蒸汽吞吐技術

1、1、稠油的定義、稠油的定義中國稠油分類標準2、分類標準、分類標準隔熱油管隔熱油管井下熱脹補償器井下熱脹補償器注汽封隔器注汽封隔器注汽封隔器注汽封隔器井下汽水分離器井下汽水分離器隔熱油管隔熱油管井下補償器井下補償器井下汽水分離器井下汽水分離器注汽封隔器注汽封隔器隔熱油管隔熱油管井下補償器井下補償器熱采封隔器熱采封隔器井下汽水分離器井下汽水分離器熱采封隔器熱采封隔器油油 層層井口補償器井口補償器加熱帶加熱帶蒸汽凝結帶蒸汽凝結帶蒸汽帶蒸汽帶 蒸汽吞吐是先將蒸汽吞吐是先將高溫高壓濕蒸汽注入高溫高壓濕蒸汽注入油層，對油井周圍油油層，對油井周圍油層加熱降粘，燜井換層加熱降粘，燜井換熱后開井采油。熱后開井采

2、油。蒸汽吞吐蒸汽吞吐特點：具有周期性分四個階段:注汽、燜井、放噴和生產(chǎn)注汽、燜井、放噴和生產(chǎn)注汽時，地層分為三個帶：蒸汽帶、熱水帶和冷水帶蒸汽帶、熱水帶和冷水帶非穩(wěn)定滲流：包括流體滲流、傳熱等過程蒸汽吞吐蒸汽吞吐傳熱機理：由于注入流體的運動引起的能量傳遞；在油層中由高溫向低溫的熱傳導；在注入流體與地層中原始流體之間，由于地層的滲透性引起的熱對流熱對流是主要傳熱機理，把蒸汽的熱量傳遞給油層； 熱傳導，油層的部分熱量傳遞到頂?shù)咨w層。蒸汽吞吐蒸汽吞吐 向油層注入高溫高壓蒸汽，近井地帶相當距離內(nèi)的地層向油層注入高溫高壓蒸汽，近井地帶相當距離內(nèi)的地層溫度升高，將油層及原油加熱。注入油層的蒸汽優(yōu)選進入高溫

3、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，蒸汽帶的溫度仍保持井底蒸汽溫度的溫度仍保持井底蒸汽溫度TsTs（250250350350），蒸汽凝結帶，），蒸汽凝結帶，即熱水帶的溫度即熱水帶的溫度TwTw雖有所下降，但仍然很高。形成的加熱帶雖有所下降，但仍然很高。形成的加熱帶中的中的原油粘度

4、由幾千到幾萬原油粘度由幾千到幾萬mPa.smPa.s降低至幾個降低至幾個mPa.smPa.s。這樣，原。這樣，原油流向井底的阻力大大減小，油流向井底的阻力大大減小，流動系數(shù)流動系數(shù)Kh/Kh/成幾十倍的增加成幾十倍的增加，油井產(chǎn)量必然增加許多倍。油井產(chǎn)量必然增加許多倍。 當高溫蒸汽注入油層后，加熱后的原油產(chǎn)生膨脹，當高溫蒸汽注入油層后，加熱后的原油產(chǎn)生膨脹，原油中如果存在少量的溶解氣，也將從原油中逸出，原油中如果存在少量的溶解氣，也將從原油中逸出，產(chǎn)生溶解氣驅(qū)的作用。同時油藏中的流體和巖石骨架產(chǎn)生溶解氣驅(qū)的作用。同時油藏中的流體和巖石骨架產(chǎn)生熱膨脹作用，孔隙體積縮小，流體體積增大，維產(chǎn)生熱膨脹

