稠油热采新技术.ppt
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1、稠油热采新技术,李明川,石油大学(华东)石油工程学院,提高原油采收率(EOR)方法,提高采收率(EOR)方法范围比较广泛,包括利用天然能量和人工注水保持地层能量开采原油之外的其它提高油藏采收率的开采方法,与国外的IOR(Improved Oil Recovery)方法接近。IOR包括两大类,即ASR(Advanced Secondary)方法和EOR(Enhanced Oil Recovery)方法。,一、国内外稠油油田开发现状 1.国内(辽河、新疆、胜利)2.国外(美国、加拿大、印尼)二、稠油开采中存在的问题 三、稠油开采新技术 1.稠油热采工艺技术 2.稠油冷采工艺技术 3.水平井开采稠油
2、工艺技术 4.微生物开采稠油工艺技术,目录,从1992年起,全国稠油产量上升到 1000104t以上,2002年达到1314.2104t。,年,一、国内外稠油油藏开发现状,高升油田,牛心坨油田,曙光油田,小洼油田,海外河油田,月海油田,欢喜岭油田,平面上集中分布在西部凹陷西部斜坡带,其次为西部凹陷东部陡坡带和中央隆起南部倾没带,辽河油区是我国稠油主要生产区,蕴藏着丰富的稠油资源,主要分布在西部凹陷西斜坡带,探明含油面积200.5km2,原油地质储量1.02109t,发现稠油区块53个。,辽河油区稠油分布,辽河油区稠油产量构成,辽河油区稠油开发现状,2002年底动用石油地质储量:0.76109t
3、,开井率71,年产油 826.8104t采油速度 1.08采出程度 15.85已采出可采储量的 72.14剩余可采储量采油速度 15.06,辽河油区热采稠油开发现状,平均吞吐 9.5轮次年油汽比 0.48油层压力 2.0-5.5MPa已采出可采储量的 76.6剩余可采储量的采油速度 18.56,新疆油区热采稠油开发现状,新疆油田稠油分布在准噶尔盆地西北缘和东部两大油区,累积探明地质储量0.264109t,其中西北缘稠油探明储量占96.8%。,新疆油区热采稠油开发现状,自1984年开始投入注蒸汽开发,至2002年已累积产油3200.4104t,累积油汽比0.25,采出程度21%。年产稠油3001
4、04t左右,占全油田年产油量的30%。,新疆油区热采稠油开发现状,油汽比变化曲线,新疆油区热采稠油开发现状,蒸汽吞吐:累积产油2503.9104t,累积油汽比0.28,采出程度17.0%。新疆油田已进行大规模工业化蒸汽驱开发。蒸汽驱:累积产油704.5104t,累积油汽比0.19,采出程度8.9%。年产量已达90104t左右,实现大规模蒸汽驱开发的主要为九1-九6区齐古组油藏。,主体动用面积82.5km2,储量1.54108t,占56%,未动用面积23km2,储量0.38108t,占14%,截止2000年8月,胜利油田探明稠油面积169km2,储量0.276109t,动用面积62.6km2,储
5、量0.84108t,占30%,胜利稠油热采开发形势和现状,胜利油区各油田热采稠油储量动用状况,胜利稠油热采开发曲线,142.5104t,85%,美国 ChevronTexaco 典型稠油区块,Kern River 油田:Bakersfield(贝克斯菲尔德),California,KERN RIVER FIELD,JPM/DSM4 J9800209,6,油 藏 参 数,900,900,90,90,50,50,13,13,4500,4500,31,31,2000,2000,45,45,60,60,3,3,homocline,homocline,Pleistocene,Pleistocene,We
6、ll Depth(ft),Well Depth(ft),Reservoir Temperature(F),Reservoir Temperature(F),Reservoir Pressure(,Reservoir Pressure(,psia,psia,),),Oil Gravity(API),Oil Gravity(API),Oil Viscosity(,Oil Viscosity(,cp,cp,90,90,F),F),Porosity(%),Porosity(%),Permeability(,Permeability(,md,md,),),Pre-Flood So(%),Pre-Floo
7、d So(%),Net Sand Thickness(ft),Net Sand Thickness(ft),#of Sands,#of Sands,Structure,Structure,Geologic Age,Geologic Age,400-1000,400-1000,80-95,80-95,40-100,40-100,10-15,10-15,500-30,000,500-30,000,25-36,25-36,1000-5000,1000-5000,0-65,0-65,30-250,30-250,1-8,1-8,Pliocene-recent,Pliocene-recent,Averag
