生物化工工藝畢業(yè)論文--淺談對稠油開采中蒸汽吞吐的認識

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題目：淺談對稠油開采中蒸汽吞吐的認識 </p><p>　　摘要： 稠油由于瀝青膠質含量高，蠟質含量少,因而粘度很高,流動困難，開采難度很大。熱采技術作為稠油開發(fā)的主要手段, 并且熱采中的蒸汽吞吐作為比較成熟的技術，已經被廣泛應用于國內外稠油油藏的開發(fā)，本篇主要介紹了蒸汽吞吐的常見問題，及簡要

2、分析。</p><p>　　關鍵詞: 稠油；稠油熱采；蒸汽吞吐 </p><p><b>　　英文題目：</b></p><p>　　Abstract：Heavy oil asphalt colloid content , wax content , and thus high viscosity flow difficulties, the

3、difficulty of exploitation . Thermal recovery technology as the primary means of heavy oil development , and the throughput of the thermal recovery steam as a relatively mature technology , has been widely used in the de

4、velopment of heavy oil reservoir at home and abroad , this introduces the common problems of the cyclic steam stimulation , and a brief analysis.</p><p>　　Key words：Heavy oil;Heavy oil thermal recovery;Huff

5、and puff</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 稠油的定義及分類 …………………………………………………………………3</p><p>　　1.1稠油的義………………………………………………………………………3</p><p>　　1.2分類標準 …………………………………………………

6、…………………3</p><p>　　1.3稠油油藏的特點……………………………………………………………3</p><p>　　2 稠油熱采的幾種常見技術 …………………………………………………………4</p><p>　　2.1稠油熱采技術現(xiàn)狀 ………………………………………………………4 2.2蒸汽吞吐技術…………………………………………………………………6&

7、lt;/p><p>　　2.3蒸汽吞吐增產機理……………………………………………………………7</p><p>　　2.4蒸汽吞吐篩選標準……………………………………………………………8</p><p>　　2.5基本開采規(guī)律 ………………………………………………………………11</p><p>　　3 結論 ………………………………………………

8、………………………………12</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………………13</p><p>　　參考文獻………………………………………………………………………………14附錄：附加圖、表……………………………………………………………………15</p><p><b>　　寫一部分引言</b><

9、/p><p><b>　　1稠油的定義及特性</b></p><p><b>　　1.1 稠油的定義</b></p><p>　　稠油（重質原油）是指在原始油藏溫度下脫氣原油粘度為100～10000mPa.s或者在15.6℃及大氣壓條件下密度為0.9340～1.0000g/cm3。 </p><p>　

10、　1.2 分類標準 （見附錄1）</p><p>　　1.3 稠油油藏的特點</p><p>　　1．油層壓力低：因油層埋深較淺或因構造導致裂縫發(fā)育，油層與地面連通性較好，使得油層壓力低，部分油藏沒有驅油的天然能量，依靠自重流動。</p><p><b>　　2．油稠粘度高</b></p><p>　　由于稠油中含瀝青質

11、、膠質及臘質多，粘度較高。三、油層溫度低。</p><p>　　地下油層埋藏淺，受地面或上部淺層影響大，上部地層中水體循環(huán)不斷帶走熱量，使下部油層熱損失大，因此稠油油藏溫度一般較低。</p><p><b>　　3含油飽和度低</b></p><p>　　一般稠油資源的含油飽和度在40-60%之間。</p><p>　　

12、1 3.4 含氣量少</p><p>　　稠油資源絕大多數(shù)含天然氣量極少，稠油在地層中的膨脹力差一般不能形成驅油能力。</p><p>　　1 3.5 油層厚度小</p><p>　　在稠油層中往往夾層、隔層較多，原油分布不集中，連片性差。</p><p>　　1 3.6 油層發(fā)育裂縫或具有較高孔隙度，而且與地面連通好，而造成較長歷史時期內輕

