论文部分内容阅读
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方法:干式向前燃烧法、湿式向前燃烧法、返向燃烧法。
由于目前工艺的局限性,我国矿场规模化应用的热采技术主要为蒸汽吞吐,下面就该工艺技术做重点介绍。
二、稠油油藏蒸汽吞吐开采技术
1.蒸汽吞吐开采机理
蒸汽吞吐方法即所谓的循环注蒸汽方法或油井激励方法,该方法是周期性地向油井中注入蒸汽,将大量热带入油层的一种稠油增产措施。注入的热使原油粘度大大降低,从而提高了油井中原油的流动能力,起到增产作用。蒸汽吞吐过程包括如下三个方面:注汽阶段, 焖井阶段, 采油阶段。
蒸汽吞吐采油的机理主要有:(1)降低原油粘度(2)解堵作用(3)降低界面张力(4)流体及岩石的热膨胀作用。另外高温蒸汽可改变岩石的润湿性,吞吐降压后的压实作用以及高温蒸汽的蒸馏裂解作用等均可改善原油的生产状态。
2.蒸汽发生器
稠油井蒸汽吞吐所需的湿蒸汽是由工业清水经过软化、脱氧等工艺处理达到湿蒸汽发生器用水标准后,在湿蒸汽发生器内经加热处理,最终成为干度为70~80%的饱和湿蒸汽。湿蒸汽经注汽管网(线)输送到热采井井口,在通过井下专用注入管线注入地层。
对于注汽压力高(>16MPa),采用常规注汽方式开采效果较差的井,可采用亚临界湿蒸汽发生器注汽。亚临界湿蒸汽发生器的额定工作压力为21 MPa,恰好在水蒸汽的临界点附近(水蒸汽的临界点在22.5 MPa),此时水的汽化潜热趋向于零,水、汽两相没有明显的界面。对于特、超稠油井,如果采用亚临界湿蒸汽发生器不能保证注汽质量,则应使用超临界湿蒸汽发生器注汽可大幅提高注汽干度,保障注汽质量,改善开采效果。
三、热采配套工艺技术
1.提高湿蒸汽干度技术
注汽干度的高低是衡量注汽质量的重要标准,干度越高所携带的热量越多,注汽效果就越好。为最大限度地提高注汽干度,应用高压汽水分离器,该设备是将锅炉出口的饱和蒸汽通过高压分汽缸的螺旋通道高速切向旋转,在离心作用下,饱和蒸汽中的水被分离出,从而提高蒸汽干度。该设备运行稳定,提高干度15%左右,有效地提高了注汽效果。
2.注蒸汽井高温堵水技术
在注蒸汽开采过程中,热量易向高含水区扩散,同时由于储层的强非均质性,出现蒸汽超覆和汽窜,必然导致蒸汽沿高渗透带突进,使得蒸汽波及系数小,大大降低蒸汽有效波及面积,从而影响了蒸汽吞吐开采效益。
高温堵水的关键是堵剂不仅要能封堵住大孔道,更重要的是能够耐高温,因为普通堵剂在对热采井施工时,无法承受注汽时的高温,导致堵剂性能发生变化,不能较好的把大孔道封堵住,结果认真筛选,优选了一种高温堵剂。高温堵剂能封堵这些大孔道使注入压力升高,迫使蒸汽转向含油饱和度高的部位驱替原油从而提高了蒸汽波及系数。注入压力升高,注入的有效热量也相应增大,从而提高蒸汽吞吐开采效益。
3.氮气泡沫调剖技术
在注蒸汽开采过程中,由于储层的非均质性,出现蒸汽超覆和汽窜,必然导致蒸汽沿高渗透带突进,使得蒸汽波及系数小,大大降低蒸汽有效波及面积,从而影响了蒸汽吞吐开采效益。氮气泡沫堵水调剖可以有效地改善原油流动性,延长吞吐周期,降低综合含水,提高稠油采收率。
