畢業(yè)設(shè)計(jì)——歡喜嶺油田齊40塊蒸汽驅(qū)技術(shù)應(yīng)用

1、中國石油大學(xué)勝利學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 蒸汽驅(qū)概述1. 蒸汽驅(qū)概念蒸汽驅(qū)：是指按優(yōu)選的開發(fā)系統(tǒng) 開發(fā)層系、井網(wǎng)、井距、射孔層段等，由注入井連續(xù)向油層注入高溫濕蒸汽，加熱并驅(qū)替原油由生產(chǎn)井采出的開采方式。當(dāng)瞬時(shí)油汽比達(dá)到經(jīng)濟(jì)界限時(shí)，蒸汽驅(qū)結(jié)束或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌_采方式。注入的蒸汽不斷加熱井筒周圍的地層，隨著蒸汽的連續(xù)注入，在油藏中形成并逐步擴(kuò)展的蒸汽帶；當(dāng)注入蒸汽從注入井向生產(chǎn)井運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成幾個(gè)不同的溫度帶和流體飽和度帶。2. 蒸汽驅(qū)開采機(jī)理蒸汽驅(qū)過程中，有多種機(jī)理在不同程度的起作用，蒸汽驅(qū)的驅(qū)油效率比較高，一般在80-90，由于蒸汽前沿的穩(wěn)定性比水要好，所以在非均質(zhì)油層中的波及效率比水要大的多，

2、因此，蒸汽驅(qū)的最終采收率一般可達(dá)50-60。作用有降粘作用，蒸汽的蒸餾作用，熱膨脹作用，脫氣作用，油的混相驅(qū)作用，溶解氣驅(qū)作用，乳化驅(qū)作用。（1）降粘作用：溫度升高使原油粘度降低，是蒸汽驅(qū)開采重油的最重要的機(jī)理。主要是隨著蒸汽的注入，油藏溫度升高，油和水的粘度都要降低，但水粘度的降低程度與油相比則小得多，其結(jié)果是改善了水油流度比： m=mokw/mwko，在油的粘度較低時(shí)，驅(qū)替效率和波及效率都得到改善，這也是熱水驅(qū)、蒸汽驅(qū)提高采收率的原因所在。（2）蒸汽的蒸餾作用蒸汽的蒸餾作用是蒸汽帶中的重要采油機(jī)理。它降低了油藏液體的沸點(diǎn)溫度。當(dāng)溫度等于或超過系統(tǒng)的沸點(diǎn)溫度時(shí)，混合物將沸騰，引起油被剝蝕（因

3、混合物的沸騰所引起的擾動(dòng)），使油從死孔隙向連通孔隙轉(zhuǎn)移，增加了驅(qū)油的機(jī)會(huì)。蒸汽蒸餾在采輕質(zhì)油中將起更大作用。（3）熱膨脹作用熱膨脹是熱水帶中的重要采油機(jī)理。這一機(jī)理可采出510%的原油，其大小取決于原油類型、初始含油飽和度和受熱帶的溫度。隨著溫度的升高，油發(fā)生膨脹，而且變得更具流動(dòng)性。油的膨脹量取決于它的組成。輕質(zhì)油的膨脹率大于重油，因此，熱膨脹作用在采輕油中所起的作用比重油更大。（4）油的混相驅(qū)作用水蒸汽蒸餾出的大部分輕質(zhì)餾分，通過蒸汽帶和熱水帶被帶入較冷的區(qū)域凝析下來，凝析的熱水與油一塊流動(dòng)，形成熱水驅(qū)。凝析的輕質(zhì)餾分與地層中的原始油混合并將其稀釋，降低了油的密度和粘度。隨著蒸汽前沿的推進(jìn)

4、，凝析的輕質(zhì)餾分也不斷向前推進(jìn)，其結(jié)果形成了油的混相驅(qū)。由混相機(jī)理而增加的采收率，對(duì)重油來說大約35oip。3. 蒸 汽 驅(qū) 的 意 義采用蒸汽驅(qū)開采技術(shù)，能夠及時(shí)補(bǔ)充地層能量，降低油層的虧空速度，使整個(gè)區(qū)塊地層壓力保持穩(wěn)定。采用蒸汽驅(qū)開采技術(shù)，能夠提高蒸汽波及系數(shù)，有效開采井間剩余油。采用蒸汽驅(qū)開采技術(shù)，能夠降低微孔道原油粘度和殘余油飽和度，提高驅(qū)油效率，從而達(dá)到較高的采收率。第二章 歡喜嶺油田齊40塊目前生產(chǎn)情況歡喜嶺油田齊40塊位于遼河斷陷西部凹陷西斜坡南段，歡曙上臺(tái)階上傾部位。開發(fā)目的層為沙三下蓮花油層蓮i、蓮ii兩個(gè)油層組。試驗(yàn)區(qū)選擇在下層系的主體部位。試驗(yàn)區(qū)面積0.08km2，地質(zhì)

