稠油熱采及配套技術(shù)歡喜嶺采油廠工藝大隊(duì)課件

1、稠油熱采及配套技術(shù)歡喜嶺采油廠工藝大隊(duì)2000年5月稠油熱采及配套技術(shù)歡喜嶺采油廠工藝大隊(duì)2000年5月目 錄1.簡(jiǎn)介2.稠油開(kāi)采方法3.稠油熱采概況4.歡喜嶺油田熱力采油工藝技術(shù) 目 錄1.簡(jiǎn)介一、簡(jiǎn)介.概念 “稠油”是指在油層溫度下脫氣原油粘度大于100mPa，相對(duì)密度大于0.92的原油，國(guó)外稱之為“重油”。 2.特點(diǎn) 稠油由于其粘度高，流動(dòng)性差，甚至在油層條件下不能流動(dòng)，因而采用一般常規(guī)開(kāi)采方法很難經(jīng)濟(jì)有效地開(kāi)發(fā)。從20世紀(jì)初開(kāi)始，熱力油已逐漸開(kāi)采這類原油的有效方法。 一、簡(jiǎn)介.概念3.儲(chǔ)量分布情況 世界上有著豐富的石油資源，據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)非常規(guī)原油資源高數(shù)倍至十余倍，具有代替常規(guī)石油能

2、源的戰(zhàn)略地位。91年在委內(nèi)瑞拉召開(kāi)的第五屆石油會(huì)議就提出了“重油及瀝青砂21世紀(jì)的烴能源”。98年在北京召開(kāi)的第七屆國(guó)際重油及瀝青砂會(huì)議上再次將稠油提到了一個(gè)戰(zhàn)略高度來(lái)認(rèn)識(shí)。因此，重油開(kāi)采將日益顯示其重要的戰(zhàn)略地位。 世界上重油（含特重油）資源豐富的國(guó)家有加拿大、委內(nèi)瑞拉、美國(guó)、前蘇聯(lián)等，加拿大重油油砂最為豐富，阿爾伯塔盆地是主要的分布區(qū)，地質(zhì)儲(chǔ)量為26804000億方， 委內(nèi)瑞拉4個(gè)已知重油聚集區(qū)，地質(zhì)儲(chǔ)量約為490930億方，美國(guó)重油及特重油地質(zhì)儲(chǔ)量90160億方， 前蘇聯(lián)雖然勘探和認(rèn)識(shí)程度較低，但其儲(chǔ)量也達(dá)1200億方。我國(guó)重油瀝青資源分布廣泛，已有12個(gè)盆地（凹陷）發(fā)現(xiàn)了70多個(gè)重油油

3、田，其資源約占我國(guó)石油總資源的25%30%以上。 3.儲(chǔ)量分布情況表.世界主要稠油生產(chǎn)國(guó)及瀝青資源量 表.世界主要稠油生產(chǎn)國(guó)及瀝青資源量 二、稠油開(kāi)采方法 稠油油藏一般采用熱力開(kāi)采，讓其對(duì)油層加熱方式可分為兩大類，一是把熱流體注入油層，如注熱水，蒸汽吞吐，蒸汽驅(qū)等。另一類是在油層內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱量，稱為就地（層內(nèi)）燃燒或火燒油層（火驅(qū)法）。 熱力采油注入熱流體熱水驅(qū)蒸汽吞吐蒸汽驅(qū)層內(nèi)燃燒生產(chǎn)火燒油層 干式向前燃燒法濕式向前燃燒法返回燃燒法二、稠油開(kāi)采方法 稠油油藏一般采用熱力開(kāi)采，.熱水驅(qū) 注熱水是注熱流體中最簡(jiǎn)便的方法，操作容易，與常規(guī)注水開(kāi)采基本相同，其目的是增加油層驅(qū)動(dòng)能量，降低原油粘度，減

