稠油冷采技术稠油冷采技术1 1、出砂冷采技术（、出砂冷采技术（CHOPSCHOPS）2 2、不出砂冷采技术（不出砂冷采技术（CHOPCHOP）出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用u对于原油粘度较高的稠油、特稠油，常规一次开采对于原油粘度较高的稠油、特稠油，常规一次开采的效果很差。但对于某些储层物性较差的油藏，热的效果很差。但对于某些储层物性较差的油藏，热采技术也难于取得较好的技术经济效果采技术也难于取得较好的技术经济效果u空心螺杆泵空心螺杆泵(PCP)(PCP)的发展及其携砂能力的提升，使原的发展及其携砂能力的提升，使原油产量大幅提高油产量大幅提高u泡沫油采油机理的认识和研究泡沫油采油机理的认识和研究u经济效益驱动经济效益驱动一、稠油冷采的背景：一、稠油冷采的背景：出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用一、稠油冷采的背景：一、稠油冷采的背景：出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用 稠油出砂冷采稠油出砂冷采就是不注热、不防砂，利用螺杆泵将就是不注热、不防砂，利用螺杆泵将原油和砂一起采出。原油和砂一起采出。 主要开采机理及特点：主要开采机理及特点：u一是形成一是形成“蚯蚓洞蚯蚓洞”，提高油层的渗透率，提高油层的渗透率u二是形成了泡沫油，给原油提供内部驱动能量二是形成了泡沫油，给原油提供内部驱动能量u三是上覆地层的压实作用三是上覆地层的压实作用u四是远距离边底水的驱动作用。四是远距离边底水的驱动作用。二、出砂冷采定义：二、出砂冷采定义：出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用u这种开发方式在加拿大和委内瑞拉是一种较普遍的稠这种开发方式在加拿大和委内瑞拉是一种较普遍的稠油冷采开发方式。油冷采开发方式。u它的突出优点：成本低、产能高、风险小。它的突出优点：成本低、产能高、风险小。u不利的一面：采收率低，一般为不利的一面：采收率低，一般为15%15%左右；另外对油砂左右；另外对油砂的处理是个较大的问题。油砂处理费占开采成本的比的处理是个较大的问题。油砂处理费占开采成本的比例最高。例最高。u携砂冷采已成功地应用于开采稠油油藏。携砂冷采已成功地应用于开采稠油油藏。 开采机理及适应条件开采机理及适应条件出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用破坏带破坏带破坏带破坏带屈服、膨胀带屈服、膨胀带屈服、膨胀带屈服、膨胀带流化带流化带流化带流化带井眼井眼井眼井眼蚯蚓洞网络生长示意图蚯蚓洞网络生长示意图蚯蚓洞网络生长示意图蚯蚓洞网络生长示意图开采机理及适应条件开采机理及适应条件出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用形成高渗透通道：形成高渗透通道：“蚯蚓洞蚯蚓洞” 稠油出砂冷采技术适用的油藏条件稠油出砂冷采技术适用的油藏条件 出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用Time300,000200,000100,000Production, BOPD198819901992199419961998Areas:SuffieldSE AlbertaProvostPelicanLloydminsterLindburghNot including Athabascaoil sands mines or CSSand similar projectsLate 1997price drop加拿大 Frog Lake油田l l油层有效厚度，油层有效厚度，ft ft60-100 (560-100 (5层）层）l l油藏油藏深度深度, ft, ft1390 - 19701390 - 1970l l原油原油重度重度, , o oAPIAPI10 - 1410 - 14l l含油含油饱和度饱和度, %, %70 - 8070 - 80l l孔隙孔隙度度, %, %30-3330-33l l渗透渗透率率, D, D1- 51- 5l l粘度粘度, , cPcP ( (地面地面) )20,000 - 50,00020,000 - 50,000l l油层压力油层压力, psig, psig400400l l油层温度油层温度, , o oF F6565Frog Lake油田基本油藏参数Fishing Lake油田开发历史 Discovered in 1959Discovered in 1959 53 53 SectonsSectons, 34,000 acres, 34,000 acres 5 perspective zones 5 perspective zones 40 wells drilled from 1959 to 1987 40 wells drilled from 1959 to 1987 1965-1968 Cyclic steam 1965-1968 Cyclic steam (220 BOPD peak, 130 BOPD avg. (220 BOPD peak, 130 BOPD avg. sanded up)sanded up) 1985 cold production 4 wells, unsuccessful 1985 cold production 4 wells, unsuccessful 1990 cold production - reactivated 6 wells, drilled 3 1990 cold production - reactivated 6 wells, drilled 3 new wellsnew wells 1993 cold production Horizontal well 100 BOPD 1993 cold production Horizontal well 100 BOPD 1995 10 Horizontal Well Program 1995 10 Horizontal Well Program 1997 Full field Expansion1997 Full field Expansion 1998 Sold 1998 SoldFishing Lake Horizontal Well Drill Operation Took 7 days to drill and place a 1645 ft horizontal Took 7 days to drill and place a 1645 ft horizontal wellwell Drilling cost C$348,000Drilling cost C$348,000 Completion 4.5 slotted liner (no cement) 4.5 slotted liner (no cement) Progressive cavity pump Progressive cavity pump Completion cost C$220,000 Completion cost C$220,000 (including single well (including single well battery)battery) Typical Horizontal Wellbore Schematic at Fishing LakeFrog Lake Oil ProductionFishing Lake 10-Horizontal Well Pilot ProjectFishing Lake 10-Horizontal Well Pilot ProjectElk PointElk Point天然沥青携砂冷采应用实例天然沥青携砂冷采应用实例u加拿大的冷湖油田，是加拿大的冷湖油田，是 阿莫科石油公司经营并首家取得阿莫科石油公司经营并首家取得这一油藏出砂冷采成功的公司。这一油藏出砂冷采成功的公司。