃点火为止。过程一直持续到原油自燃点火为止。(2)(2