通过对边底水水侵影响分析,采取边部提液抑制边底水向内推进,高温堵水降低单井含水治理措施均见到较好的效果。但由于生产参数的限制提液潜力不大;高温堵水由于受堵剂成份的限制难以进入油层深部影响堵水效果。通过广泛调研及室内研究认为氮气泡沫对治理边底水有较好的效果。
4.热化学复合吞吐技术
热复合化学技术是在蒸汽加热降粘的基础上,利用化学助剂进一步降低稠油粘度、提高洗油效率、增加油层能量,达到热能和化学体系复合增效、改善热采开发效果的目的。主要采用油溶性降粘剂、二氧化碳、氮气等辅助蒸汽吞吐达到提高热采效果的目的。
四、下步攻关方向
随着各油田稠油热采开发的深入,蒸汽吞吐各项配套技术将得到继续研究和优化,以降低稠油开采成本,提高稠油开采效果。
1.研究敏感性稠油油藏热采开发技术,敏感性稠油油藏具有粘土含量高,水敏性强,薄互层为主,净总比低,吞吐热损失大等特点,重点要攻关完井防砂工艺、油层保护工艺和提高储层渗流能力技术。
2.深层低渗透稠油油藏开发技术,深层油藏具有埋深,渗透率低、原油粘度高,井筒举升难度大的特点,重点要研究深层稠油超临界压力注汽工艺。
3.蒸汽驱开采配套技术,包括分层注汽技术,高温堵调技术,井筒防腐防垢技术,高温举升工艺等。
参考文献:
[1]段昌旭,于京秋。《孤岛常规稠油油藏》。石油工业出版社,1997。
[2]万仁溥主编。《采油工程手册》。石油工业出版社,2000。
[3]王端平、魏斌等主编。《油气采收率技术论文集》(1)。石油工业出版社,2001
[4]肖建洪、曹正权 温志刚等主编《孤岛采油工艺技术》石油工业出版社,2007。
作者简介:陈光辉,单位:胜利油田鲁胜石油开发有限责任公司 研究方向:采油工程
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方法:干式向前燃烧法、湿式向前燃烧法、返向燃烧法。
由于目前工艺的局限性,我国矿场规模化应用的热采技术主要为蒸汽吞吐,下面就该工艺技术做重点介绍。
二、稠油油藏蒸汽吞吐开采技术
1.蒸汽吞吐开采机理
蒸汽吞吐方法即所谓的循环注蒸汽方法或油井激励方法,该方法是周期性地向油井中注入蒸汽,将大量热带入油层的一种稠油增产措施。注入的热使原油粘度大大降低,从而提高了油井中原油的流动能力,起到增产作用。蒸汽吞吐过程包括如下三个方面:注汽阶段, 焖井阶段, 采油阶段。
蒸汽吞吐采油的机理主要有:(1)降低原油粘度(2)解堵作用(3)降低界面张力(4)流体及岩石的热膨胀作用。另外高温蒸汽可改变岩石的润湿性,吞吐降压后的压实作用以及高温蒸汽的蒸馏裂解作用等均可改善原油的生产状态。
2.蒸汽发生器
稠油井蒸汽吞吐所需的湿蒸汽是由工业清水经过软化、脱氧等工艺处理达到湿蒸汽发生器用水标准后,在湿蒸汽发生器内经加热处理,最终成为干度为70~80%的饱和湿蒸汽。湿蒸汽经注汽管网(线)输送到热采井井口,在通过井下专用注入管线注入地层。
对于注汽压力高(>16MPa),采用常规注汽方式开采效果较差的井,可采用亚临界湿蒸汽发生器注汽。亚临界湿蒸汽发生器的额定工作压力为21 MPa,恰好在水蒸汽的临界点附近(水蒸汽的临界点在22.5 MPa),此时水的汽化潜热趋向于零,水、汽两相没有明显的界面。对于特、超稠油井,如果采用亚临界湿蒸汽发生器不能保证注汽质量,则应使用超临界湿蒸汽发生器注汽可大幅提高注汽干度,保障注汽质量,改善开采效果。