5、作用，孔隙體積縮小，流體體積增大，維持原油生產(chǎn)的彈性能量增加。原油的熱膨脹程度主要持原油生產(chǎn)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(zhì)原油的熱取決于原油的組分組成，通常情況下，輕質(zhì)原油的熱膨脹系數(shù)大于重質(zhì)原油膨脹系數(shù)大于重質(zhì)原油。 在注蒸汽過程中，原油和水的汽化壓力隨溫度升高在注蒸汽過程中，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，而升高，當油和水的汽化壓力等于油層當前壓力時，原油中的輕質(zhì)組分汽化成氣相，產(chǎn)生蒸汽蒸餾作用。原油中的輕質(zhì)組分汽化成氣相，產(chǎn)生蒸汽蒸餾作用。蒸餾作用的存在對稠油開采產(chǎn)生的有利影響主要表現(xiàn)蒸餾作用的存在對稠

6、油開采產(chǎn)生的有利影響主要表現(xiàn)在：氣相粘度低，流動阻力小，驅(qū)替前緣產(chǎn)生溶劑驅(qū)；在：氣相粘度低，流動阻力小，驅(qū)替前緣產(chǎn)生溶劑驅(qū)；巖石盲端孔隙中的輕質(zhì)組分將轉(zhuǎn)移到連通孔隙中，產(chǎn)巖石盲端孔隙中的輕質(zhì)組分將轉(zhuǎn)移到連通孔隙中，產(chǎn)生自摻稀降粘作用。生自摻稀降粘作用。 在高溫潤濕性試驗中，普遍的規(guī)律在高溫潤濕性試驗中，普遍的規(guī)律是隨著溫度的升高，巖心潤濕性由是隨著溫度的升高，巖心潤濕性由親油親油轉(zhuǎn)向親水，由弱親水轉(zhuǎn)向強親水。轉(zhuǎn)向親水，由弱親水轉(zhuǎn)向強親水。其主其主要原因是稠油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等極性要原因是稠油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等極性物質(zhì)含量較多。物質(zhì)含量較多。 在蒸汽驅(qū)過程中，由于蒸汽腔內(nèi)的蒸汽流在蒸汽驅(qū)過程中，

7、由于蒸汽腔內(nèi)的蒸汽流速和比容較大，同時蒸汽腔前緣的蒸汽由于冷速和比容較大，同時蒸汽腔前緣的蒸汽由于冷凝并釋放熱量，而產(chǎn)生擾動效應，發(fā)生乳化作凝并釋放熱量，而產(chǎn)生擾動效應，發(fā)生乳化作用，用，形成水包油或油包水乳狀液形成水包油或油包水乳狀液。在非均質(zhì)油。在非均質(zhì)油層中，這些粘滯乳狀液會堵塞高滲透條帶，降層中，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。低蒸汽在冷凝區(qū)的指進作用，提高波及體積。 由于汽液密度差異，在注蒸汽過程中由于汽液密度差異，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(qū)替部藏的表

8、現(xiàn)受熱面積增加，油層的非驅(qū)替部分由于導熱作用而得到加熱，受熱原油在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。重力泄油作用主要重力作用下流到井底。重力泄油作用主要發(fā)生在發(fā)生在單層厚度較大單層厚度較大的稠油油藏中。的稠油油藏中。u 原原 油油 粘粘 度度u 油油 層層 有有 效效 厚厚 度度u 凈凈 總總 厚厚 度度 比比u 原原 始始 含含 油油 飽飽 和和 度度u 滲滲 透透 率率u 油油 層層 非非 均均 質(zhì)質(zhì) 性性u 邊邊 底底 水水 能能 量量1 1）原油粘度）原油粘度高原油粘度： 流動性差 泄油半徑小 吞吐周期短 采油量少2 2）油層有效厚度）油層有效厚度數(shù)值模擬計算不同

9、區(qū)塊熱損失情況數(shù)值模擬計算不同區(qū)塊熱損失情況油層有效厚度，m203243凈總厚度比0.460.710.9總熱損失，372414薄油層： 熱損失大 產(chǎn)量低 油汽比低厚油層： 周期長 產(chǎn)量大 油汽比高3 3）凈總厚度比）凈總厚度比凈總厚度比越小，熱損失越大，吞吐效果越差經(jīng)驗認為：小于0.4時不適合吞吐開采 4 4）原始含油飽和度）原始含油飽和度: :原始含油飽和度降低，原始含油飽和度降低，蒸汽吞吐開采效果變差，峰值產(chǎn)量低。蒸汽吞吐開采效果變差，峰值產(chǎn)量低。 這主要由兩方面原因引起的： （1）原始含油飽和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(chǎn)水量增多，產(chǎn)油量減少； （2）由于水的比