5、儲(chǔ)量 86104t。主要地質(zhì)參數(shù) ：油層埋深： 900m924m；有效厚度： 12m48m，平均 32.2m；層數(shù)：5層8層，平均 7層；孔隙度： 29%34%，平均 32%； 滲透率：1.92.5m2 ，平均 2.1m2；原油粘度(50脫氣)：原始3200 mpas，轉(zhuǎn)驅(qū)前4800mpas；油層連通系數(shù)：86.6% 。4個(gè)先導(dǎo)試驗(yàn)井組（截至到2006年9月14日） 區(qū)內(nèi)有各類井27口（注汽井4口，生產(chǎn)井21口，觀察井2口）。注汽井開井2口，日注汽260噸，生產(chǎn)開井19口，日產(chǎn)液285噸，日產(chǎn)油46噸，含水83.8%，瞬時(shí)采注比1.1，瞬時(shí)油汽比0.18。7個(gè)擴(kuò)大試驗(yàn)井組，區(qū)內(nèi)共有各類井38口

6、（注汽井7口，生產(chǎn)井29口，觀察井2口）。注汽井開井7口，日注汽780噸；生產(chǎn)井開井23口，日產(chǎn)液603噸，日產(chǎn)油107噸，含水82.3%，瞬時(shí)采注比0.77，瞬時(shí)油汽比0.14。2.1 先導(dǎo)試驗(yàn)方案要點(diǎn)井網(wǎng)井距 70m70m井距反九點(diǎn)注采井網(wǎng)，利用老井9口，鉆加密井16口，總井?dāng)?shù)達(dá)到27口。其中注汽井4口，采油井21口，觀察井2口。試驗(yàn)前：吞吐階段累積注汽26.6104t，累積產(chǎn)油30.5104t，累積產(chǎn)水24.0104t，累積油汽比1.1，采出程度24.0%.。試驗(yàn)階段：注汽92.9104t，產(chǎn)油16.79104t，產(chǎn)水59.5104t,采注比0.82，油汽比0.18，采出程度33.6%（

7、吞吐+汽驅(qū)：57.7%)。注采參數(shù)井底干度50%注汽速度：1.8t/(d.ha.m)井組日注蒸汽540t(cwe)/d井組配產(chǎn)液量641m3/d平均單井53m3/d采 注 比：1.2方案指標(biāo)油汽比0.18汽驅(qū)階段累產(chǎn)油16.79104t汽驅(qū)階段采收率33.6%開采年限8年 齊40塊蒸汽驅(qū)試驗(yàn)的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)曲 大樣含水分析的日產(chǎn)油量 蒸汽驅(qū)試驗(yàn)井組的跟蹤模擬曲線2.2 國外成功實(shí)現(xiàn)蒸汽驅(qū)的四項(xiàng)重要技術(shù)參數(shù)：a.采注比1.2b.注汽速度：2.010-4t/m.m2.dc.井底蒸汽干度：0.4d.油層壓力降低到原始地層壓力的50-60%第三章 蒸汽驅(qū)配套工藝研究3.1 蒸汽驅(qū)注汽工藝研究這是前提，需全井

8、段均勻注入高干度蒸汽要求l 井底蒸汽干度40%l 全井段均勻吸汽l 滿足動(dòng)態(tài)測(cè)試的要求3.1.1 井筒隔熱工藝研究隔熱油管選擇：4 1/2in高真空隔熱油管配套隔熱襯套工藝隔熱襯套：在管柱連接過程中,腔體兩端與隔熱管端部壓緊,使接箍與內(nèi)隔層之間形成由具有較好隔熱性能的材料所填充的密閉隔熱層。l 影響隔熱效果的因素蒸汽參數(shù)模擬計(jì)算（壓力12mpa，速度5t/h）管柱類型井口干度（%）接箍隔熱情況井底干度（%）高真空隔熱管(環(huán)空密封)80接箍未隔熱32接箍隔熱523.1.2 注汽管柱優(yōu)化 壓力補(bǔ)償式隔熱型伸縮管 多級(jí)長效汽驅(qū)密封器 y441強(qiáng)制解封汽驅(qū)封隔器 喇叭口 隔熱管接箍(配接箍密封器) 油