出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用生产初期含砂量高达生产初期含砂量高达生产初期含砂量高达生产初期含砂量高达40%40%40%40%，然后含砂量逐步降低，然后含砂量逐步降低，然后含砂量逐步降低，然后含砂量逐步降低10101010个月之后，含砂量降至个月之后，含砂量降至个月之后，含砂量降至个月之后，含砂量降至0.5%-1%0.5%-1%0.5%-1%0.5%-1%，并稳定下来，并稳定下来，并稳定下来，并稳定下来单井累积产砂量平均为单井累积产砂量平均为单井累积产砂量平均为单井累积产砂量平均为600m600m600m600m3 3 3 3单井产油单井产油单井产油单井产油10-30m10-30m10-30m10-30m3 3 3 3/d/d/d/d，峰值产量大于峰值产量大于峰值产量大于峰值产量大于40 m40 m40 m40 m3 3 3 3/d/d/d/d生产效果：生产效果：生产效果：生产效果：出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用G4906G4906井于井于19971997年年6 6月月1414日正式投入生产日正式投入生产, ,截至同年截至同年8 8月底月底, ,有效有效生产时间生产时间48d48d累积产液累积产液1088m1088m3 3累积产油累积产油1044m1044m3 3平均日产油平均日产油21.8m21.8m3 3含水率仅为含水率仅为1-8%,1-8%,含砂量一般含砂量一般2-4%,2-4%,最高达最高达20%20%日产油由初期的日产油由初期的9.3m9.3m3 3/d/d上升到上升到21.0m21.0m3 3/d,/d,最高达最高达53.4m53.4m3 3/d/d该井液柱高度一直保持在该井液柱高度一直保持在150-300m150-300m该井试验过程中表现出较高的生产能力。该井试验过程中表现出较高的生产能力。河南油田河南油田泌泌125区区稠油携砂冷采应用实例稠油携砂冷采应用实例吉林套堡油田白吉林套堡油田白87块携砂冷采应用实例块携砂冷采应用实例出砂冷采技术与应用出砂冷采技术与应用套保油田已进行了两次小规模的出砂冷采试验套保油田已进行了两次小规模的出砂冷采试验第一次在第一次在20012001年初，共有年初，共有1515口试验井，初期效果良口试验井，初期效果良好，但后来突出的问题表现为卡泵和水淹，造成多数好，但后来突出的问题表现为卡泵和水淹，造成多数井停产井停产第二次在第二次在20012001年年1010月，新钻了月，新钻了1111口试验井，吸取上口试验井，吸取上次的经验，油井着重加强固井质量，并采用热采完井次的经验，油井着重加强固井质量，并采用热采完井方式，使用国外生产的螺杆泵，效果良好方式，使用国外生产的螺杆泵，效果良好日产油日产油3 34 4吨，含砂量吨，含砂量101012%12%，出砂冷采初期生产，出砂冷采初期生产特征表现明显，但先后又有特征表现明显，但先后又有4 4口井水淹，其中一口井生口井水淹，其中一口井生产时间仅为产时间仅为10 10 天天, ,其它其它7 7口井能够正常生产。口井能够正常生产。稠油冷采技术稠油冷采技术泡沫油机理研究泡沫油机理研究溶解气（泡沫油）作用溶解气（泡沫油）作用岩石压实作用岩石压实作用CONVENTIONALGASOILGASOILFOAMY OILafter a long time当当油藏压力低于泡点压油藏压力低于泡点压力时，原油中形成许多力时，原油中形成许多微气泡。气泡的生长并微气泡。气泡的生长并膨胀将原油驱向油井膨胀将原油驱向油井当压力降低时，气体能当压力降低时，气体能够滞留在原油中。因此够滞留在原油中。因此使泡沫油表现出许多独使泡沫油表现出许多独特的性质特的性质当当压力下降时，原油中先开始形成气核（微气泡）压力下降时，原油中先开始形成气核（微气泡）随着压力的进一步降低，气泡逐渐生长并膨胀，此时，仍滞随着压力的进一步降低，气泡逐渐生长并膨胀，此时，仍滞留在油相中留在油相中当生长到一定程度当生长到一定程度 时，气泡相互结合，时，气泡相互结合， 形成连续相，成为形成连续相，成为 自由气。自由气。气泡的形成与扩大（三个阶段）气泡的形成与扩大（三个阶段） 室内实验研究表明，泡沫油的作用与下列因素有关室内实验研究表明，泡沫油的作用与下列因素有关 油藏衰竭速度油藏衰竭速度 原油性质原油性质 油层压力下降水平油层压力下降水平 围压围压 1 1、油藏衰竭速度、油藏衰竭速度实验研究表明，衰竭实验研究表明，衰竭速度越快，原油采收速度越快，原油采收率越高。对于快速衰率越高。对于快速衰竭速度，相当小的气竭速度，相当小的气泡在生产中起着主导泡在生产中起着主导作用；反之，如果衰作用；反之，如果衰竭速度降低，仅在初竭速度降低，仅在初期观察到了泡沫油流期观察到了泡沫油流动。动。