4、小流動(dòng)阻力，改善流度比，提高波及系數(shù)，提高驅(qū)油效率，同時(shí)，原油熱膨脹有助于提高采收率。 特點(diǎn)：?jiǎn)挝毁|(zhì)量攜載熱焓低，井筒和油層的熱損失大，開(kāi)采效果差。 適合油藏：高凝油油藏，原油粘度較低的稠油油藏。.蒸汽吞吐 蒸汽吞吐是指向一口生產(chǎn)井短期內(nèi)連續(xù)注入一定數(shù)量的蒸汽，然后關(guān)井（燜井）數(shù)天，使熱量锝以擴(kuò)散，之后在開(kāi)井生產(chǎn)，當(dāng)瞬時(shí)采右量降低到一定水平后，再進(jìn)行下輪注汽、燜井、采油，如此循環(huán)，直至油井產(chǎn)油量在經(jīng)濟(jì)上無(wú)效為止。 特點(diǎn)：與蒸汽驅(qū)相比，投資少，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)費(fèi)用低，采油速度高，是有效的提高稠油油藏采油速度的一種主要方法，但其采收率也較低。 適合油藏：原油粘度中等以上的稠油油藏。 .熱水驅(qū) 注熱水

5、是注熱流體中最簡(jiǎn)便的方法，.蒸汽驅(qū) 蒸汽驅(qū)是指按優(yōu)選的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)層系、井網(wǎng)、井距、射孔層段等，由注入井連續(xù)注入高溫蒸汽，加熱并驅(qū)替原油由生產(chǎn)井采出的開(kāi)發(fā)方式，當(dāng)瞬時(shí)油汽比達(dá)到經(jīng)濟(jì)界限（一般為0.15）時(shí)，蒸汽驅(qū)結(jié)束。一般有兩種井網(wǎng)方式：五點(diǎn)法、反九點(diǎn)法井距為141100m、70m、83m，根據(jù)具體情況而定。 .火燒油層 火燒油層是將空氣或氧氣由注入井注入油層，先將注入井油層點(diǎn)燃，使重?zé)N不斷燃燒產(chǎn)生熱量，并驅(qū)替原油至采油井中被采出，按其開(kāi)采機(jī)理有三種不同的方法：干式向前燃燒法、濕式向前燃燒法、反向燃燒法。 ：生產(chǎn)井：注汽井.蒸汽驅(qū).火燒油層：生產(chǎn)井：注汽井三.稠油熱采概況 .世界發(fā)展史 稠油熱

6、采早在20世紀(jì)初就開(kāi)始了工業(yè)性試驗(yàn)，1931年在美國(guó)得克薩斯州. 伍德森附近的威爾森、斯旺兩個(gè)油礦進(jìn)行了蒸汽驅(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。1934年在前蘇聯(lián)進(jìn)行了火燒油層試驗(yàn)。1959年在委內(nèi)瑞拉由克牌公司在明格立德油藏進(jìn)行了蒸汽吞吐。60年代之后，由于熱力開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，稠油資源比較豐實(shí)的美國(guó)、加拿大、委內(nèi)瑞拉等國(guó)開(kāi)始了工業(yè)化生產(chǎn)。 2.我國(guó)稠油開(kāi)采概況 早在60年代初，我國(guó)在新疆克拉瑪依油田開(kāi)展了蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)試驗(yàn)，并先后在新疆、勝利、吉林開(kāi)展了火燒油層試驗(yàn)。至80年代初，相繼在遼河油田高升與曙光油田、新疆克拉瑪依油田九區(qū)、勝利單家寺等大型稠油油田開(kāi)展了稠油熱采的工業(yè)性試驗(yàn)，逐步形成了適合我國(guó)稠油油藏特點(diǎn)

7、的注蒸汽開(kāi)采技術(shù)，極大地促進(jìn)了我國(guó)稠油大規(guī)模的工業(yè)化開(kāi)采，稠油產(chǎn)量高速增長(zhǎng)，已成為世界主要稠油生產(chǎn)國(guó)之一。 十幾年來(lái)，我國(guó)相繼投產(chǎn)了高升、曙一區(qū)、克拉瑪依九區(qū)、單家寺、樂(lè)安等大型稠油油田。之后，遼河油田先后成功地開(kāi)發(fā)了歡喜嶺齊40塊、 錦4塊，曙一區(qū)杜212、 小洼，冷家等幾個(gè)大型復(fù)雜稠油油田，使遼河油田成為我國(guó)稠油生產(chǎn)的主要基地，也是熱力開(kāi)采油汽比最高，經(jīng)濟(jì)效益最好的油田。 三.稠油熱采概況 .世界發(fā)展史2.我國(guó)稠油開(kāi)采概況四.歡喜嶺油田熱力采油工藝技術(shù) （一）提高油層動(dòng)用程度工藝技術(shù) 歡喜嶺油田共有三個(gè)稠油生產(chǎn)主力區(qū)塊，分別是齊40塊、歡127塊和齊108塊，另外還有超稠油歡60塊及新近開(kāi)

