热采稠油开采理论与工艺技术
主讲人：蒋海岩中国石油大学(华东)石油工程学院
upcjhy@https://www.sodocs.net/doc/eb12576448.html,
2007中石油采油工程培训班——
u一、稠油及高凝油开采特征u二、稠油开采现状
u三、井筒降粘技术
u四、油层降粘开采
u稠油是沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油。
u通常把地面密度大于943kg/m3、地下粘度大于50Pa·s的原油叫稠油。因为稠油的密度大，也叫做重油。
è我国第一个年产上百万吨的稠油油田是辽
宁省高升油田。
稠油分类
粘度相对密度(20℃)普通Ⅰ50*～100*
>0.9000(<25)
稠油Ⅱ
100*～10000>0.9200(<22)特稠油10000～50000 >0.9500(<17)超稠油
>50000 >0.9800(<13)
基本不能流动油层条件下可以流动
流动较困难
(2)
稠油的粘度对温度敏感
某油井原油粘温曲线
稠油——
(1)粘度高、密度大、流动性差(3)稠油中轻质组分含量低，而胶质、沥青质含量高
高凝油是指蜡含量高、凝固点高的原油。凝固点：在一定条件下原油失去流动性时的最高温度。
通常把凝固点在40℃以上，含蜡量高的原油叫高凝油。辽宁省的沈阳油田是我国最大的高凝油田，其原油的最高凝固点达67℃。
u高凝油对温度也极为敏感，其粘温关系在ASTM坐标纸上呈三段折线式特怔，这是高凝油一个独特的性质。
n稠油
—粘度大、流动性差n高凝油
—凝固点高、在温度高于凝固点时呈稀
油
的特点，低于凝固点
才结蜡
n原油粘度高于2000mPa·s 抽油机无法抽取
稠油：
–油层降粘
–井筒降粘
高凝油：
–避免地层冷伤害
–井筒降粘
对策
u一、稠油及高凝油开采特征
u二、稠油开采现状
u三、井筒降粘技术
u四、油层降粘开采
Extra
Heavy and itumen 55%
Conventional Oil -30%
Heavy Oil
15%Conventional <100 cP Heavy Oil 100 –10000 cP Bitumen >10,000 cP
World Oil in Place
**注：数据来自SPE Distinguished Lecture Series –2002-2003
世界稠油资源量(2004年)常规石油和天然气0.8~1.0万亿原油当量桶的剩余储量，而稠油地质储量约6.3万亿桶。
世界主要稠油生产国稠油及沥青资源
探明地质储量（108m3）资源量（108m3）国家
稠油沥青稠油沥青美国165.4 35.6 （165.4）92.4 加拿大 5.65 2814 11.25 4001 委内瑞拉432.44 ——1905 ——前苏联 4 1211 135 2146.3 中国13 3 180
总计4684.09 8636.35
世界主要稠油生产国热采产量(104m3)
热采类别国家1988年1990年1992年1994年1996年1998年2000年2002年美国2643 2577 2634 2413 2434 2547.5 2423.7 2122.2
加拿大916 668 667 713 659.2 872 1083 477.7
特立达尼16.7 13.6 9.4 45.0 46.7 53.9 9.6 9.6
委内瑞拉2440 2216 1623 1878 1899 2197.7 1890.7 1890.7 注蒸汽
德国52.0 72.1 71.6 51.3 57.5 57.5 54.8
印尼377 841.6 1178 1538 1741 1798.9 1642.2 1392.7
哥伦比亚100.4 100.9 88.2 81.2 81.3 81.2 81.2 81.2
中国455.8 733.4 958.0 1126.5 1307 1283.2 1245.5 1314.2
前苏联203.1
美国37.9 35.3 27.3 14.6 26.0 27.7 16.1 13.8
加拿大47.2 39.3 47.5 36.3 36.3 36.3 36.3 36.2
火烧油层
委内瑞拉
前苏联25.7
印度 2.1 2.1 2.1
美国16.8 23.1 11.5 3.9 1.5 12.8 1.7 19.5