2 2、油层压力下降水平、油层压力下降水平1-1-在流动早期，类似泡沫的气泡在流动早期，类似泡沫的气泡流动占主导地位流动占主导地位2-2-当压力当压力 400 400 psiapsia, , 自由气开自由气开始出现。但泡沫流仍发挥作用，始出现。但泡沫流仍发挥作用，这种作用随压力的进一步降低变这种作用随压力的进一步降低变得越来越弱。得越来越弱。 3-3-当当压力压力 300 300 PsiaPsia，完全成为完全成为自由气的流动。自由气的流动。特征特征特征特征P=605 psiaP=503 psiaP=407 psiaP=309 psiaP=264 psiaP=230 psiaP=193 psiaq=0.035 PV/hq=0.035 PV/h o=220 cp, q=0.0035 PV/h o=220 cp, q=0.035 PV/h o=2500 cp, q=0.0035 PV/h3 3、原油性质（包括原油组成及原油粘度）、原油性质（包括原油组成及原油粘度）一般情况下，原油粘度一般情况下，原油粘度越高，采收率越低。越高，采收率越低。3 3、原油性质（包括原油组成及原油粘度）、原油性质（包括原油组成及原油粘度） o=258 cp, q=0.035 PV/h o=258 cp, q=0.0035 PV/h o=2500 cp, q=0.035 PV/h o=2500 cp, q=0.007 PV/h但不同的原油实验也有但不同的原油实验也有不同的结果，即在相同不同的结果，即在相同的衰竭速度下，原油粘的衰竭速度下，原油粘度越高，采收率也越高。度越高，采收率也越高。这可能是因为原油粘度这可能是因为原油粘度越高，粘滞力越大，分越高，粘滞力越大，分散气泡结合成连续气相散气泡结合成连续气相的可能性越小。的可能性越小。4 4、实验围压、实验围压在加围压和不加围压的两个实验中，两个实验结果差别在加围压和不加围压的两个实验中，两个实验结果差别较大。主要表现在原油产出量及临界气饱和度。较大。主要表现在原油产出量及临界气饱和度。Conventional AGITATIONNO AGITATIONOILGASGASPPbPPb Oil trapped gasNon Conventional对于这种稠油，常规对于这种稠油，常规PVTPVT测试与非常规测试与非常规PVTPVT测试结测试结果有很大的差别，特别果有很大的差别，特别是泡沫油的泡点压力是泡沫油的泡点压力通常，非常规通常，非常规PVTPVT分析得分析得到的拟泡点压力值较小，到的拟泡点压力值较小，主要原因是油相中滞留主要原因是油相中滞留有气体有气体拟泡点压力值小于泡点压力拟泡点压力值小于泡点压力原油压缩系数比常规稠油要大原油压缩系数比常规稠油要大临界气饱和度较高（一般可达到临界气饱和度较高（一般可达到1010）毛管粘度计比旋转粘度计测得的原油粘度在数值模拟毛管粘度计比旋转粘度计测得的原油粘度在数值模拟中更有代表性，更能反映泡沫油的特性中更有代表性，更能反映泡沫油的特性由于泡沫油的作用，使得由于泡沫油的作用，使得OrinocoOrinoco重油带的稠油产油速度重油带的稠油产油速度高、一次开采采收率高、地层压力下降缓慢高、一次开采采收率高、地层压力下降缓慢研究与油田生产表明，由于泡沫油的作用，一次开采原研究与油田生产表明，由于泡沫油的作用，一次开采原油采收率能够达到油采收率能够达到5 51010左右左右 溶解气驱（泡沫油）溶解气驱（泡沫油）研究表明，研究表明，OrinocoOrinoco稠油带油藏岩石的压缩系数比较大，稠油带油藏岩石的压缩系数比较大，一般在一般在505010510105106 6 1/psi 1/psiSPE 69725SPE 69725：CH-38CH-38井井 555510510105106 6 1/psi 1/psi601060106 6 1/psi 1/psi 通过理论分析及相邻区块的经验，通过压实作用通过理论分析及相邻区块的经验，通过压实作用 可增加原油采收率可增加原油采收率3 3左右左右 岩石压实作用岩石压实作用泡沫油机理泡沫油机理冷采开采实例冷采开采实例Cerro Negro 区水平井产能 l l1 1、油藏参数、油藏参数l lMorichalMorichal 顶部深度：顶部深度：顶部深度：顶部深度：150015004000ft4000ftl