8、發(fā)的歡616塊等幾個(gè)小斷塊。 歡喜嶺油田于1987年在齊40塊首先嘗試了蒸汽吞吐熱力采油工藝并獲成功，投入工業(yè)化開(kāi)采。隨之，分別于89年及91年開(kāi)發(fā)了歡127塊及齊108塊。十幾年來(lái)，根據(jù)歡喜嶺油田稠油油藏的特點(diǎn)，地質(zhì)、工藝技術(shù)人員進(jìn)行了深入的研究，與其它兄弟單位合作研究出了一整套適合于我廠稠油油藏狀況的工藝措施，并取得了較好的效果?，F(xiàn)將其中以提高稠油油藏縱向動(dòng)用程度為主的工藝技術(shù)表述如下： 四.歡喜嶺油田熱力采油工藝技術(shù) （一）提高油層動(dòng)用程度工藝技1.投球選擇性注汽 原理： 該工藝的原理是在油井注汽初期 （300,250）利用泵車(chē)將密度小于1.0的空心金屬球隨蒸汽一同注入井內(nèi)，由于高低滲透

9、層吸汽速度不同金屬球?qū)⒏邼B透層的射孔炮眼封堵住，使蒸汽進(jìn)入中低滲透層，從而達(dá)到改善油井吸氣剖面，提高縱向上油層動(dòng)用程度，提高油井產(chǎn)量的目的，其井下管柱如圖： 其地面施工工藝如下圖：泵車(chē)投球器油井注意事項(xiàng)：1.泵工與作業(yè)工配合必須密切，以防蒸汽倒流。 2.施工過(guò)程中旋轉(zhuǎn)投球器速度必須均勻，緩慢。1.投球選擇性注汽其井下管柱如圖： 其地面施工工藝如下圖：泵2.分注合采技術(shù) 該工藝分為兩種，一是金屬密封接頭分注合采；二是分層配氣技術(shù)。 金屬密封接頭分注合采就是針對(duì)油井油層動(dòng)用情況，將油層劃分為兩個(gè)單元，利用金屬密封接頭將蜂隔開(kāi)來(lái)，僅對(duì)其中1個(gè)單元注汽，達(dá)到動(dòng)用中低滲透層，提高油層動(dòng)用程度及油井產(chǎn)量的

10、目的，共有四種管柱結(jié)構(gòu)，分別為封上采下，封下采上，封上下采中間及各層依次注汽。目前，我們現(xiàn)應(yīng)用多的是封上采下及封下采上，管柱示意圖如右： 施工要求： 1.必須用154通井規(guī)通井至密封接頭以 下20米處。 2.油井管外無(wú)竄槽。 3.所劃分的兩個(gè)單元間隔層大于2.5米。 4.施工過(guò)程中嚴(yán)禁將密封接頭重拿重放， 確保其外表無(wú)損傷。 密封接頭技術(shù)性能指標(biāo)： 耐溫：350以上 外徑：152mm 工作溫度：120密封封下采上封上采下管柱結(jié)構(gòu)示意圖待注層封堵層封隔器封隔器絲堵封堵層待注層絲堵封隔器2.分注合采技術(shù)施工要求： 1.必須用154通井 分層配汽技術(shù)于95年開(kāi)始投入現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，該工藝是在分層注汽工藝不

11、斷總結(jié)完善。同時(shí)，借鑒稀油油田分層注汽的經(jīng)驗(yàn)研制成功的，首先針對(duì)所選擇的油井的油層物性，縱向上動(dòng)用程度及縱向上小層分布情況，將油層物性相近，動(dòng)用程度接近的層劃分為一個(gè)注汽單元，利用計(jì)算機(jī)軟件優(yōu)化各單元注汽量，從而確定本井注汽量，再根據(jù)各單元注汽量設(shè)計(jì)適合其單元的蒸汽分配器，利用熱力封隔器將各單元分隔開(kāi)，利用蒸汽分配器將各單元進(jìn)行產(chǎn)量注汽，從而達(dá)到即動(dòng)用中低滲透層又充分利用了高滲透層剩余能量的雙重作用，使油井縱向上動(dòng)用程度均勻，油井產(chǎn)油量有所增加，管柱圖見(jiàn)下頁(yè)：3.分層配汽 分層配汽技術(shù)于95年開(kāi)始投入現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，該工施工要求：1. 必須用154通井規(guī)通井至密封接頭以下20米處。2. 油井管外無(wú)竄