加拿大0.55 0.55 0.55 0.55 0.55
德国8.0 5.3 4.3 4.6 4.5 4.5 4.9
热水驱
荷兰
前苏联15.5
热采共计7103.8 7314.2 7322.5 8291.9 8294.55 8975.85 8491.8 7359.9
1998-2002世界稠油热采产量（前苏联地区除外）万立方米
19881990199219941996199820002002年
我国稠油沥青质含量低、胶质含量高、金属含量低，稠油粘度偏高，相对密度则较低。
在全国十二个盆地中发现七十多个重油油田，建立辽河、新疆、胜利、河南以及海洋油区五大开发生产区，稠油产量占全国原油总产量的20%，预测资源量达到198亿吨，其中最终可探明地质资源量为79.5亿吨。
n1982年第一批深井蒸汽吞吐试验成功，1992年稠油产量达到1000×104t
n1992-2002年连续多年保持在1000~1100×104t，包括部分冷采产量，保持在1300×104t水平
n辽河油区及克拉玛依油区，稠油年产量为1167×104t
从1992年起，全国稠油产量上升到1000×104t 以上，2002年达到1314.2×104t 。
839.9
941.21056.1
1139.1
1183.1
1298.2
1307.01292.91283.2
1277.41245.4
1334.61314.2
2004006008001000120014001990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
总产(万吨)
l多数区块已处在蒸汽吞吐中后期，吞吐开采效果已明显变差
?2001年稠油产量1167×104t，其中蒸汽驱产量仅100×104t
?绝大多数的稠油区块已进入高轮次吞吐阶段，油层天然能量已明显不足，导致周期产油量减少、油汽比降低、开采成本上升、经济效益变差
?因此，研究和试验经济有效的蒸汽吞吐开采接替技术，进一步提高原油采收率是目前稠油开发中丞待解决的技术难题
l浅层油藏蒸汽驱已获大规模应用，但中深层油藏蒸汽驱技术仍在试验阶段
?克拉玛依九区浅层油藏已投入汽驱500多个井
组，汽驱产量约92×104t，油汽比达0.2
?辽河油田稠油区块油藏深，目前主要以蒸汽
吞吐为主。蒸汽驱仅在齐40块先导试验成
功，离工业化应用还有一定的距离。由于种
种原因，多数区块都没有转入汽驱开采。
l急需研究与开发综合注蒸汽超稠油热采新技术?在辽河油田近几年的稠油产量中，主要依靠动用超稠油储量来弥补产量的递减、保持稳产
?2002年超稠油年产量已经达到230万吨，已占稠油总产量的28％
?但超稠油蒸汽吞吐周期生产短，稠油产量递减快，2－3年的时间就会进入高轮次阶段。因此，也面临着转换开采方式的问题
?辽河油田特油公司目前正在试验直井与水平井组合蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术
u一、稠油及高凝油开采特征u二、稠油开采现状
u三、井筒降粘技术
u四、油层降粘开采
稠油热采
稠油热采技术研究 姓名：张鑫 班级：油工084 学号：080201140424 2012年3月
摘要 石油资源存在于天然形成的油藏之中，其开采技术随油藏类型、原油特性不同而不同。稠油也称重油即高粘度重质原油，在油层中的粘度高，流动阻力大甚至不能流动，因而用常规的技术难以经济有效地开发稠油油田。最近10年我国采用注蒸汽热采技术有效地开发了一批稠油油田，打开了稠油开发的新局面。
稠油的基本定义 稠油是指在油层条件下原油粘度大于50mPa·s 或者在油层温度下脱气原油粘度大于100mPa·s、原油相对密度大于0.934（我国＞0.9200）的原油。我国一般采用稠油的定义，西方国家一般采用重油的定义，以原油重度（°API ）作为第一指标。原油重度与相对密度的换算关系为： 我国稠油的特点及稠油资源的分布 一、我国稠油的特点 （1）粘度高，而相对密度低（我国稠油胶质成分多，一般为20～40%，沥青含量少，一般为0～5%。）； （2）含硫较低，一般仅为0.5%左右； （3）轻质馏分少，300℃时轻质馏分约为10%； （4）金属钒（V ）、镍（Ni ）含量低。 二、我国稠油资源的分布及特点 我国目前已在12个盆地发现了70多个稠油油田。我国陆上稠油油藏多数为中新生代陆相沉积，少量为古生代的海相沉积，储层以碎屑岩为主，具有高孔隙、高渗透、胶结疏松的特征。