10、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(jīng)濟有效的原始含油飽和度應高于05。 5 5）油層滲透率）油層滲透率稠油油藏稠油油藏一般多為疏松的砂巖油藏，物性一般多為疏松的砂巖油藏，物性好，滲透率較高，有利于蒸汽吞吐開采。好，滲透率較高，有利于蒸汽吞吐開采。規(guī)律：規(guī)律：滲透率越高，油層流動系數(shù)越大，滲透率越高，油層流動系數(shù)越大，油層吸汽能力強，產(chǎn)油能力高，因而蒸汽油層吸汽能力強，產(chǎn)油能力高，因而蒸汽吞吐的開采效果好。吞吐的開采效果好。6 6）非均質(zhì)性）非均質(zhì)性 油藏滲透率非均質(zhì)性對蒸汽吞吐的開采油藏滲透率非均質(zhì)性對

11、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，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，吞吐效果較好不均，在蒸汽吞吐的初期，吞吐效果較好（因加熱帶擴大），但對后續(xù)的吞吐和蒸汽（因加熱帶擴大），但對后續(xù)的吞吐和蒸汽驅(qū)產(chǎn)生不利的影響，油層儲量動用不均，從驅(qū)產(chǎn)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。而影響整個油滾的開采效果。7 7）邊底水）邊底水 邊、底水的存在將會對稠油熱采帶來程邊、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)在邊水侵度不同的影響，這種影響主

12、要表現(xiàn)在邊水侵入、底水錐進。其影響程度一是取決于邊、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，二是取決于生底水能量大小，即活躍程度，二是取決于生產(chǎn)井離水體的距離遠近。具有活躍邊、底水產(chǎn)井離水體的距離遠近。具有活躍邊、底水的稠油油藏，在熱采過程中，由于水體導熱的稠油油藏，在熱采過程中，由于水體導熱性能好以及水、油粘度懸殊，對蒸汽吞吐和性能好以及水、油粘度懸殊，對蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)將帶來不利的影響。蒸汽驅(qū)將帶來不利的影響。 u蒸汽干度對吞吐效果的影響 注汽量不能太小，否則峰值產(chǎn)量低，增產(chǎn)周注汽量不能太小，否則峰值產(chǎn)量低，增產(chǎn)周期短，周期累積產(chǎn)量低，但也不能太高。注入量期短，周期

13、累積產(chǎn)量低，但也不能太高。注入量應按每米純油層厚度選定，也即注汽強度，最優(yōu)應按每米純油層厚度選定，也即注汽強度，最優(yōu)的范圍是的范圍是120120200t/m200t/m。 u注汽量對吞吐效果的影響提高注汽速度即利于縮短油井注汽時間，又有利于增加增產(chǎn)效果。提高注汽速度即利于縮短油井注汽時間，又有利于增加增產(chǎn)效果。注汽速度降低，將增加井筒熱損失，導致井底干度降低，從而減注汽速度降低，將增加井筒熱損失，導致井底干度降低，從而減 少吞吐效果。少吞吐效果。不論深井、淺井，尤其是淺層油井，超高速度或超高壓力注汽，不論深井、淺井，尤其是淺層油井，超高速度或超高壓力注汽， 會引起油層被壓裂，造成裂縫性蒸汽汽竄