8、e,Range,o,o,.5,.5,JPM/DSM4 J9800209,7,Kern,River 油田生产历史,Kern River 生产历史,Primary Bottomhole Heater(井底加热器)Steam Stimulation Steamflood Area by area from bottom to top5 Acre,2.5 Acre,1.25 Acre 5 spots Steamflood Multi-zones Heat Management,加拿大Fishing Lake(Frog Lake),Fishing Lake(Frog Lake)油田油藏参数,Net Pa
9、y5 Zones:12-20 ft eachDepth,ft1390-1970Oil Gravity,oAPI10-14Oil Saturation,%70-80Porosity,%30-33Permeability,D1-5Viscosity,cP(ambient)20,000-50,000Reservoir Pressure,psig400Reservoir Temperature,oF65,Fishing Lake 油田生产历史,Discovered in 1959 53 Sectons,34,000 acres 5 perspective zones 40 wells drilled
10、from 1959 to 1987 1965-1968 Cyclic steam(220 BOPD peak,130 BOPD avg.sanded up)1985 cold production 4 wells,unsuccessful 1990 cold production-reactivated 6 wells,drilled 3 new wells 1993 cold production Horizontal well 100 BOPD 1995 10 Horizontal Well Program 1997 Full field Expansion 1998 Sold,印尼 Du
11、ri Steam Flood Project,On the island of Sumatra(苏门答腊岛)Indonesia,10 KM x 5 KM,Duri Field 概况,胜利油区稠油蒸汽吞吐平均单井日产油,二、目前稠油开采存在的问题,高轮次吞吐,生产效果差,胜利油区稠油热采开发数据表,2.综合含水高,采出程度低,胜利油田稠油粗筛选油藏参数表,胜利稠油靠目前现有技术,经济、有效的适合转蒸汽驱的油田为孤东九区和孤岛油田孤气九,地质储量 为780万吨。,3.蒸汽驱难以形成规模,4.难开发稠油油藏,技术难点之一:原油相对较稠而且渗透率低,流动系数较小,热采改善开发效果评价表,技术难点之二:
12、储层夹层多,储层非均质性较强,ES411+2小层中发育夹层数量多,平均单井钻遇夹层占油层的12%左右,由于11、13小层的顶部发育有生物灰岩薄层,而生物灰岩储层的渗透率远远小于砂岩储层,这就大大增加了储层的非均质程度。在低渗透、强非均质的多孔介质中增加了原油的有效粘度。,夹层,技术难点之三:存在高温强水敏,高温下面120块具有强水敏,常温下面120块具有中等水敏,面120油层渗透率在2040010-3m2之间,高温水敏可使渗透率下降到原来的10左右,井底附近的实际渗透率可能为24010-3m2,只有胜利油田热采筛选标准要求的5%、国外筛选标准的10%,还不到乐安、单家寺等油田的1%。,井整体蒸
13、汽吞吐是把射孔层位相互对应、汽窜发生频繁的部分油井作为一个井组,集中注汽,集中生产,以改善油层动用效果的一种方法。原理:利用多井集中注汽、集中建立温度场,提高注入蒸汽的热利用率。,特点:(1)多井整体吞吐能有效抑制汽窜,减少汽窜造成的热损失。由于多炉同注、同焖,有效地抑制了汽窜的发生,使注入蒸汽的热利用率大幅度提高。,三、稠油开采新工艺新技术,1、多井整体蒸汽吞吐,(一)稠油热采工艺技术,(3)多井整体吞吐时,通过不断变换注汽顺序,使驱油方向发生改变。由于井组内整体压力场发生变化,油汽运移规律也随之发生变化,变孤立的单井点油汽运移为井组内整体的油汽运移,不断的变换注汽顺序,使驱油方向增多,驱油