13、質油和氣體的大量揮發(fā)。　　</p><p>　　2 稠油熱采的幾種常見技術</p><p>　　2.1 稠油熱采技術的現(xiàn)狀</p><p>　　稠油熱采是目前世界上規(guī)模最大的提高原油采收率工程項目, 該技術自問世以來, 已經有了突飛猛進的發(fā)展, 形成了以蒸汽吞吐、蒸汽驅、SAGD、熱水驅、火燒油層、電磁加熱等技術為代表的技術框架。其中大部分技術已經廣泛應用于稠油油藏

14、的開發(fā), 并取得了顯著的效果, 少部分前沿技術正處于礦場先導試驗階段或基礎研究階段.</p><p>　　表格 1國內外油田先進的技術</p><p>　　2．1.1 蒸汽吞吐采油技術</p><p>　　蒸汽吞吐是指先向油井注入一定量的蒸汽, 關井一段時間, 待蒸汽的熱能向油層擴散后, 再開井生產的一種開采稠油的增產方法。它也是我國目前稠油開采的主要方法, 全國約

15、有80% 的稠油產量是靠蒸汽吞吐工藝獲得的。蒸汽吞吐提高開采效果的機理主要有如下幾種: 降低原油粘度和水的粘度, 提高油水流動能力; 清洗井眼及近井地帶, 改善油井的完善程度; 由氣體的膨脹來驅動原油, 降低界面張力, 減小水相的相對滲透率;減小殘余油飽和度; 改善波及效率; 提高地層油體積系數(shù)[為了進一步提高蒸汽吞吐效果, 近年來, 人們采取了兩種改進的蒸汽吞吐方式: 多井整體蒸汽吞吐和蒸汽+ 助劑吞吐。多井整體吞吐能有效抑制汽竄,

16、減少汽竄造成的熱損失, 擴大蒸汽波及范圍, 同時, 注入熱量相對集中, 升溫幅度大, 因而, 整體吞吐的效果明顯好于單井蒸汽吞吐的效果。蒸汽+ 助劑吞吐中使用的助劑主要有: 非凝析氣( 天然氣、氮氣、CO2及煙道氣) 、溶劑( 輕質油) 及高溫泡沫劑( 表面活性劑) 等等, 該方法能夠發(fā)揮多種驅油機理, 綜合提高采收率。以上這些新方法能夠使蒸汽吞吐油井運用程度提高, 吞吐開采周期延長,吞吐采收率</p><p>

17、　　2 1.2 蒸汽驅采油技術</p><p>　　蒸汽驅是指將蒸汽注入到一口或多口井中, 將地下粘度較大的稠油加熱降粘, 然后在蒸汽蒸餾的作用下,把原油驅向鄰近多口生產井采出。蒸汽驅已經成為蒸汽吞吐后提高采收率的有效方法。因為蒸汽驅是以適當?shù)难a充地層能量為前提的, 因此它比蒸汽吞吐的采收率要高。通過蒸汽驅提高的采出程度一般可為30%OOIP 左右, 汽驅結束后的總采收率, 一般在50%OOIP以上。蒸汽驅提高開

18、采效果的機理主要有如下幾種: 蒸汽蒸餾作用; 氣驅作用; 原地溶解作用; 升溫降粘作用。</p><p>　　2 1.3 火燒油層采油技術</p><p>　　火燒油層是最早用與開發(fā)稠油的熱力采油技術。目前, 全世界已經有100 多個油田開展了較大規(guī)模工業(yè)性開采試驗, 其采收率一般可達50% ~ 80% 。它是利用各種點火方式把注氣井的油層點燃, 并繼續(xù)向油層中注入氧化劑( 空氣或氧氣)

19、助燃形成移動的燃燒前緣( 又稱燃燒帶) 。燃燒帶前后的原油受熱降粘、蒸餾, 蒸餾的輕質油、蒸汽和燃燒煙氣驅向前方, 未被蒸餾的重質碳氫化合物在高溫下產生裂解作用, 最后留下裂解產物焦炭作為維持油層燃燒的燃料, 使油層燃燒不斷蔓延擴大。在高溫下地層束縛水、注入水蒸發(fā), 裂解生成的氫氣與注入的氧氣合成水蒸汽, 攜帶大量的熱量傳遞給前方的油層, 把原油驅向生產井?；馃蛯痈鶕?jù)燃燒前緣與氧氣流動的方向可分為正向火驅和反向火驅; 根據(jù)在燃燒過程中