重质油主要分布在盆地边缘斜坡带、凸起边缘或凹陷中断裂背斜带的浅层。陆相重质油由于受成熟度较低的影响，沥青含量低而胶质含量高。目前，稠油储量最多的是东北的辽河油区，其次是东部的胜利油区和西北的克拉玛依油区。 稠油的一般特性 1、胶质沥青质含量高、轻质馏分少。高粘度和高相对密度是稠油最主要的特性； 2、硫、氧、氮等杂原子含量较多。例如：美国、加拿大、委内瑞拉的重油中含硫量高达3%～5%； 3、稠油中含有较多的稀有金属，如：Ni 、V 、Fe 、Mo 等； 4、稠油中石蜡含量一般较低，但也有极少数“双高原油”； 5、同一稠油油藏中，原油性质在垂向油层的不同井段及平面上各井之间常常很大的差别；在同一油田或油区，原油性质相差更大。 稠油的热特性 1、稠油的粘温特性（是稠油热采的理论基础）； 2、稠油的蒸馏特性（蒸汽驱、火驱采油机理之一）； 当温度升高到泡点（原油开始汽化时的最低温度）时，原油中的轻质组分将分离为气相，重组分仍保持为液相； 3、稠油的热裂解特性（在火烧油层过程中表现的比在蒸汽驱过程中更加突出）； ) (244025005.1315.141F T API ?+??+=ρ
油田稠油热采技术
题目：油田稠油热采技术 班级：石油工程08-3班 姓名：张福泉 指导老师：张鉴益 完成日期：2011年4月07日
目录 摘要 (3) 前言 (4) 第一章热力采油 (5) §1.1热力采油简介 (5) §1.2国内外稠油热采技术发展现状 (6) §1.3 有关蒸汽吞吐与蒸汽驱的特点 (7) 第二章稠油热采工艺方法研究 (9) §2.1 注蒸汽井抽稠油工艺 (9) §2.2改善注蒸汽效果工艺措施 (15) §2.3 结论 (21)
摘要 随着世界对石油需求量不断增加，石油作为有限非再生能源，再发现较大储油田的机遇减少，已开发油田正在老化，未开采的油田多为稠油油田，这就迫使人们把注意力投向提高老油田采收率和稠油开发的技术。 本课题对稠油油田热采技术进行研究，用新技术新工艺等对油田的开发进行了方案设计与开发时间，从热力采油的定义、机理、方法，国内外稠油热采的发展现状，提出了本课题的任务与目的。针对稠油油田进行了热菜方案设计，主要是从蒸汽吞吐、蒸汽驱两个方面进行了方案设计，并在实践过程中，不断地堆开采技术与方案进行了改善，达到提高稠油油田开发的科学性和合理性，开县稠油油田的开发效果，降低生产成本，提高采收率和油气比的目的。 关键词：稠油；热采；工艺
前言 在我国东部的辽河、胜利等油田相继发现了多个较大型的深层稠油油田，这些稠油油田用常规方法试油试采较难过的工业油流，若利用现有技术进行注蒸汽热采，预计热利用率低、产能低、储量不集中，难以形成有规模的产能建设阵地。因此应探索和利用新技术、新工艺、新开发方式，建立难动又丑又开发新概念，才能经济有效地开采未动用的地下稠油资源。采用新的工艺技术来开发动用我国的稠油资源已成为中国石油工业发展的重大课题。 本课题就是针对稠油油田用常规方法试油试采较难过的工业油流、也有可能造成油田的幽静的巨大损失的具体情况，对稠油油藏的注蒸汽开采方法进行研究与方案设计。达到提高稠油油田开发的科学性和合理性，改善稠油油田的开发效果，降低生产成本，提高采收率和油气比的目的。
稠油热采开发技术政策研究
稠油热采开发技术政策研究 一、摘要 二、引言 三、研究方法 四、研究结果及其分析 五、讨论 六、结论 七、参考文献 八、附录 摘要 稠油注蒸汽热力采油具有投资高、技术难度大和经济风险大的特点。为此，对稠油油藏进行是否适合注蒸汽热采的评价筛选工作就显得十分重要。本文通过对影响热采效果的主要油藏地质参数进行热采适应性评价，并进行蒸汽参数优化且作出合理的预测从而确定注蒸汽热采工艺技术方案。 注蒸汽热采主要有两种开采方式：一是蒸汽吞吐方式（或称循环注蒸汽，二是蒸汽驱方式。 稠油热采技术是油田开发中多专业配套技术，它包括：油藏精细描述技术、油藏热采筛选和热采可行性评价技术、利用油藏物理模拟和数值模拟进行热采机理研究和油藏工程优化设计研究技术、热采井钻井完井技术、热采井防砂技术、稠油测井系列和解释技术、井筒注汽隔热技术、高温测试技术、热力开采条件下采油工艺和油层改造技术、高温条件下地面注、采、输技术，利用水平井热力开采稠油技术和稠油热采经济评价技术等。 一、研究内容及思路 稠油油藏注蒸汽开发的复杂性主要体现在如何充分利用热能。这就涉及到需要考虑影响热采效果的各种因素，针对稠油特殊性油藏如何能达到理想的开发效果，选择并设计与该地质条件相匹配的开发方案是至关重要的一方面，另一方