14、效率增加,开发效果也就相应变好。,(2)多井整体注汽时,注入热量相对集中,油层升温幅度大。由于采用多炉同注、同焖,有利于注入热量向油层中未动用区域扩散,增大了热交换面积;集中建立地下温度场,使热交换更充分。,中途日落油田Potter试验区(27USL井区),采用此方法的结果是:按序吞吐优于无序吞吐;非同步注汽优于同注同采;单井产量2.4t/d上升到3.9t/d。,杜229区块多井整体吞吐达到了温度峰值下降,加热厚度增大,油层纵向动用程度提高的效果。实施多井整体吞吐20次,覆盖149口井,增油3.2104t。有效地延长吞吐周期(23周期),提高采出程度(46)。,辽河油田杜229区块,多井整体吞
15、吐筛选标准,热力采油时在蒸汽中加气体添加剂已进行过多种试验,如添加二氧化碳、甲烷、乙烷、烟道气、氮气等,这些试验表明在一定条件下可提高原油采收率。委内瑞拉Hamaca油田,原油重度为800API,50时粘度为25000 mPas,进行了室内注蒸汽-丙烷试验,结果表明能加速重油的开采和改善注入能力。,2、注蒸汽-丙烷加速超重原油开采,试验结果表明:,(1)用丙烷作蒸汽添加剂可降低注入压力,根据试验的平均最大压差计算,注蒸汽-丙烷可提高蒸汽注入能力3倍。即使丙烷与蒸汽之比为2.5100的低比例时也改善注入能力。(2)丙烷加入蒸汽可加速采油,注蒸汽-丙烷较注纯蒸汽,采油速度可提高17%。(3)注蒸汽
16、-丙烷试验所产出的油的API重度加大,表明油层内油的质量有所提高,而单纯注蒸汽所产出油的API重度不改变或稍降低。,试验结果表明:注蒸汽-丙烷可加速采油速度和提高注入能力,在油田实际应用时能大大降低注蒸汽的成本。,注氮气辅助蒸汽吞吐是利用氮气导热系数低(导热系数0.0328)的特性,注蒸汽过程中,由油管注入蒸汽,油套环空注入氮气。(1)可减小井筒热损失,又能降低套管温度,保护套管。(2)注蒸汽的同时注入氮气,氮气将向上超覆的蒸汽与油层顶部的页岩盖层隔离开,从而减少了向上覆盖层的热损失。尤其对埋深浅的油层,此项工艺技术取消了高温隔热管、伸缩管等井下工具,减少了作业次数,不仅节省了费用,也防止了油
17、井因压井而造成的热损失及其对地层的伤害。,3、注氮气辅助蒸汽吞吐,新疆九6区J11油藏,注氮气后平均周期产油580t,比上个周期提高218t,周期生产293d,生产时间延长了51d,这相当于注氮气使蒸汽吞吐地层弹性能量增加0.66倍。,辽河油田资料表明:若采用177.8mm套管、114.3mm隔热油管,则环空有水时,井筒总传热2028W/m2,环空注入氮气、无水时,井筒总传热系数为10W/m2,即井筒热损失将降低12倍。,CO2溶解于原油使原油膨胀,降低原油粘度,改变原油密度,降低界面张力和毛管力。地层水中CO2含量增加,改变了碳酸盐重碳酸盐的平衡,导致孔隙体积增大,渗透率提高。,4、注尿素辅
18、助蒸汽驱开采,尿素溶液在温度高于150条件下分解为CO2和NH3气体,CO2从多孔介质中驱油,主要有以下作用:,1、螺杆泵抽稠油工艺技术,(二)稠油冷采工艺技术,螺杆泵(PCPs)是80年代国际上迅速发展起来的一种新型采油机械,由于它匀速运转,无机械和液流的惯性损失,既能适用于一般原油井的生产,又能适用于高粘度、高含气、高含砂油井的生产。螺杆泵技术在稠油冷采中的推广应用大大高于几乎所有的其它开采技术,现在稠油井设施的最优化方法通常就是用螺杆泵代替有杆泵。,2、电动潜油泵举升稠油,电动潜油泵(ESPs)耐温达149,泵效4470%,免修期一般为1419个月。优点是具有处理大流量的能力,排量一般在
19、164100m3/d;下井深度可达4500m。缺点是耐温问题限制了下泵深度;不适用于低产井、高含气井、出砂井和结垢井等。通过改进,对于开采稠油,应选用大型马达和泵,并可调泵级。利用修改的数据设计泵级以处理高粘度的研究非常成功,现在在委内瑞拉Orinoco稠油区用电潜泵每天产油400m3以上,并且设备工作期平均在14个月以上。,水力活塞抽油泵是当今下泵深度最深的一种人工举升方法,它可下至5000m以下;最大排量可达795m3/d;泵冲程长度0.3042.434m,冲次数达150次/min;它的主要优点是:泵挂深;排量大;耐温性好、泵寿命长;泵速控制方便:有利于开采高含蜡、高凝固点的油和稠油等。它
20、的主要缺点是:工作效率较低,一般为33%;不适于出砂井、含气量较高的井:对动力液要求严格,对地面设备要求极严,油管强度要求高,深井操作压力上升,会加速地面动力泵和井下泵的失效。,3、水力活塞泵举升稠油,喷射泵没有活动部件,而是借助于动力液和采出液之间的能量转移,达到泵送目的。动力液(水或油混合液)由油管柱泵入,经喷射泵与油层产出液混合,在压能的作用下经油管出油孔从油套环空流到地面。喷射泵下泵深度可达4600m,产量范围一般为14160m3/d。喷射泵除具有水力活塞泵的优点外,还能适应于恶劣环境及出砂井,喷嘴用高耐磨材料制成,更具有耐磨性,喷射泵的使用时间通常比水力活塞泵要长23倍;维修工作量小
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