20、或其后是否注入水又分為干式火驅和濕式火驅。從理論上講, 火驅過程實際上綜合了蒸汽驅、烴混相驅、CO2 混相驅等多種驅替機制, 它的驅替效率之高, 是所有提高采收率方法都無法與之相比的。當然, 火驅要燒掉一部分原油, 主要是原油中的焦碳和瀝青等裂解殘渣, 約為原油儲量的10% ~ 15%。</p><p>　　2 1.4電磁加熱技術</p><p>　　有些油藏由于埋藏過深、含有膨脹粘土層、

21、油層薄、孔隙度不均勻或原油粘度特高等原因, 不能采用蒸汽吞吐、蒸汽驅進行開采, 這時可以考慮電磁加熱技術。電磁加熱技術是通過電流在油層內原生水中傳導流動而產生歐姆熱來加熱油層的。所以, 采用電磁加熱技術, 可以克服注入熱流體時初始注入率低, 建立流動</p><p>　　通道困難, 注入流體難以控制, 波及效率低等缺點。電磁加熱法按其加熱機理不同分為電阻加熱法、電介質加熱法和感應加熱法。電磁熱采方法具有一些特殊的

22、優(yōu)點, 它不像對地層深部采用蒸汽注入那樣極不經濟, 而且還可以用于滲透率低和由于壓力限制而不能使用注入熱流體的油層。目前, 電磁加熱技術主要被用于和注水相結合對油層進行選擇性加熱。加熱的方式分為橫向選擇加熱和縱向選擇加熱兩種。當油藏只含有單一油層時, 可以采用橫向選擇加熱; 當油藏含有多個油層時, 可以采用縱向選擇加熱。以上兩種選擇加熱方法,在實際運用中都可以提高低產出層段的產能, 改善油藏開發(fā)效果。</p><p&

23、gt;　　2.2 蒸汽吞吐技術</p><p>　　蒸汽吞吐作業(yè)的過分為三個階段：即注汽、燜井和回采。</p><p>　　2 2.1 注汽：將注汽管柱（隔熱油管和耐熱封隔器）下到注汽目的層以上幾米處，盡量縮短未隔熱階段，通過注汽管柱向油層注汽。</p><p>　　2 2.2 燜井：時間2-7天，目的是使注入近井地帶油層的蒸汽與原油充分熱交換并盡可能向遠處擴展。&

24、lt;/p><p>　　2 2.3 回采：開井初期油層壓力較高，油井能夠自噴生產，但最初幾天采出液中含水率很高，往往最初的1-2天全是蒸汽凝結水，接著很快出現(xiàn)產油高峰，高峰期產油量達常規(guī)采油時的幾十倍，是增產的主要時機；隨著回采時間的延長，油層中注入熱量損失及產出液帶出熱量，油層逐漸降溫，流向近井地帶及井底的原油粘度逐漸增高，原油產量逐漸下降。當產量下降到經濟界限產量時，結束該周期生產，重新進行下一周期蒸汽吞吐。&l

25、t;/p><p>　　2.3 蒸汽吞吐增產機理</p><p>　　2 3.1 加熱降粘</p><p>　　向油層注入高溫高壓蒸汽，近井地帶相當距離內的地層溫度升高，將油層及原油加熱。注入油層的蒸汽優(yōu)選進入高滲透帶，然而由于蒸汽的密度很小，在重力作用下，蒸汽將向油層頂部超覆，油層加熱并不均勻，但由于熱對流和熱傳導作用，注入蒸汽量足夠多時，加熱范圍逐漸擴展，蒸汽帶的溫度

26、仍保持井底蒸汽溫度Ts（250－350℃），蒸汽凝結帶，即熱水帶的溫度Tw雖有所下降，但仍然很高。形成的加熱帶中的原油粘度由幾千到幾萬mPa.s降低至幾個mPa.s。這樣，原油流向井底的阻力大大減小，流動系數(shù)Kh/μ成幾十倍的增加，油井產量必然增加許多倍。</p><p>　　2 3.2熱膨脹作用</p><p>　　當高溫蒸汽注入油層后，加熱后的原油產生膨脹，原油中如果存在少量的溶解氣，