面再通过数值模拟对具体的开发方案作出合理的生产动态预测。稠油热采的主要方法有蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层、热水驱等。其中蒸汽吞吐作为一种相对简单和成熟的热采技术已广泛应用于稠油开采中，成为稠油开采的主要方法。目前我国稠油开发方式所占比重为蒸汽吞吐(约占78%)，蒸汽驱(约占10%)和常规水驱(12%)等。所以本文就蒸汽吞吐和蒸汽驱的可行性进行系统的研究。 1.影响热采效果的地质因素 1.1原油粘度和密度 原油粘度是最能反映稠油油藏特征的参数，对渗流状态的影响也很重要。由达西定律可知，流体通过多孔介质的流量大小与流体粘度成反比。根据稠油分类标准，稠油粘度是常规稀油粘度的几百倍到上千倍。一些超稠油（天然沥青）粘度粘温曲线p138)可以看出，原油粘度越高，加热使粘度降到同一可正常流动的粘度所需要的温度也越高。所以不论蒸汽吞吐还是蒸汽驱，原油粘度越高注蒸汽热采效果越差。 研究原油粘度对热采效果的影响时，还应对原油的流变特性进行分析。牛顿流体的粘度与剪切速率无关，而非牛顿塑性流体的粘度则随着剪切速率的变小而增大，且非牛顿流体在渗流过程中的粘度会大大高于地面测定条件下的粘度。当温度降到一定值后，原油可从牛顿流体变成非牛顿流体，这个流变特性转变对应的温度称“拐点温度”。“拐点温度”越低，反映出原油在较低温度下保持牛顿流体流动特征的性能越好，在蒸汽吞吐过程中，随着油层能量的消耗，日产能力逐步下降，油流在井筒内流速下降、井筒热损失率增加、井筒温度下降，“拐点温度”低的原油避免了比“拐点温度”高的原油更早的结束吞吐周期，使得吞吐效果更好。因此，在热采筛选过程中，除对原油粘度进行分类评价外，了解原油流变特征也是十分必要的。 1.2油层深度 油层深度增加对蒸汽热采不利。这是因为：一方面，油层越深，在注汽过程和采油过程中井筒热损失增加，热利用率减低、注入油层蒸汽干度降低乃至变成热水：另一方面，油层越深，对井下管具的质量和数量及井筒隔热技术的要求越高，这会大大增加生产费用而降低经济效益。一般原则是粘度越低、厚度越大的油藏，允许的油藏深度可大些，反之，油层埋深则浅些。
稠油热采工艺技术及发展方向
稠油热采工艺技术及发展方向 稠油就是粘度高、相对密度大的原油，国内叫“稠油”，国外叫“重油”。由于其流动性能差、甚至在油层条件下不能流动，因而采用常规开采方法很难经济有效地开发。从20世纪初开始，热力采油已逐渐成为开采这类原油的有效方法。稠油分布范围广，由于蕴藏有巨大的稠油资源量而被世界各产油国所重视，随着热力开采技术的发展，开采规模在逐步扩大，产量在不断增长，稠油热采在石油工业中已占有较重要的位置。 稠油中有胶质与沥青含量较高，轻质馏分很少。因而，随着胶质与沥青含量增高，稠油的密度与粘度也增加。但稠油的粘度对温度极其敏感，随温度增加，粘度急剧下降。 稠油油藏一般采用热力开采方法，对油层加热的方式可分为两类。一是把热流体注入油层，如注热水、蒸汽吞吐、蒸汽驱等；另一类是在油层内燃烧产生热量，称就地（层内）燃烧或火烧油层（火驱法）。 一、各项热采工艺简介 1. 热水驱 注热水是注热流体中最简便的方法，操作容易，与常现注水开采基本相同。注热水主要作用是增加油层驱动能量，降低原油粘度，减小流动阻力，改善流度比，提高波及系数，提高驱油效率。此外，原油热膨胀则有助于提高采收率，从而优于常规注水开发，与注蒸汽相比，其单位质量携载热焓低，井筒和油层的热损失大，开采效果较差。 2. 蒸汽吞吐 蒸汽吞吐是指向一口生产井短期内连续注入一定数量的蒸汽，然后关共（焖井）数天，使热量得以扩散，之后再开井生产。当油井日产油量降低到一定水平后，进行下一轮的注汽吞吐。一般情况下蒸汽吞吐后转为蒸汽驱开采。 3. 蒸汽驱 蒸汽驱是注热流体中广泛使用的一种方法。蒸汽驱是指按优选的开发系统——开发层系、井网（井口）、射孔层段等，由注入井连续向油层注入高温湿蒸汽，加热并驱替原油由生产井采出的开采方式。 4. 火烧油层 火烧油层是将空气或氧气由注入井注入油层，先将注入井油层点燃，使重烃不断燃烧产生热量，并驱替原油至采油井中被采出。按其开采机理有三种不同的