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第 10 章 稠油开采方法,稠油资源及分布 全世界: 稠油(包括高凝油)地质储量:15500108m3,主要稠油国家的稠油储量,中国: 分布:松辽盆地、渤海湾盆地、准噶尔盆地、二连盆地等15个大中型含油盆地和地区发现了数量众多的稠油油藏 储量:预测全国稠油(包括沥育)储量在80*108m3 渤海湾盆地稠油储量可达40108m3以上; 准噶尔盆地西北缘稠油储量达l0108m3以上。 南方珠江口盆地、百色盆地也有一定规模的稠油资源,一、稠油的定义和标准定义:稠油是沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油。通常把地面密度大于0.943、地下粘度大于50厘泊的原油叫稠油。稠油是指粘度大的原油,重油是指密度大的原油,粘度越高的原油一般密度就越大。,4,稠油的性质,(1)重油:在油藏原始温度下,脱气原油粘度为10010000mPas或在15.6(60)及0.101MPa条件下密度为9341000kg/m3。 (2)沥青砂:在原始油藏温度下,脱气油粘度大于10000mPas或在15.6(60) 及0.101MPa条件下密度大于1000kg/m3。,6,稠油的性质,国内标准:,稠油与高凝油的区别 高凝油是指原油的凝固点比较高,在开发过程主要由于当原油处于凝固点以下温度状态时,原油中的某些重质组分(如石蜡)凝固析出,并沉积到油层岩石颗粒、抽油设备或管线上,造成油层渗流阻力过高,或抽油设备正常工作困难。 分类:高凝油尚无统一的划分标准, 我国某些油田有自己的地区性划分方法,例如有的油田将凝固点大于40 ,含蜡量超过35%的原油定为高凝油。,稠油的性质,(1)稠油中轻质馏分很少,而胶质沥青含量很多,而且随着胶质沥青含量增加,原油的相对密度及同温度下的粘度随之增高。 常规油中沥青质含量一般不超过,但稠油中沥青质含量可达10%30%,个别特超稠油可达50或更高。,稠油的一般性质,(2)稠油随着密度增加其粘度增高,但线性关系较差。,稠油的一般性质,(3)稠油中烃类组分低。 我国陆相稀油中,烃的组成(饱和烃芳香烃)一般大于60,最高可达95,而稠油中烃的组成一般小于60,最少者在20以下,稠油中随着非烃和沥青含量的增加,其密度呈规律性增大。,稠油的性质,11,(4)稠油中含硫量低。 在我国已发现的大量稠油油藏中,稠油中的含硫量都比较低,一般小于8。,稠油的性质,12,(5)稠油中含蜡量低。,稠油的性质,13,(6)稠油中的金属含量较低。 中国陆相稠油与国外海相稠油相比,稠油中镍、钒、铁及铜等金属元素含量很低。特别是钒含量仅为国外稠油的1/2001/400,这是中国稠油粘度较高,而密度较小的重要原因之一。,稠油的性质,14,(7)稠油凝固点较低。 大多数稠油油藏属于次生油藏,由于石蜡的大量脱损,以及前部氧化作用强烈,因此,稠油性质表现为胶质沥青含量高、含蜡量及凝固点低的特点,稠油的性质,15,稠油粘温曲线,1粘度对温度的敏感性 粘温曲线:原油粘度随温度变化而变化的曲线。稠油的粘度随温度变化十分敏感,温度升高,粘度急剧下降。这是稠油热采的最主要的原理加热降粘机理,也是决定是否进行热力开采的基础。,稠油的热特性,稠油的性质,2热膨胀性 在热力采油过程中,随着油层温度的升高,地下原油、水及岩石都将产生不同程度的膨胀,为驱动提供能量。 3热裂解性 当温度升高一定值时,稠油中的重质组分将会裂解成焦碳和轻质组分(轻质油和气体)、热裂解生成的轻质组分对改善地下稠油的驱油效果作用很大。,稠油的性质,17,4蒸馏性 馏点:随着温度上升,原油中开始出现汽化时的温度。 当温度大于或等于初馏点时原油中的轻质组分逐渐增多。馏出量的多少除取决于蒸馏温度外,还与原油特性及总压力有关。值得一提的是,在蒸汽驱过程中,蒸汽对原油的蒸馏过程有重要影响,即有蒸汽存在时,相同温度下的馏出量将大大增加,这是蒸汽驱提高稠油采收率的重要机理之一。,稠油的性质,18,5燃烧热 在稠油和沥青的开采和精制中,燃烧热是其能量平衡计算的重要参数之一。