9、層 油層 真空隔熱管 蒸汽驅(qū)高溫長效隔熱管柱結(jié)構(gòu)圖各類配汽器優(yōu)缺點(diǎn)配汽器類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)自調(diào)節(jié)配汽器配汽誤差小不能測(cè)試節(jié)流配汽器可以測(cè)試吸汽剖面井下汽水分離器抑制蒸汽超覆不能測(cè)試1.3 提高注汽干度工藝研究flq20-21/k型汽水分離器要求：入口干度在65%75%時(shí)，出口蒸汽干度達(dá)95%以上，分離器額定工作壓力5-21mpa，分離器處理蒸汽的額定能力20t/h3.2 監(jiān)測(cè)工藝研究動(dòng)態(tài)跟蹤分析和方案調(diào)整的基礎(chǔ) 注汽動(dòng)態(tài)測(cè)試 ：井口、井底注汽參數(shù)測(cè)試及隔熱管性能測(cè)試。 生產(chǎn)動(dòng)態(tài)測(cè)試 ：實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)井產(chǎn)量、溫度、井底壓力等，為分析動(dòng)態(tài)提供依據(jù)。 監(jiān)測(cè)井動(dòng)態(tài)測(cè)試 ：對(duì)觀察井溫度、壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)、長期測(cè)試，

10、監(jiān)測(cè)井底蒸汽動(dòng)態(tài)。3.3 選擇性深部調(diào)剖工藝研究這是保障3.3.1 蒸汽驅(qū)調(diào)剖要求l 能進(jìn)行選擇性調(diào)剖l 能進(jìn)行深部調(diào)剖l 對(duì)大孔道實(shí)現(xiàn)永久封堵氮?dú)馀菽{(diào)剖 視粘度高 選擇性封堵汽竄 提高富集油地帶的動(dòng)用程度 遇水穩(wěn)定 遇油不穩(wěn)定強(qiáng)的再生能力地層吸附小 實(shí)現(xiàn)地層深部封堵調(diào)剖固相調(diào)剖 當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上方向汽竄嚴(yán)重且調(diào)整注采參數(shù)不見效的時(shí)候，則停止注汽，對(duì)中心注汽井采取封堵調(diào)剖即封堵特大竄流通道的措施。 3.3.2 蒸汽驅(qū)技術(shù)保障措施（1）該項(xiàng)技術(shù)在歡喜嶺齊40蒸汽驅(qū)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)得到成功應(yīng)用，井筒隔熱效果顯著，900m井深蒸汽干度可達(dá)54%，使用壽命超過3年，滿足了蒸汽驅(qū)開采長期可靠連續(xù)注汽的需要，并

11、達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。保障措施（2）蒸汽驅(qū)耐高溫、耐腐蝕舉升技術(shù) 目前，汽驅(qū)井高溫陶瓷泵應(yīng)用52井次；金屬高溫泵應(yīng)用40井次；浮環(huán)泵推廣應(yīng)用300多井次，施工成功率100%，有效率80%以上。 先導(dǎo)試驗(yàn)和擴(kuò)大試驗(yàn)的平均泵效由原來的20.5%提高到46.12%，平均單井日產(chǎn)液由原來的6.23t/d提高到24.1t/d，檢泵周期大幅度延長，最高井口溫度達(dá)到100以上。證明汽驅(qū)井高溫泵設(shè)計(jì)合理，在井下高溫的工作環(huán)境下，能夠滿足不卡泵、耐腐蝕、耐磨損，具有較長的使用壽命和較高泵效的要求。 保障措施（3）蒸汽驅(qū)防砂技術(shù)（1）地層深部防砂技術(shù) 防砂與壓裂結(jié)合，防砂的同時(shí)提高油井產(chǎn)能（機(jī)械、化學(xué)），是一種主動(dòng)