12、槽。3.所劃分的兩個(gè)單元間隔層大于2.5米。4.施工過(guò)程中嚴(yán)禁將密封接頭重拿重放，確保其外表無(wú)損傷。5.要求第二個(gè)熱力封位置必須準(zhǔn)確下至夾層之間。 技術(shù)指標(biāo)： 封隔器：耐溫350 最大外徑150mm 配汽閥：耐溫350 最大外徑140mm 分層配汽管柱示意圖絲堵配汽閥2熱力封2熱力封1配汽閥1伸縮管單元2單元1施工要求：1. 必須用154通井規(guī)通井至密封接頭以下24.大通徑封上采下技術(shù) 稠油井經(jīng)多輪次蒸汽吞吐開(kāi)采后，油井嚴(yán)重出水或套管變形損壞，這樣必須對(duì)原有井段進(jìn)行調(diào)層，對(duì)原有開(kāi)采井段下部好層可以補(bǔ)射的油井就進(jìn)行封上采下技術(shù)來(lái)解決。在98年以前，對(duì)于這類油井采用注水泥封堵原井段之后，補(bǔ)射下部井

13、段轉(zhuǎn)抽生產(chǎn)，但是施工時(shí)間長(zhǎng)，工作量大（需進(jìn)行鉆磨作業(yè)），施工費(fèi)用高，針對(duì)這一情況，于99年研制應(yīng)用了一種耐高溫、高壓、座封解封施工簡(jiǎn)單、能過(guò)泵生產(chǎn)的大通徑封上采下工藝技術(shù)，其原理如下： 利用76mm油管將管柱下到設(shè)計(jì)位置，投球打壓20MPa左右，DY245型封隔器自動(dòng)完成座封、密封，上提管柱后丟手丟開(kāi)，之后將76mm管柱起出井口，下入114隔熱管，在注汽過(guò)程中隨著溫度的上升，Y331型封隔器密封，從而達(dá)到封堵原射孔井段的目的，當(dāng)油井停注作業(yè)后， 由于其中的管內(nèi)徑為100mm，因此，可將抽油泵下到下部油層頂界，達(dá)到封上采下過(guò)泵生產(chǎn)的目的，在此期間，上下封隔器仍保持密封狀態(tài)。 4.大通徑封上采下技

14、術(shù) 利用76mm油管將管柱該工藝主要由DY245型封隔器、 補(bǔ)償器、Y331型封隔器三部分組成， 中間用100mm油管連接，見(jiàn)管柱圖。 技術(shù)指標(biāo)：最大外徑，150mm工作溫度，350座封壓力，1012MPa丟手壓力，20MPa適合套管內(nèi)徑，159.42161.7mm 工藝特點(diǎn)： 與常規(guī)注灰鉆灰塞相比，其結(jié)構(gòu)及施工簡(jiǎn)單成本低，作業(yè)時(shí)間短。 稠油井大跨度大通徑封上采下管柱示意圖封堵層開(kāi)采層抽油桿油 管DY245封隔器Y331封隔器補(bǔ)償器抽油泵絲 堵該工藝主要由DY245型封隔器、 補(bǔ)償器、Y331型封隔器三5.高溫化學(xué)暫堵（堵竄） 稠油井均采用注蒸汽吞吐開(kāi)發(fā)，隨著油田開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，油井吞吐周期的

15、增加，地層虧空不斷加大，壓力不斷下降，加之受地層非均質(zhì)性的影響，導(dǎo)致油井汽竄現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。油井一但發(fā)生汽竄，一方面降低了注汽井的注汽效果，影響油井周期產(chǎn)油量；另一方面使對(duì)應(yīng)汽竄井含水上升，溫度上升，以至被迫關(guān)井，嚴(yán)重影響了油井的正常生產(chǎn)。 歡喜嶺油田歡127塊，是我廠開(kāi)發(fā)最早的稠油區(qū)塊，該塊在開(kāi)發(fā)初期由于受油井出砂的影響，一直未能正常生產(chǎn)，之后又受到邊底水的影響，致使油井含水上升。由于油藏的特點(diǎn)及吞吐輪次較高，隨之又出現(xiàn)了井間汽竄現(xiàn)象，截止99年11月份，歡127塊已有102對(duì)油井發(fā)生過(guò)汽竄現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計(jì)，98年度歡127塊發(fā)生汽竄油井34對(duì)，影響產(chǎn)量4890噸，平均單井影響17天，產(chǎn)量144噸

