蒸汽吞吐技术

蒸汽吞吐技术蒸汽吞吐技术目目 录录蒸汽吞吐开采方法蒸汽吞吐开采方法蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐采油机理蒸汽吞吐采油机理稠油的定义及分类稠油的定义及分类蒸汽吞吐操作条件蒸汽吞吐操作条件蒸汽吞吐开采规律蒸汽吞吐开采规律 稠油稠油（重质原油）是指在原始油藏温（重质原油）是指在原始油藏温度下脱气原油粘度为度下脱气原油粘度为10010010000mPa10000mPa.s s或者或者在在15.615.6及大气压条件下密度为及大气压条件下密度为0.93400.93401.0000g/cm1.0000g/cm3 3。1、稠油的定义、稠油的定义中国稠油分类标准稠油分类稠油分类稠油分类稠油分类主要指标主要指标主要指标主要指标辅助指标辅助指标辅助指标辅助指标开采方式开采方式开采方式开采方式名称名称名称名称类别类别类别类别粘度，粘度，粘度，粘度，mPamPamPamPa s s s s相对密度相对密度相对密度相对密度(20),g/cm(20),g/cm(20),g/cm(20),g/cm3 3 3 3普通稠油普通稠油普通稠油普通稠油50505050(或或或或100)100)100)100)100001000010000100000.92000.92000.92000.9200亚亚亚亚类类类类1 1 1 150 50 50 50 150 150 150 150 0.92000.92000.92000.9200可以先注水可以先注水可以先注水可以先注水2 2 2 2150 150 150 150 100001000010000100000.92000.92000.92000.9200热热热热 采采采采特稠油特稠油特稠油特稠油10000100001000010000500005000050000500000.95000.95000.95000.9500热热热热 采采采采超稠油超稠油超稠油超稠油(天然沥青天然沥青天然沥青天然沥青)500005000050000500000.98000.98000.98000.9800热热热热 采采采采指油藏温度条件下粘度，无指油藏温度条件下粘度，无指油藏温度条件下粘度，无指油藏温度条件下粘度，无是指油层温度下脱气油粘度是指油层温度下脱气油粘度是指油层温度下脱气油粘度是指油层温度下脱气油粘度2、分类标准、分类标准3、稠油的一般特性和特点、稠油的一般特性和特点 稠油中胶质沥青质含量高，轻质馏分少；稠油中胶质沥青质含量高，轻质馏分少；稠油的粘度对温度敏感；稠油的粘度对温度敏感；稠油中杂原子含量高；稠油中杂原子含量高；稠油中含有较多的稀有金属；稠油中含有较多的稀有金属；稠油中含蜡低；稠油中含蜡低；同一油藏中原油性质差。同一油藏中原油性质差。目目 录录蒸汽吞吐开采方法蒸汽吞吐开采方法蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐采油机理蒸汽吞吐采油机理稠油的定义及分类稠油的定义及分类蒸汽吞吐操作条件蒸汽吞吐操作条件蒸汽吞吐开采规律蒸汽吞吐开采规律隔热油管隔热油管井下热胀补偿器井下热胀补偿器注汽封隔器注汽封隔器注汽封隔器注汽封隔器井下汽水分离器井下汽水分离器隔热油管隔热油管井下补偿器井下补偿器井下汽水分离器井下汽水分离器注汽封隔器注汽封隔器隔热油管隔热油管井下补偿器井下补偿器热采封隔器热采封隔器井下汽水分离器井下汽水分离器热采封隔器热采封隔器油油 层层蒸汽发生器蒸汽发生器蒸汽发生器蒸汽发生器井口补偿器井口补偿器加热带加热带蒸汽凝结带蒸汽凝结带蒸汽带蒸汽带 蒸蒸汽汽吞吞吐吐是是先先将将高高温温高高压压湿湿蒸蒸汽汽注注入入油油层层，对对油油井井周周围围油油层层加加热热降降粘粘，焖焖井井换换热后开井采油。热后开井采油。