室内对沥青砂、稠油和焦炭的燃烧热进行测定和研究表明,稠油及沥青砂的燃烧热与其组分和含量大小有关,稠油的性质,19,蒸气吞吐: 蒸汽吞吐又名蒸汽激励处理、循环注蒸汽、蒸汽浸泡。 过程:蒸汽吞吐,即先向油层注入一定量的蒸汽,关井一段时间,待蒸汽的热能向油层扩散后,再开井投产的一种开采稠油的方法.,稠油油层处理技术,1、基本概念 吞吐周期 又名吞吐轮次,是指蒸汽吞吐生产阶段,从注汽开始到闷井、开并生产直到极限产量关井为止的全过程。 蒸汽干度 指湿蒸汽气相质量与湿蒸汽总质量(气相十液相)的比值。它是衡量蒸汽质量的重要指标。,稠油油层处理技术,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。它是评价油藏能否进行蒸汽吞吐,特别是蒸汽驱的重要参数。 油汽比 油汽比是指采油量与注汽量(水当量)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。,稠油油层处理技术,净产油量 由于注蒸汽开采方式烧蒸汽需要用去一部分原油,因此,净产油量是指采出油量与燃油消耗量之差。 采注比 采注比是指采出液量与注入汽量(水当量)的比值。 回来水率 回采水率是指采出水量与注入汽量(水当量)的比值。,稠油油层处理技术,2、生产过程 每个吞吐周期包括三个过程。 (1)注汽阶段 这一阶段是蒸汽注入到油层中去,注汽时间一般为13周。 (2)焖井阶段 在该阶段将蒸汽注入井关闭焖井,以便注入热量持续向井筒周围扩散,加热油层,降低原油粘废。一般来说,焖井时间为27天。 (3)采油阶段 当焖井到一定时间后开并生产,当产量降低到经济极限产量时,停止采油进入下一周期的注汽。,稠油油层处理技术,24,2、生产过程,稠油油层处理技术,3、采油机理 (1)降低原油粘度,改善流度比 稠油粘度对温度十分敏感,出此,当注入一定热量蒸汽时井筒周围油层温度便会升高,这样就会大大地降低原油的粘度。如井楼油田区,油层温度(26)下脱气原油粘度高达94000mPas,当温度升高到40时,原油粘度降低到17200mPas,温度每升高10,原油粘度下降600。这样就极大地提高了原油的流动性,改变了流度比。,稠油油层处理技术,26,(2)对于油层压力高的油层,油层的弹性能量在加热油层后也充分释放出来,成为驱油能量。 (3)厚油层,热原油流向井底时,除油层压力驱动外,重力驱动也是一种增产机理;美国加州稠油油田重力驱动便是主要的增产机理。,稠油油层处理技术,(4)带走大量热量,冷油补充入降压的加热带,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产压差下采出过程中,带走了大量热能,但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。,稠油油层处理技术,28,(5)地层的压实作用是不可忽视的一种驱油机理 委内瑞拉马拉开湖岸重油区,实际观测到在蒸汽吞吐开采过程30年以来,由于地层压实作用,产生严重的地面沉降。产油区地面沉降达20m30m。据研究,地层压实作用产生的驱出油量高达15%左右。 (6)蒸汽吞吐过程中的油层解堵作用 (7)注入油层的蒸汽回采时具有一定的驱动作用 分布在蒸汽加热带的蒸汽,在回采过程中,蒸汽将大大膨胀,部分高压凝结热水由于突然降压闪蒸为蒸汽。这也具有一定程度的驱动作用。,稠油油层处理技术,29,(8)高温下原油裂解,粘度降低 油层中的原油在高温蒸汽下产生蒸馏作用某种程度的裂解,使原油轻馏分增多,粘度有所降低。这种油层中的原油裂解作用,无疑对油井增产起到了积极作用。,稠油油层处理技术,(9)油层加热后,油水相对渗透率变化,增加了流向井筒的可动油。 在油层中,注入湿蒸汽加热油层后,在高温下,油层对油与水的相对渗透率起了变化,砂粒表面的沥青胶质极性油膜破坏,润湿性改变,由原来油层为亲油或强亲油,变为亲水或强亲水。在同样水饱和度条件下,油相渗透率增加,水相渗透率降低,束缚水饱和度增加。而且热水吸入低渗透率油层,替换出的油进入渗透孔道,增加了流向井筒的可动油。 (10)某些有边水的稠油油藏,在蒸汽吞吐过程中,随着油层压力下降,边水向开发区推进。