14、，使后期的蒸汽吞吐及蒸汽會引起油層被壓裂，造成裂縫性蒸汽汽竄，使后期的蒸汽吞吐及蒸汽驅(qū)開采效果惡化。驅(qū)開采效果惡化。 u注汽速度對吞吐效果的影響影響很小u注汽壓力對吞吐效果的影響1 1、生產(chǎn)壓差相同時，不同壓力下吞吐效果、生產(chǎn)壓差相同時，不同壓力下吞吐效果接近接近 。 2 2、注汽壓力高，生產(chǎn)壓差大，對吞吐效果、注汽壓力高，生產(chǎn)壓差大，對吞吐效果較好。較好。 3 3、注汽壓力的差別對吞吐效果的影響很小，、注汽壓力的差別對吞吐效果的影響很小，如果在油層壓力高的情況下采用較高的注如果在油層壓力高的情況下采用較高的注汽壓力，可以通過放大生產(chǎn)壓差增加產(chǎn)量。汽壓力，可以通過放大生產(chǎn)壓差增加產(chǎn)量。 u注汽

15、工藝參數(shù)的選擇影響次序影響次序: :井底干度井底干度 周期注汽量周期注汽量 注入速度。注入速度。 盡力提高井口注汽干度，尤其是要采用最好的井筒隔盡力提高井口注汽干度，尤其是要采用最好的井筒隔熱技術措施，下井的隔熱管柱一定要保證質(zhì)量，油套管熱技術措施，下井的隔熱管柱一定要保證質(zhì)量，油套管環(huán)空要排干，最好是注入氮氣，以保證環(huán)空中沒有水。環(huán)空要排干，最好是注入氮氣，以保證環(huán)空中沒有水。注汽速度要適當，太低井筒熱損失過大，太高則可能注汽速度要適當，太低井筒熱損失過大，太高則可能使使 注汽壓力過高而超過油層破裂壓力而壓開油層，形注汽壓力過高而超過油層破裂壓力而壓開油層，形成微裂縫，導致油層中蒸汽竄流的不

16、良后果。成微裂縫，導致油層中蒸汽竄流的不良后果。周期注入量要適中，一般按油層平均計算周期注入量要適中，一般按油層平均計算120-200t/m120-200t/m為宜，并且應隨注汽周期的增加而適當增加。為宜，并且應隨注汽周期的增加而適當增加。低采出程度、高采油速度；低采出程度、高采油速度；單井作業(yè)，經(jīng)濟風險?。粏尉鳂I(yè)，經(jīng)濟風險小；周期內(nèi)產(chǎn)油量呈遞減趨勢；周期內(nèi)產(chǎn)油量呈遞減趨勢；周期產(chǎn)油量、周期平均單井日產(chǎn)油逐周周期產(chǎn)油量、周期平均單井日產(chǎn)油逐周期下降；期下降；周期油汽比逐周期下降；周期油汽比逐周期下降；u蒸汽吞吐屬于依靠天然能量開采，為一次采油蒸汽吞吐屬于依靠天然能量開采，為一次采油 方式方式

17、u加熱半徑為加熱半徑為101030m30m，最大不超過，最大不超過50m50mu采出程度一般為采出程度一般為15152020，不超過，不超過2525u采油速度較高，在采油速度較高，在4 46%6%，甚至更高，甚至更高 蒸汽吞吐一般為單井作業(yè)，與蒸汽驅(qū)相比所需投蒸汽吞吐一般為單井作業(yè)，與蒸汽驅(qū)相比所需投資少，經(jīng)濟風險較??；資少，經(jīng)濟風險較??； 需要投入的僅是注汽鍋爐、注汽管網(wǎng)和隔熱管等，需要投入的僅是注汽鍋爐、注汽管網(wǎng)和隔熱管等，如進行先導試驗，其投入會更少。如進行先導試驗，其投入會更少。 油藏適應范圍較大。目前除在稠油砂巖開發(fā)中使用油藏適應范圍較大。目前除在稠油砂巖開發(fā)中使用外，在低滲稀油油藏中也有應用，另外，在火成巖稠油外，在低滲稀油油藏中也有應用，另外，在火成巖稠油油藏中也將有所嘗試油藏中也將有所嘗試AtBQlg 吞