蒸汽吞吐蒸汽吞吐特点：具有周期性分四个阶段:注汽、焖井、放喷和生产注汽、焖井、放喷和生产注汽时，地层分为三个带：蒸汽带、热水带和冷水带蒸汽带、热水带和冷水带非稳定渗流：包括流体渗流、传热等过程蒸汽吞吐蒸汽吞吐传热机理：由于注入流体的运动引起的能量传递；在油层中由高温向低温的热传导；在注入流体与地层中原始流体之间，由于地层的渗透性引起的热对流热对流是主要传热机理，把蒸汽的热量传递给油层；热传导，油层的部分热量传递到顶底盖层。蒸汽吞吐蒸汽吞吐目目 录录前言前言稠油热力开采方法稠油热力开采方法热力采油筛选标准热力采油筛选标准蒸汽吞吐采油机理蒸汽吞吐采油机理稠油的定义及分类稠油的定义及分类蒸汽吞吐操作条件蒸汽吞吐操作条件前言前言蒸汽吞吐开采规律蒸汽吞吐开采规律1、加热降粘、加热降粘 向油层注入高温高压蒸汽，近井地带相当距离内的向油层注入高温高压蒸汽，近井地带相当距离内的地层温度升高，将油层及原油加热。注入油层的蒸汽优选进入地层温度升高，将油层及原油加热。注入油层的蒸汽优选进入高渗透带，然而由于蒸汽的密度很小，在重力作用下，蒸汽将高渗透带，然而由于蒸汽的密度很小，在重力作用下，蒸汽将向油层顶部超覆，油层加热并不均匀，但由于热对流和热传导向油层顶部超覆，油层加热并不均匀，但由于热对流和热传导作用，注入蒸汽量足够多时，加热范围逐渐扩展，蒸汽带的温作用，注入蒸汽量足够多时，加热范围逐渐扩展，蒸汽带的温度仍保持井底蒸汽温度度仍保持井底蒸汽温度TsTs（250250350350），蒸汽凝结带，即热），蒸汽凝结带，即热水带的温度水带的温度TwTw虽有所下降，但仍然很高。形成的加热带中的虽有所下降，但仍然很高。形成的加热带中的原原油粘度由几千到几万油粘度由几千到几万mPa.smPa.s降低至几个降低至几个mPa.smPa.s。这样，原油流向。这样，原油流向井底的阻力大大减小，井底的阻力大大减小，流动系数流动系数Kh/Kh/成几十倍的增加成几十倍的增加，油井，油井产量必然增加许多倍。产量必然增加许多倍。2、热膨胀作用、热膨胀作用 当当高高温温蒸蒸汽汽注注入入油油层层后后，加加热热后后的的原原油油产产生生膨膨胀胀，原原油油中中如如果果存存在在少少量量的的溶溶解解气气，也也将将从从原原油油中中逸逸出出，产产生生溶溶解解气气驱驱的的作作用用。同同时时油油藏藏中中的的流流体体和和岩岩石石骨骨架架产产生生热热膨膨胀胀作作用用，孔孔隙隙体体积积缩缩小小，流流体体体体积积增增大大，维维持持原原油油生生产产的的弹弹性性能能量量增增加加。原原油油的的热热膨膨胀胀程程度度主主要要取取决决于于原原油油的的组组分分组组成成，通通常常情情况况下下，轻轻质质原原油油的的热热膨胀系数大于重质原油膨胀系数大于重质原油。3、蒸汽蒸馏作用、蒸汽蒸馏作用 在在注注蒸蒸汽汽过过程程中中，原原油油和和水水的的汽汽化化压压力力随随温温度度升升高高而而升升高高，当当油油和和水水的的汽汽化化压压力力等等于于油油层层当当前前压压力力时时，原原油油中中的的轻轻质质组组分分汽汽化化成成气气相相，产产生生蒸蒸汽汽蒸蒸馏馏作作用用。蒸蒸馏馏作作用用的的存存在在对对稠稠油油开开采采产产生生的的有有利利影影响响主主要要表表现现在在：气气相相粘粘度度低低，流流动动阻阻力力小小，驱驱替替前前缘缘产产生生溶溶剂剂驱驱；岩岩石石盲盲端端孔孔隙隙中中的的轻轻质质组组分分将将转转移移到到连连通通孔孔隙隙中中，产产生自掺稀降粘作用。生自掺稀降粘作用。4、相对渗透率的变化、相对渗透率的变化 在在高高温温润润湿湿性性试试验验中中，普普遍遍的的规规律律是是随随着着温温度度的的升升高高，岩岩心心润润湿湿性性由由亲亲油油转转向向亲亲水水，由由弱弱亲亲水水转转向向强强亲亲水水。其其主主要要原原因因是是稠稠油油中中的的胶胶质质、沥沥青青质质等等极极性性物质含量较多。物质含量较多。5、乳化驱替、乳化驱替 在在蒸蒸汽汽驱驱过过程程中中，由由于于蒸蒸汽汽腔腔内内的的蒸蒸汽汽流流速速和和比比容容较较大大，同同时时蒸蒸汽汽腔腔前前缘缘的的蒸蒸汽汽由由于于冷冷凝凝并并释释放放热热量量，而而产产生生扰扰动动效效应应，发发生生乳乳化化作作用用，形形成成水水包包油油或或油油包包水水乳乳状状液液。在在非非均均质质油油层层中中，这这些些粘粘滞滞乳乳状状液液会会堵堵塞塞高高渗渗透透条条带带，降降低蒸汽在冷凝区的指进作用，提高波及体积。