16、，嚴(yán)重影響了歡127塊的整體開(kāi)發(fā)水平 。5.高溫化學(xué)暫堵（堵竄） 稠油井均采用注蒸汽吞吐開(kāi)發(fā)，隨著油 油井汽竄現(xiàn)象早在91年就已出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)基本上采取一注一關(guān)、兩井同時(shí)注汽來(lái)解決。針對(duì)這一現(xiàn)象及歡127塊目前汽竄嚴(yán)重的問(wèn)題，我們于97年10月份開(kāi)始著手稠油井高溫堵竄技術(shù)的研究與應(yīng)用工作，并于97年11月份進(jìn)行了第一口井高溫泡沫堵竄試驗(yàn)，獲得成功。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，99年又引進(jìn)了自生氮?dú)鈴?fù)合高溫暫堵技術(shù)用于稠油井封堵汽竄，其工藝原理如下： 自生氮?dú)鈴?fù)合型高溫暫堵技術(shù)的工藝原理就是利用顆粒型高溫油溶暫堵劑做為前置液，先行封堵高滲透層或汽竄層位，隨后注入能產(chǎn)生氮?dú)獾母邷嘏菽海缘獨(dú)庾鰹槠鄟?lái)發(fā)泡，隨

17、著注汽量的增加，發(fā)泡量也不斷增加，高溫暫堵劑進(jìn)入油層深部，封堵層內(nèi)的大孔道竄槽，使蒸汽優(yōu)先進(jìn)入中、低滲透層，達(dá)到提高中、低滲透層儲(chǔ)量動(dòng)用程度及控制油井汽竄發(fā)生的目的，由于泡沫劑由多種表面活性劑組成，具有洗油效果，可達(dá)到提高油井產(chǎn)量的目的，油井停注后，復(fù)合暫堵劑自形解堵，不影響正常生產(chǎn)。 油井汽竄現(xiàn)象早在91年就已出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)基本上 齊40塊70m小井距蒸汽驅(qū)示范工程項(xiàng)目經(jīng)過(guò)近一年的準(zhǔn)備，于1998年10月21日正式啟爐注汽。截至2000年5月，已平穩(wěn)運(yùn)行19個(gè)月的時(shí)間，四口注汽井各注汽參數(shù)均在方案要求范圍之內(nèi)運(yùn)行，對(duì)應(yīng)生產(chǎn)井未出現(xiàn)明顯的汽竄現(xiàn)象。（二）稠油蒸汽驅(qū)技術(shù) 齊40塊70m小井距蒸汽驅(qū)示

18、范工程項(xiàng)目經(jīng)過(guò)近一1.地質(zhì)概況 試驗(yàn)區(qū)位于齊40斷塊8-22斷層南側(cè)8-側(cè)261井區(qū)，試驗(yàn)?zāi)康膶訛樯橙律徎ㄓ蛯由徲蛯咏M，含油面積0.172km2，石油地質(zhì)儲(chǔ)量127104t。為單斜構(gòu)造,地層由西向東傾斜,傾角為912，區(qū)內(nèi)無(wú)斷層。 1.地質(zhì)概況 試驗(yàn)區(qū)位于齊40斷塊8-22斷層南側(cè)8表1 地質(zhì)概況數(shù)據(jù)表表2 油層數(shù)據(jù)表 表1 地質(zhì)概況數(shù)據(jù)表表2 油層數(shù)據(jù)表 2.汽驅(qū)前開(kāi)發(fā)概況 試驗(yàn)區(qū)于1987年以141m正方形井網(wǎng)投入蒸汽吞吐開(kāi)采。 1997年按遼河油田齊40塊蓮油層蒸汽驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)方案在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)鉆新井18口(2口觀察井，4口汽驅(qū)井，12口采油井)，將井網(wǎng)加密為70m井距反九點(diǎn)法汽驅(qū)井網(wǎng)。 2.汽驅(qū)前開(kāi)發(fā)概況 試驗(yàn)區(qū)于1987年以141汽驅(qū)前井組開(kāi)發(fā)