三、热采配套工艺技术
1.提高湿蒸汽干度技术
注汽干度的高低是衡量注汽质量的重要标准,干度越高所携带的热量越多,注汽效果就越好。为最大限度地提高注汽干度,应用高压汽水分离器,该设备是将锅炉出口的饱和蒸汽通过高压分汽缸的螺旋通道高速切向旋转,在离心作用下,饱和蒸汽中的水被分离出,从而提高蒸汽干度。该设备运行稳定,提高干度15%左右,有效地提高了注汽效果。
2.注蒸汽井高温堵水技术
在注蒸汽开采过程中,热量易向高含水区扩散,同时由于储层的强非均质性,出现蒸汽超覆和汽窜,必然导致蒸汽沿高渗透带突进,使得蒸汽波及系数小,大大降低蒸汽有效波及面积,从而影响了蒸汽吞吐开采效益。
高温堵水的关键是堵剂不仅要能封堵住大孔道,更重要的是能够耐高温,因为普通堵剂在对热采井施工时,无法承受注汽时的高温,导致堵剂性能发生变化,不能较好的把大孔道封堵住,结果认真筛选,优选了一种高温堵剂。高温堵剂能封堵这些大孔道使注入压力升高,迫使蒸汽转向含油饱和度高的部位驱替原油从而提高了蒸汽波及系数。注入压力升高,注入的有效热量也相应增大,从而提高蒸汽吞吐开采效益。
3.氮气泡沫调剖技术
在注蒸汽开采过程中,由于储层的非均质性,出现蒸汽超覆和汽窜,必然导致蒸汽沿高渗透带突进,使得蒸汽波及系数小,大大降低蒸汽有效波及面积,从而影响了蒸汽吞吐开采效益。氮气泡沫堵水调剖可以有效地改善原油流动性,延长吞吐周期,降低综合含水,提高稠油采收率。
通过对边底水水侵影响分析,采取边部提液抑制边底水向内推进,高温堵水降低单井含水治理措施均见到较好的效果。但由于生产参数的限制提液潜力不大;高温堵水由于受堵剂成份的限制难以进入油层深部影响堵水效果。通过广泛调研及室内研究认为氮气泡沫对治理边底水有较好的效果。
4.热化学复合吞吐技术
热复合化学技术是在蒸汽加热降粘的基础上,利用化学助剂进一步降低稠油粘度、提高洗油效率、增加油层能量,达到热能和化学体系复合增效、改善热采开发效果的目的。主要采用油溶性降粘剂、二氧化碳、氮气等辅助蒸汽吞吐达到提高热采效果的目的。
四、下步攻关方向
随着各油田稠油热采开发的深入,蒸汽吞吐各项配套技术将得到继续研究和优化,以降低稠油开采成本,提高稠油开采效果。
1.研究敏感性稠油油藏热采开发技术,敏感性稠油油藏具有粘土含量高,水敏性强,薄互层为主,净总比低,吞吐热损失大等特点,重点要攻关完井防砂工艺、油层保护工艺和提高储层渗流能力技术。
2.深层低渗透稠油油藏开发技术,深层油藏具有埋深,渗透率低、原油粘度高,井筒举升难度大的特点,重点要研究深层稠油超临界压力注汽工艺。
3.蒸汽驱开采配套技术,包括分层注汽技术,高温堵调技术,井筒防腐防垢技术,高温举升工艺等。
参考文献:
[1]段昌旭,于京秋。《孤岛常规稠油油藏》。石油工业出版社,1997。
[2]万仁溥主编。《采油工程手册》。石油工业出版社,2000。
[3]王端平、魏斌等主编。《油气采收率技术论文集》(1)。石油工业出版社,2001
[4]肖建洪、曹正权 温志刚等主编《孤岛采油工艺技术》石油工业出版社,2007。
作者简介:陈光辉,单位:胜利油田鲁胜石油开发有限责任公司 研究方向:采油工程