,稠油油层处理技术,31,4、开采特征 (1)采油速度高,采收率较低 由于蒸汽吞吐采油的能量主要是油藏的弹性能量和部分溶解气驱,因此,对于一个适合蒸汽驱的油藏来说,蒸汽吞吐应作为蒸汽驱的一个重要辅助措施,它只能加快油藏早期的开发速度,而不能更经济有效地提高采收率。目前稠油油藏蒸汽吞吐开采年采油速度约为2一6,吞吐采收率一般为15一20。,稠油油层处理技术,32,4、开采特征 (2)周期峰值产量高,递减快,随着吞吐周期增加,日产油量及油汽比迅速下降,稠油油层处理技术,33,4、开采特征 (3)同一周期内初期含水高、下降快,随着周期数增加,综合含水上升快。,稠油油层处理技术,34,4、开采特征 (4)周期产油量随着油层厚度增加而增加,稠油油层处理技术,5、影响开采效果的因素 (1)油层厚度 油层越厚,效果越好。稠油油藏蒸汽吞吐开采的油层厚度下限是5m。 (2)油层渗透率一般来说,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)原油粘度 在蒸汽温度下,原油粘度愈低,蒸汽吞吐效果愈好。,稠油油层处理技术,36,5、影响开采效果的因素 (4)蒸汽干度 蒸汽干度越高,蒸汽吞吐效果愈好。,稠油油层处理技术,37,5、影响开采效果的因素 (5)注汽速度 注汽速度愈低,地面、井筒及地层热损失愈大,热利用牢愈低,蒸汽吞吐开采效果就愈差;而注汽速度太高时,必然造成注汽压力升高,容易压破油层,形成蒸汽指进,降低蒸汽波及范围。因此,对一个具体油藏而言,应有一个合理的注汽速度。,稠油油层处理技术,38,5、影响开采效果的因素 (6)周期注汽量 注汽量太低时,达不到加热袖层的目的,随着周期注汽量的增加,加热范围扩大,产油量增多。但是,当注汽量超过一定范围后,又会将井简附近的原油驱向远处,不利于吞吐采油。因此,特定的油藏条件,必有一个合理的周期注汽量,稠油油层处理技术,6.蒸汽吞吐技术评价指标 (1)周期产油量及吞吐阶段累积采油量; (2)周期原油蒸汽比及吞吐阶段累积油汽比;原油蒸汽比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。如果油井吞吐前有常规产油量,则按增产油量计算,称作增产油汽比。通常每烧一吨原油作燃料,可生产15m3蒸汽; (3)采油速度,年采油量占开发区动用地质储量百分数;,稠油油层处理技术,6.蒸汽吞吐技术评价指标 (4)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注入蒸汽的水当量百分数; (5)原油生产成本; (6)吞吐阶段原油采收率,即阶段累积产量占动用区块地质储量的百分数; (7)油井生产时率及油井利用率,按开发区计算; (8)阶段油层压力下降程度。,稠油油层处理技术,1、采油机理 注蒸汽开采一般包括两个阶段,即蒸汽吞吐和蒸汽驱。由于蒸汽吞吐生产是在同一口井中进行。不能增加油藏驱动能量,加之蒸汽吞吐加热半径有限,通常情况下,蒸汽吞吐采收率为1520,因此,对于适合蒸汽驱的油藏,通常将蒸汽吞吐作为蒸汽驱的淮备阶段,而蒸汽驱是主要开采阶段。 蒸汽驱不同于蒸汽吞吐,其采油原理类似于水驱,即蒸汽从注汽并中注入,原油从采油井中采出。,稠油油层处理技术,蒸汽驱,42,1、采油机理,蒸汽驱,稠油油层处理技术,43,1、采油机理,稠油油层处理技术,44,稠油油层处理技术,45,1、采油机理 (1)通过注入高温高干度蒸汽加热油层,降低原油粘度,增加原油流动性。 (2)用裂解和蒸馏得到的轻质组分(轻质油和气体)来稀释地层原油,降低原油粘度。,稠油油层处理技术,(3)随着温度升高,原油、水及岩石发生膨胀为驱动提供能量。 (4)温度升高,引起岩石亲水性增强,束缚水饱和度升高,残余油饱和度降低。 (5)由于温度升高,岩石亲水性增强,引起水相相对渗透率降低,油相相对移透率增加。,稠油油层处理技术,使用条件稠油在经过一定时间的蒸汽吞吐开采形成热连通后,只能采出各油井井点附近油层中的原油,井间留有大量的死油区,如单靠吞吐,其加热范围很有限。蒸汽驱是稠油油藏蒸汽吞吐后进一步提高采收率的主要手段之一,蒸汽吞吐采收率一般在10%20%,蒸汽驱的最终采收率一般可达50%60%。,
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