27、也將從原油中逸出，產生溶解氣驅的作用。同時油藏中的流體和巖石骨架產生熱膨脹作用，孔隙體積縮小，流體體積增大，維持原油生產的彈性能量增加。原油的熱膨脹程度主要取決于原油的組分組成，通常情況下，輕質原油的熱膨脹系數(shù)大于重質原油。</p><p>　　2 3.3 蒸汽蒸餾作用</p><p>　　在注蒸汽過程中，原油和水的汽化壓力隨溫度升高而升高，當油和水的汽化壓力等于油層當前壓力時，原油中的輕

28、質組分汽化成氣相，產生蒸汽蒸餾作用。蒸餾作用的存在對稠油開采產生的有利影響主要表現(xiàn)在：氣相粘度低，流動阻力小，驅替前緣產生溶劑驅；巖石盲端孔隙中的輕質組分將轉移到連通孔隙中，產生自摻稀降粘作用。</p><p>　　2 3.4 相對滲透率的變化</p><p>　　在高溫潤濕性試驗中，普遍的規(guī)律是隨著溫度的升高，巖心潤濕性由親油轉向親水，由弱親水轉向強親水。其主要原因是稠油中的膠質、瀝青質

29、等極性物質含量較多。</p><p>　　2 3.5 乳化驅替</p><p>　　在蒸汽驅過程中，由于蒸汽腔內的蒸汽流速和比容較大，同時蒸汽腔前緣的蒸汽由于冷凝并釋放熱量，而產生擾動效應，發(fā)生乳化作用，形成水包油或油包水乳狀液。在非均質油層中，這些粘滯乳狀液會堵塞高滲透條帶，降低蒸汽在冷凝區(qū)的指進作用，提高波及體積。</p><p>　　2 3.6 重力泄油<

30、;/p><p>　　由于汽液密度差異，在注蒸汽過程中形成超覆現(xiàn)象，油層縱向受熱不均，但油藏的表現(xiàn)受熱面積增加，油層的非驅替部分由于導熱作用而得到加熱，受熱原油在重力作用下流到井底。重力泄油作用主要發(fā)生在單層厚度較大的稠油油藏中。</p><p>　　2.4 蒸汽吞吐篩選標準</p><p>　　2 4.1 原油粘度</p><p>　　高原油粘度

31、：流動性差 泄油半徑小 吞吐周期短 采油量少 .</p><p>　　2 4.2 油層有效厚度</p><p>　　厚油層：周期長 產量大 油汽比高</p><p>　　薄油層: 熱損失 大產量低 油汽比低</p><p>　　數(shù)值模擬計算不同區(qū)塊熱損失情況</p><p>　　2 4.3 凈總厚度比&l

32、t;/p><p>　　凈總厚度比越小，熱損失越大，吞吐效果越差</p><p>　　經驗認為：小于0.4時不適合吞吐開采</p><p>　　2 4.4 原始含油飽和度:原始含油飽和度降低，蒸汽吞吐開采效果變差</p><p><b>　　，峰值產量低。</b></p><p>　　（1）原始含油飽和

33、度越小．可流動油越少，油水兩相流動，水相相對滲透率增大，產水量增多，產油量減少；</p><p>　?。?）由于水的比熱大于油的比熱（約大一倍），使注入蒸汽的加熱半徑相對減小，最終也導致泄油半徑減小，蒸汽吞吐開采效果交差。研究認為，蒸汽吞吐開采經濟有效的原始含油飽和度應高于0．5。 </p><p>　　2 4.5 油層滲透率</p><p>　　稠油油藏一般多為疏

34、松的砂巖油藏，物性好，滲透率較高，有利于蒸汽吞吐開采。</p><p>　　規(guī)律：滲透率越高，油層流動系數(shù)越大，油層吸汽能力強，產油能力高，因而蒸汽吞吐的開采效果好。 </p><p>　　2 4.6 非均質性</p><p>　　油藏滲透率非均質性對蒸汽吞吐的開采效果影響較大。在油層中存在高滲透率層時，注入蒸汽將優(yōu)先進入高滲層而導致層間吸汽不均，在蒸汽吞吐的初期，