低蒸汽在冷凝区的指进作用，提高波及体积。6、重力泄油、重力泄油 由于汽液密度差异，在注蒸汽过程中由于汽液密度差异，在注蒸汽过程中形成超覆现象，油层纵向受热不均，但油形成超覆现象，油层纵向受热不均，但油藏的表现受热面积增加，油层的非驱替部藏的表现受热面积增加，油层的非驱替部分由于导热作用而得到加热，受热原油在分由于导热作用而得到加热，受热原油在重力作用下流到井底。重力泄油作用主要重力作用下流到井底。重力泄油作用主要发生在发生在单层厚度较大单层厚度较大的稠油油藏中。的稠油油藏中。目目 录录蒸汽吞吐开采方法蒸汽吞吐开采方法蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐采油机理蒸汽吞吐采油机理稠油的定义及分类稠油的定义及分类蒸汽吞吐操作条件蒸汽吞吐操作条件蒸汽吞吐开采规律蒸汽吞吐开采规律u 原原 油油 粘粘 度度u 油油 层层 有有 效效 厚厚 度度u 净净 总总 厚厚 度度 比比u 原原 始始 含含 油油 饱饱 和和 度度u 渗渗 透透 率率u 油油 层层 非非 均均 质质 性性u 边边 底底 水水 能能 量量蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准1 1）原油粘度）原油粘度高原油粘度：流动性差 泄油半径小 吞吐周期短 采油量少蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准2 2）油层有效厚度）油层有效厚度数值模拟计算不同区块热损失情况数值模拟计算不同区块热损失情况蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准油层有效厚度，m203243净总厚度比0.460.710.9总热损失，372414薄油层：热损失大 产量低 油汽比低厚油层：周期长 产量大 油汽比高3 3）净总厚度比）净总厚度比净总厚度比越小，热损失越大，吞吐效果越差经验认为：小于0.4时不适合吞吐开采蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准 4 4）原始含油饱和度）原始含油饱和度:原始含油饱和度降低，原始含油饱和度降低，蒸汽吞吐开采效果变差，峰值产量低。蒸汽吞吐开采效果变差，峰值产量低。这主要由两方面原因引起的：（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（约大一倍），使注入蒸汽的加热半径相对减小，最终也导致泄油半径减小，蒸汽吞吐开采效果交差。研究认为，蒸汽吞吐开采经济有效的原始含油饱和度应高于05。蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准5 5）油层渗透率）油层渗透率稠油油藏稠油油藏一般多为疏松的砂岩油藏，物性一般多为疏松的砂岩油藏，物性好，渗透率较高，有利于蒸汽吞吐开采。好，渗透率较高，有利于蒸汽吞吐开采。规律：规律：渗透率越高，油层流动系数越大，渗透率越高，油层流动系数越大，油层吸汽能力强，产油能力高，因而蒸汽油层吸汽能力强，产油能力高，因而蒸汽吞吐的开采效果好。吞吐的开采效果好。6 6）非均质性）非均质性蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准 油藏渗透率非均质性对蒸汽吞吐的开采油藏渗透率非均质性对蒸汽吞吐的开采效果影响较大。在油层中存在高渗透率层时，效果影响较大。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，吞吐效果较好不均，在蒸汽吞吐的初期，吞吐效果较好（因加热带扩大），但对后续的吞吐和蒸汽（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，从驱产生不利的影响，油层储量动用不均，从而影响整个油滚的开采效果。