12、式的防砂技術(shù)，它能將地層砂固定在地層之中，防止其運(yùn)移，因而更有利于對(duì)細(xì)粉砂的防治。應(yīng)用情況及效果評(píng)價(jià)2000年應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)以來，分別在遼河油田的海外河區(qū)塊、小洼區(qū)塊、冷43塊、錦16塊、杜212、杜84、杜32塊等進(jìn)行應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施300余井次，其中恢復(fù)出砂長停井34口井。措施有效率92%以上。五年來，累計(jì)增產(chǎn)原油15.9萬噸，創(chuàng)效益6500萬元，投入產(chǎn)出比1：3。（2）復(fù)合射孔防砂技術(shù)1、射孔防砂一次完成，施工簡(jiǎn)便; 2、早期防砂、最大限度維持地層原始狀態(tài)、地層傷害小、防砂效果好;3、井內(nèi)無殘余管柱，便于后期增產(chǎn)措施、分層處理。應(yīng)用情況及效果評(píng)價(jià) 該技術(shù)自1999年10月份投入現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在遼

13、河油田錦7、錦8、錦45塊，杜84塊，高18、高246塊，齊108、齊40塊，歡127等區(qū)塊及大港油田、冀東油田、勝利油田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)200余井次。防砂措施的成功率提高到95%以上，防砂生產(chǎn)效果良好，累計(jì)增油已達(dá)5萬噸，創(chuàng)效4850萬元。應(yīng)用范圍： 蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、混相驅(qū)（液化石油氣、富氣、干氣、二氧化碳?xì)狻⒌獨(dú)猓?、非混相?qū)、火燒油層及天然氣開采。特點(diǎn)： 用量少（幾十公斤），施工簡(jiǎn)便，檢測(cè)靈敏度高，對(duì)工藝技術(shù)無影響。保障措施（4）分層測(cè)壓技術(shù)根據(jù)蒸汽驅(qū)井組內(nèi)的觀察井所測(cè)得的數(shù)據(jù)，可正確評(píng)價(jià)汽驅(qū)動(dòng)態(tài)，進(jìn)而作出相應(yīng)調(diào)整，通過幾年的汽驅(qū)試驗(yàn)，我們不斷完善了觀察井監(jiān)測(cè)技術(shù)，從最初的定點(diǎn)、定時(shí)、籠統(tǒng)測(cè)試發(fā)

14、展到目前的分層、連續(xù)、直讀測(cè)試技術(shù)，觀察井分層測(cè)壓工藝主要由毛細(xì)管保護(hù)器，毛細(xì)管內(nèi)外轉(zhuǎn)換器，高溫封隔器和傳壓筒組成。保障措施（5）等干度分配技術(shù)可同時(shí)對(duì)14口井蒸汽流量進(jìn)行等干度分配?；蛘?計(jì)量范圍420t/h，誤差小于5。第四章 存在問題 (1)根據(jù)蒸汽驅(qū)的生產(chǎn)特點(diǎn)，更換管柱、檢泵等作業(yè)，均需在高溫蒸汽環(huán)境下進(jìn)行，給作業(yè)施工帶來極大難度。采取壓井作業(yè)，不但會(huì)影響蒸汽驅(qū)井組已經(jīng)形成的溫場(chǎng)，還會(huì)污染油層， 目前，注汽井高溫不壓井作業(yè)技術(shù)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證可以滿足蒸汽驅(qū)注汽井高溫作業(yè)的要求。但隨著汽驅(qū)規(guī)模的擴(kuò)大，蒸汽驅(qū)生產(chǎn)井的溫度將提高很快（特別是汽竄井），作業(yè)工作量將逐漸加大，采用常規(guī)的修井作業(yè)將

15、由此引起對(duì)油層污染以及存在極大的安全隱患,而目前還沒有能適合蒸汽驅(qū)生產(chǎn)井的高溫不壓井作業(yè)裝置。(2)蒸汽驅(qū)中后期，由于層間物性差異以及初期開采過程中的合注合采，導(dǎo)致蒸汽超覆和單層突進(jìn)加劇，油藏縱向和平面動(dòng)用嚴(yán)重不均，影響汽驅(qū)整體效果，為解決這一問題，研制了分層注汽管柱，合理分配注汽量，改善吸汽剖面、提高油層縱向動(dòng)用程度。目前該工藝技術(shù)正在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。而對(duì)于不能進(jìn)行分層的油藏，該技術(shù)是不適用的。(3)汽驅(qū)井高溫泵在汽驅(qū)井組的應(yīng)用中取得了較好的效果，總體上滿足了汽驅(qū)井組高溫舉升的要求，但在排砂性、防汽性以及汽驅(qū)大排量泵等方面還有待進(jìn)一步研究和完善。 (4)隨著蒸汽驅(qū)的工業(yè)化推廣，對(duì)蒸汽驅(qū)采油工藝