35、吞吐效果較好（因加熱帶擴大），但對后續(xù)的吞吐和蒸汽驅產生不利的影響，油層儲量動用不均，從而影響整個油滾的開采效果。 </p><p><b>　　2 4.7 邊底水</b></p><p>　　邊、底水的存在將會對稠油熱采帶來程度不同的影響，這種影響主要表現(xiàn)在邊水侵入、底水錐進。其影響程度一是取決于邊、底水能量大小，即活躍程度，二是取決于生產井離水體的距離遠近。具有活

36、躍邊、底水的稠油油藏，在熱采過程中，由于水體導熱性能好以及水、油粘度懸殊，對蒸汽吞吐和蒸汽驅將帶來不利的影響。 </p><p>　　2.5 基本開采規(guī)律</p><p>　　低采出程度、高采油速度；單井作業(yè)，經濟風險小；周期內產油量呈遞減趨勢；周期產油量、周期平均單井日產油逐周期下降；周期油汽比逐周期下降.</p><p><b>　　3 結論</

37、b></p><p>　　(1)稠油熱采技術的不斷發(fā)展和創(chuàng)新, 為人們合理開采稠油提供了技術保障。但每種技術都不是盡善盡美, 關鍵是要根據(jù)不同油藏, 因地制宜、采用不同的開采技術。</p><p>　?。?)改善稠油吞吐技術對策的應用是提高稠油蒸汽吞吐效果行之有效的方法,對于蒸汽吞吐稠油下步開發(fā)方式轉換不會產生影響,在現(xiàn)有條件下值得普遍推廣。改善蒸汽吞吐后期開發(fā)效果技術立足于對油藏深

38、入細致的地質基礎研究，應結合油田開發(fā)實踐，不斷加強和更新對油藏的地質認識。</p><p>　　(3) 蒸汽吞吐開采的油藏, 特別是到了中后期, 進一步改善吞吐效果, 提高工程管理水平和工藝技術水平,與先進的鉆井技術相結合, 以及適時地轉入合理的二次熱采方式, 顯得尤為重要和迫切。</p><p>　　(5) 對于不適合蒸汽吞吐熱采的稠油油藏, 可以考慮熱水驅、火燒油層、電磁加熱等熱采技術

39、。</p><p>　　(6) 水平井和復合井技術與蒸汽吞吐、蒸汽驅、SAGD、火燒油層、電磁加熱等技術相結合, 能夠使稠油油藏獲得較好的開發(fā)效果, 是今后稠油熱采技術中應該關注的問題。</p><p>　　(7) 要保持區(qū)塊中后期開采的持續(xù)發(fā)展 , 需進一步分析研究剩余油分布 , 加強綜合調整和治理 ; 加快開發(fā)方式轉換的研究與擴大試驗 , 做好技術儲備。</p><

40、;p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉文章.熱采稠油油藏開發(fā)模式[M].石油工業(yè)出版社,2010</p><p>　　[2] 歡喜嶺油田錦45塊油藏精細描述及開發(fā)調整. 錦州采油廠 2000</p><p>　　[3]《勝利油田稠油熱力采油技術》北京：石油工業(yè)出版社，1999</p><p

41、>　　[4]《特種油氣藏》主編：張方禮</p><p>　　[5]《石油工程》石油工程出版社 主編：于云琦</p><p>　　[6] 劉文章．熱采稠油油藏開發(fā)模式．石油工業(yè)出版社，1998：1~41</p><p>　　[7] 錢思復．油田熱采蒸汽分配技術．石油大學出版社，1995</p><p>　　[8] 周興全．現(xiàn)代水平井采油

42、技術．天津：天津大學出版社，1997</p><p>　　[9] 胡常忠．稠油開采技術．石油工業(yè)出版社，1998：211~212</p><p>　　[10] 張義堂, 等. 熱力采油提高采收率技術[ M] . 北京: 石油工</p><p>　　業(yè)出版社, 2006</p><p><b>　　附錄</b></p