而影响整个油滚的开采效果。7 7）边底水）边底水蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准 边、底水的存在将会对稠油热采带来程边、底水的存在将会对稠油热采带来程度不同的影响，这种影响主要表现在边水侵度不同的影响，这种影响主要表现在边水侵入、底水锥进。其影响程度一是取决于边、入、底水锥进。其影响程度一是取决于边、底水能量大小，即活跃程度，二是取决于生底水能量大小，即活跃程度，二是取决于生产井离水体的距离远近。具有活跃边、底水产井离水体的距离远近。具有活跃边、底水的稠油油藏，在热采过程中，由于水体导热的稠油油藏，在热采过程中，由于水体导热性能好以及水、油粘度悬殊，对蒸汽吞吐和性能好以及水、油粘度悬殊，对蒸汽吞吐和蒸汽驱将带来不利的影响。蒸汽驱将带来不利的影响。目目 录录蒸汽吞吐开采方法蒸汽吞吐开采方法蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐采油机理蒸汽吞吐采油机理稠油的定义及分类稠油的定义及分类蒸汽吞吐操作条件蒸汽吞吐操作条件蒸汽吞吐开采规律蒸汽吞吐开采规律相同注入量相同注入量相同注入量相同注入量4000t4000t4000t4000t不同干度的加热半径不同干度的加热半径不同干度的加热半径不同干度的加热半径 注入参数注入参数注入参数注入参数井底干度，井底干度，井底干度，井底干度，周期产量，周期产量，周期产量，周期产量，t t t t平均加热半径，平均加热半径，平均加热半径，平均加热半径，m m m m注入压力注入压力注入压力注入压力 15MPa15MPa15MPa15MPa注入速度注入速度注入速度注入速度8t/h8t/h8t/h8t/h注汽量注汽量注汽量注汽量4000t4000t4000t4000t10010010010066906690669066909.49.49.49.45656565661426142614261428.58.58.58.52727272757235723572357237.87.87.87.80 0 0 053625362536253627.27.27.27.2 在相同的注汽量下，干度越高，加热半径越大，峰值产在相同的注汽量下，干度越高，加热半径越大，峰值产在相同的注汽量下，干度越高，加热半径越大，峰值产在相同的注汽量下，干度越高，加热半径越大，峰值产量较高，周期产量也高。量较高，周期产量也高。量较高，周期产量也高。量较高，周期产量也高。蒸汽吞吐效果操作蒸汽吞吐效果操作u蒸汽干度对吞吐效果的影响 注汽量不能太小，否则峰值产量低，增注汽量不能太小，否则峰值产量低，增产周期短，周期累积产量低，但也不能太高。注产周期短，周期累积产量低，但也不能太高。注入量应按每米纯油层厚度选定，也即注汽强度，入量应按每米纯油层厚度选定，也即注汽强度，最优的范围是最优的范围是120120200t/m200t/m。蒸汽吞吐效果操作蒸汽吞吐效果操作u注汽量对吞吐效果的影响提高注汽速度即利于缩短油井注汽时间，又有利于增加增产效果。提高注汽速度即利于缩短油井注汽时间，又有利于增加增产效果。注汽速度降低，将增加井筒热损失，导致井底干度降低，从而减注汽速度降低，将增加井筒热损失，导致井底干度降低，从而减 少吞吐效果。少吞吐效果。不论深井、浅井，尤其是浅层油井，超高速度或超高压力注汽，不论深井、浅井，尤其是浅层油井，超高速度或超高压力注汽，会会引起油层被压裂，造成裂缝性蒸汽汽窜，使后期的蒸汽吞吐及蒸汽驱开引起油层被压裂，造成裂缝性蒸汽汽窜，使后期的蒸汽吞吐及蒸汽驱开采效果恶化。采效果恶化。蒸汽吞吐效果操作蒸汽吞吐效果操作u注汽速度对吞吐效果的影响影响很小蒸汽吞吐效果操作蒸汽吞吐效果操作u注汽压力对吞吐效果的影响1 1、生产压差相同时，不同压力下吞吐效果接、生产压差相同时，不同压力下吞吐效果接近近 。2 2、注汽压力高，生产压差大，对吞吐效果较、注汽压力高，生产压差大，对吞吐效果较好。好。