16、實(shí)施方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，跟蹤調(diào)整水平也提出了更高的要求，如何能夠高效率、高水平地設(shè)計(jì)、優(yōu)化以及跟蹤調(diào)整方案，評(píng)價(jià)工藝效果，是目前面臨的問題之一。第五章 下步攻關(guān)方向（1）高溫不壓井技術(shù)完善與配套 包括注汽井高溫不壓井技術(shù)完善和目前現(xiàn)場(chǎng)急需的高溫生產(chǎn)井不壓井作業(yè)技術(shù)配套。（2）分層汽驅(qū)工藝技術(shù)改進(jìn)與完善 包括分層汽驅(qū)工藝管柱完善、噴嘴設(shè)計(jì)改進(jìn)、配汽閥投撈工藝完善等，加快現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)度，爭(zhēng)取早日在全面轉(zhuǎn)汽驅(qū)中應(yīng)用。（3）蒸汽驅(qū)高溫舉升技術(shù)完善與應(yīng)用 包括對(duì)目前汽驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)高溫階段使用的蒸汽驅(qū)井高溫陶瓷泵采油技術(shù)完善與推廣應(yīng)用：汽驅(qū)井高溫大排量泵完善與應(yīng)用（泵徑系列：83mm、 95mm、127mm），目的在

17、于形成系列化、提高大泵防砂、防氣性以及提高泵效。（4）高干度蒸汽地面分配計(jì)量技術(shù) 1）、蒸汽均相器研究 2）、小流量汽水分離器研究 3）、分相計(jì)量研究（5）蒸汽驅(qū)工藝設(shè)計(jì)平臺(tái)開發(fā)與應(yīng)用 包括軟件平臺(tái)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；對(duì)注汽、舉升、射孔、配套輔助技術(shù)等各項(xiàng)工藝分析計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)；井筒注入系統(tǒng)工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件模塊研制；蒸汽驅(qū)單井?dāng)?shù)值模擬軟件模塊研制；蒸汽驅(qū)井筒舉升優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件模塊研制。（6）蒸汽驅(qū)工藝技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤評(píng)價(jià) 在數(shù)據(jù)（包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)、配套工藝資料、管理數(shù)據(jù)等）實(shí)時(shí)采集與維護(hù)的基礎(chǔ)上，建立蒸汽驅(qū)工藝技術(shù)效果跟蹤評(píng)價(jià)系統(tǒng)，提高整個(gè)項(xiàng)目管理的規(guī)范性、科學(xué)性，提高效率，及時(shí)跟蹤、評(píng)價(jià)、動(dòng)態(tài)調(diào)整。（7）蒸

18、汽驅(qū)高溫調(diào)剖技術(shù) 對(duì)于不適合分層汽驅(qū)的油藏，需要進(jìn)行低成本、大劑量高溫調(diào)剖技術(shù)的研究。（8）蒸汽驅(qū)提高汽驅(qū)效果及后期接替技術(shù)研究隨著蒸汽驅(qū)配套工藝技術(shù)的不斷成熟，在汽驅(qū)中后期對(duì)提高汽驅(qū)效果技術(shù)以及后期接替技術(shù)的研究對(duì)提高汽驅(qū)最終經(jīng)濟(jì)效益有重要的意義。包括新型化學(xué)添加劑提高汽驅(qū)效果研究等各種復(fù)合型蒸汽驅(qū)技術(shù)以及汽驅(qū)后期接替技術(shù)研究。第六章 齊40蒸汽驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)取得的經(jīng)驗(yàn)及認(rèn)識(shí)a、 井況是制約汽驅(qū)效果的重要因素，良好的井況是汽驅(qū)取得較好效果的先決條件。 b、 高度泄壓油藏的鉆井和完井，必須采取有效的油層保護(hù)措施，以保證油井的應(yīng)有產(chǎn)能。 c、 汽驅(qū)中油藏壓力保持較低水平，并實(shí)現(xiàn)油井排空生產(chǎn)，是保證汽驅(qū)成功的重要操作條件。d、 蒸汽驅(qū)是項(xiàng)大的系統(tǒng)工程，要使汽驅(qū)順利進(jìn)行并取得應(yīng)有的效果，一定要保證每項(xiàng)工程的質(zhì)量。 e、 試驗(yàn)的跟蹤研究和及時(shí)調(diào)整是保障蒸汽驅(qū)取得成功的必要條件。f、一個(gè)強(qiáng)有力的領(lǐng)導(dǎo)組織機(jī)構(gòu)是項(xiàng)目正常運(yùn)行的