l平均孔隙度：平均孔隙度：平均孔隙度：平均孔隙度：3232l l平均渗透率：平均渗透率：平均渗透率：平均渗透率：10 10 DarciesDarcies l l地层压力：地层压力：地层压力：地层压力：9009001300 psi1300 psil l地下原油粘度：地下原油粘度：地下原油粘度：地下原油粘度： 150015004000cp4000cp， 平均平均平均平均2000 cp 2000 cp (140(140 ) )l l原油重度：原油重度：原油重度：原油重度：8.5 API8.5 API 2 2 2 2、水平井初产量、水平井初产量、水平井初产量、水平井初产量水平井：水平井：121口口平均水平段长度：平均水平段长度：4000 ft初始产能：初始产能：1620 b/d ；平均单井产量：平均单井产量：992 b/d Hamaca地区MFB-53块的产能l l1、油藏参数l l平均油藏深度：平均油藏深度：平均油藏深度：平均油藏深度：3500 ft3500 ftl l平均孔隙度：平均孔隙度：平均孔隙度：平均孔隙度：3030l l平均渗透率：平均渗透率：平均渗透率：平均渗透率：10 10 DarciesDarcies l l地层压力：地层压力：地层压力：地层压力：1220 psi 1220 psi 地层温度：地层温度：地层温度：地层温度：137 137 l l脱气原油粘度：脱气原油粘度：脱气原油粘度：脱气原油粘度：3000 cp (1373000 cp (137 ) )l l原油重度：原油重度：原油重度：原油重度：9.1 API9.1 API 2 2 2 2、产量、产量、产量、产量水平井：水平井：45口口平均水平段长度：平均水平段长度：4000 ft ; 生产指数：生产指数：712 b/d,psi初始产量：初始产量：2500 b/d ；平均单井产量：平均单井产量：1500 b/d 垂直井：垂直井：119口，初产：口，初产：500 b/dMACHETEHAMACACERRO NEGROZUATAHamaca地区MFB-53块的产能Hamaca地区MFB-53块的产能MPE-1区块产能分析l l1 1、油藏参数、油藏参数l l主力生产层位：主力生产层位：主力生产层位：主力生产层位：MorichalMorichal沙层组沙层组沙层组沙层组l l油藏平均深度：油藏平均深度：油藏平均深度：油藏平均深度：2772 ft2772 ftl l平均孔隙度：平均孔隙度：平均孔隙度：平均孔隙度：3232l l平均渗透率：平均渗透率：平均渗透率：平均渗透率：10 10 DarciesDarcies l l地层温度：地层温度：地层温度：地层温度： 122 122 l l地下原油粘度：地下原油粘度：地下原油粘度：地下原油粘度： 5800 cp (1225800 cp (122 ) )2 2 2 2、生产动态、生产动态、生产动态、生产动态1979年钻井并试采，年钻井并试采，1985年投入开发年投入开发到到2000年，共有直井、斜直井及水平井年，共有直井、斜直井及水平井376口口年产能力：年产能力：580万吨乳化油万吨乳化油预期采收率预期采收率1231313131口水平井的平均口水平井的平均口水平井的平均口水平井的平均初产为初产为初产为初产为1171bbl/d1171bbl/d1171bbl/d1171bbl/d，平均最高产量为平均最高产量为平均最高产量为平均最高产量为1520bbl/d1520bbl/d1520bbl/d1520bbl/d。许多井许多井许多井许多井并非一投产就出现并非一投产就出现并非一投产就出现并非一投产就出现高峰，而是生产高峰，而是生产高峰，而是生产高峰，而是生产3 3 3 35 5 5 5个月后产量出现高个月后产量出现高个月后产量出现高个月后产量出现高峰。峰。峰。峰。3131口水平井口水平井口水平井口水平井平均水平段平均水平段平均水平段平均水平段长度：长度：长度：长度：2260ft2260ft，生产期内生产期内生产期内生产期内平均单井产平均单井产平均单井产平均单井产量为量为量为量为1109bbl/d1109bbl/d。水平井初产分析 从下面两口井表明，产量高峰并不在投产初期从下面两口井表明，产量高峰并不在投产初期从下面两口井表明，产量高峰并不在投产初期从下面两口井表明，产量高峰并不在投产初期垂直井初产分析 水平井产量分析水平井产量分析 谢谢 谢！谢！