3 3、注汽压力的差别对吞吐效果的影响很小，、注汽压力的差别对吞吐效果的影响很小，如果在油层压力高的情况下采用较高的注如果在油层压力高的情况下采用较高的注汽压力，可以通过放大生产压差增加产量。汽压力，可以通过放大生产压差增加产量。蒸汽吞吐效果操作蒸汽吞吐效果操作u注汽工艺参数的选择影响次序影响次序:井底干度井底干度 周期注汽量周期注汽量 注入速度。注入速度。尽力提高井口注汽干度，尤其是要采用最好的井筒隔热尽力提高井口注汽干度，尤其是要采用最好的井筒隔热技术措施，下井的隔热管柱一定要保证质量，油套管环技术措施，下井的隔热管柱一定要保证质量，油套管环空要排干，最好是注入氮气，以保证环空中没有水。空要排干，最好是注入氮气，以保证环空中没有水。注汽速度要适当，太低井筒热损失过大，太高则可能使注汽速度要适当，太低井筒热损失过大，太高则可能使 注汽压力过高而超过油层破裂压力而压开油层，形成微注汽压力过高而超过油层破裂压力而压开油层，形成微裂缝，导致油层中蒸汽窜流的不良后果。裂缝，导致油层中蒸汽窜流的不良后果。周期注入量要适中，一般按油层平均计算周期注入量要适中，一般按油层平均计算120-200t/m120-200t/m为为宜，并且应随注汽周期的增加而适当增加。宜，并且应随注汽周期的增加而适当增加。目目 录录蒸汽吞吐开采方法蒸汽吞吐开采方法蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐筛选标准蒸汽吞吐采油机理蒸汽吞吐采油机理稠油的定义及分类稠油的定义及分类蒸汽吞吐操作条件蒸汽吞吐操作条件蒸汽吞吐开采规律蒸汽吞吐开采规律低采出程度、高采油速度；低采出程度、高采油速度；单井作业，经济风险小；单井作业，经济风险小；周期内产油量呈递减趋势；周期内产油量呈递减趋势；周期产油量、周期平均单井日产油逐周周期产油量、周期平均单井日产油逐周期下降；期下降；周期油汽比逐周期下降；周期油汽比逐周期下降；基本开采规律基本开采规律u蒸汽吞吐属于依靠天然能量开采，为一次采油蒸汽吞吐属于依靠天然能量开采，为一次采油 方式方式u加热半径为加热半径为101030m30m，最大不超过，最大不超过50m50mu采出程度一般为采出程度一般为15152020，不超过，不超过2525u采油速度较高，在采油速度较高，在4 46%6%，甚至更高，甚至更高1.低采出程度、高采油速度低采出程度、高采油速度 蒸汽吞吐一般为单井作业，与蒸汽驱相比所需投资蒸汽吞吐一般为单井作业，与蒸汽驱相比所需投资少，经济风险较小；少，经济风险较小；需要投入的仅是注汽锅炉、注汽管网和隔热管等，需要投入的仅是注汽锅炉、注汽管网和隔热管等，如进行先导试验，其投入会更少。如进行先导试验，其投入会更少。油藏适应范围较大。目前除在稠油砂岩开发中使用油藏适应范围较大。目前除在稠油砂岩开发中使用外，在低渗稀油油藏中也有应用，另外，在火成岩稠油外，在低渗稀油油藏中也有应用，另外，在火成岩稠油油藏中也将有所尝试油藏中也将有所尝试2.单井作业，经济风险小单井作业，经济风险小 吞吐生产周期较短，受粘度影响，一般普通稠油吞吐生产周期较短，受粘度影响，一般普通稠油周期生产时间在周期生产时间在250250300300天，特稠油生产在天，特稠油生产在180180200200天，超稠油周期生产为天，超稠油周期生产为3535150150天天 吞吐周期内的递减符合指数递减规律吞吐周期内的递减符合指数递减规律:3.单井周期内产量呈现递减规律单井周期内产量呈现递减规律 u油层上部动用较好，下部动用较差；u块状油藏动用程度较高，中厚互层状次之，薄互层状最差油藏类型动用好+动用中%未动用+动用差%薄中互层状67.9232.08中厚互层状69.8930.11块状85.2114.794.4.不同类型油藏，蒸汽吞吐纵向动用程度不同不同类型油藏，蒸汽吞吐纵向动用程度不同不同类型油藏，蒸汽吞吐纵向动用程度不同不同类型油藏，蒸汽吞吐纵向动用程度不同结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！39