稠油开采技术现状与发展方向.ppt

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1、稠油开采技术现状与对策,提 纲,一、前言二、稠油开采技术现状三、下步攻关方向,一、前言,蒸汽吞吐及水驱是稠油油藏的主要开发方式,胜利油田稠油热采产量,热采开发3.55108t,探明储量13.83108t,已动用12.63108t,未动用1.15108t,特超稠油及薄层稠油油藏,水驱开发9.13108t,一、前言,埋藏深,具有活跃边底水,国内四大主力稠油油田不同深度储量比例对比,原油性质多样,厚度小,储层具有一定敏感性,胜利油田油藏特点,一、前言,稠油热采开发历程,单2、单10吞吐先导试验,储量621万吨，,配套普通、特稠油油藏热采技术，单家寺、乐安、孤岛、孤东稠油油藏投入开发，储量1.24亿吨

2、,配套完善提高采收率技术，投入储量0.36亿吨,超稠油、敏感性、薄层稠油开发技术突破，单56、郑王庄稠油区块投入储量1.85亿吨,1985年前,1986-1995,1996-2000,2001-2007,提 纲,一、前言二、稠油开采技术现状三、下步攻关方向,二、稠油开采技术现状,稠油开采技术,1.高效注汽技术2.稠油举升技术3.热采测试技术4.热采堵水调剖技术5.稠油水平井技术,二、稠油开采配套技术现状,1.高效注汽技术,1注汽锅炉,2井筒隔热,3降低注汽压力,4强化回采,高效注汽技术,二、稠油开采配套技术现状,1.高效注汽技术 注汽锅炉,根据稠油开采的需要，注汽锅炉的压力等级不断提高：普通注

3、汽锅炉：蒸汽压力17.3MPa亚临界注汽锅炉：蒸汽压力21MPa，解决了超稠油油藏的注汽难题（1998年开始使用）超临界注汽锅炉：蒸汽压力26MPa，解决特超稠油油藏和深层稠油油藏的注汽难题（2007年开始使用）,二、稠油开采配套技术现状,1.高效注汽技术 井筒隔热技术,隔热油管是最主要的注汽及井筒隔热工具普通隔热油管：视导热系数0.06-0.12w/m 防氢害隔热油管：视导热系数0.05-0.08w/m 高真空隔热油管：视导热系数0.015w/m,隔热油管接箍等热点对井筒热损失影响很大，对隔热油管的接箍进行隔热可以降低井筒热损失，提高井底蒸汽干度。,二、稠油开采配套技术现状,1.高效注汽技术

4、 井筒隔热技术,全密闭注汽管柱大幅度降低注汽沿程损失，热损失低于8%，保障蒸汽热量的有效利用。,全密闭注汽管柱,二、稠油开采配套技术现状,1.高效注汽技术 井筒隔热技术,对超稠油、特超稠油开发具有重要意义。,注采一体化管柱,充分利用注汽后地层处于高温状态的有利条件，不动管柱直接转抽，并可实现多轮次的注汽抽油过程。能避免或减少转抽作业时的洗井、压井作业，减少了入井液体对油层的冷伤害；隔热油管的保温效果，能减少井筒散热，提高产液温度，延长生产周期；转抽方法简单，可节省大量的作业工时和费用,二、稠油开采配套技术现状,1.高效注汽技术 降低注汽压力,对超稠油、特超稠油开发具有重要意义。,高效粘土防膨技

5、术,控制粘土水敏性膨胀是敏感性油藏降低注汽压力最关键的措施。具有良好的耐温性，同时又有“防”、“治”能力的新型粘土矿物膨胀防治体系SLAS，解决了敏感性稠油油藏的油层保护问题。,二、稠油开采配套技术现状,1.高效注汽技术 降低注汽压力,降低注汽启动压力技术,驱替压力实验,油溶性降粘剂能有效溶解沥青，降低超稠油油藏注汽启动压力,启动压力相差2MPa,伴蒸汽注入SLHSR对注汽压力的影响（单56区块油样）,薄膜扩展剂可以降低水与稠油之间的界面张力，降低注汽过程压力0.51MPa，提高油井产量。,二、稠油开采配套技术现状,1.高效注汽技术 强化回采技术,CO2气体增能助排,二氧化碳同薄膜扩展剂相结合

6、大幅度提高驱替效率；驱替效率由30%提高到90%；波及系数由68%提高到81%，大大改善热采开发效果。,二、稠油开采配套技术现状,1.高效注汽技术 强化回采技术,自生气体增能助排,增能助排体系同驱油剂相结合形成泡沫尺寸分布,增能体系提高地层压力程度及产气速率,增能助排体系同驱油剂相结合形成泡沫在多孔介质驱替状态,增能助排体系显著增加地层能量，同高温驱油剂相结合大幅度提高热水驱替效率，显著改善热采的开发效果。,不同条件下增能助排体系产气速率变化,二、稠油工艺技术系列,2.稠油举升工艺技术,解决稠油井筒举升困难,井筒降粘举升工艺,抽 稠 泵,电加热降粘工艺,掺稀降粘工艺,掺水降粘工艺,化学降粘工艺

7、,+,二、稠油工艺技术系列,井筒降粘举升工艺,掺热水降粘工艺,化学降粘工艺,电加热降粘工艺,地面设备简单，生产管理方便井筒沿程加热均匀耗电量大；井下电热因绝缘系 数低易短路,运行成本低，施工简单实施具有长期性和连续性适用于综合含水在3070%的高粘原油,原油粘度5000mPas以下的井油水混合充分，降粘效果好热量吸收成分，增强降粘效果,二、稠油工艺技术系列,对于部分反相乳化严重的区块，通过化学降粘可有效降低井筒举升阻力。胜利油田实施化学降粘辅助井筒举升210口，显著降低运行成本，实施效果良好。,SB系列稠油乳化降粘体系在温度50 70、油水7/36/4范围内：降粘率99%，乳状液粘度 300m

8、Pas,单井掺降粘剂,多井掺降粘剂,二、稠油工艺技术系列,抽稠泵,稠油的粘度高 流动阻力大,抽油杆下行困难杆管偏磨，驴头打架现象泵的充满系数低阀球关闭滞后，造成泵效较低,配套完善了系列抽油泵，解决了井筒举升过程中出现的问题,二、稠油开采配套技术现状,3.热采测试技术,SL系列汽水两相流量计井下高温四参数测量仪井下流温流压测试仪,在地面测试蒸汽流量、干度,测试井下任一点蒸汽的压力、温度、干度、流量,测试注汽转抽生产时的井底流温、流压,对注汽生产动态进行监测，为调整注汽参数和工艺措施优化提供依据，提高稠油开采的效果。,二、稠油开采配套技术现状,3.热采测试技术,SL-A：连续实时测量、记录蒸汽的压

9、力、温度、流量、干度,SL-A、：根据需要测量蒸汽的压力、温度、流量、干度,流量测量范围 2.0t/h11.5t/h，平均误差小于5%干度测量范围20%85%,地面蒸汽参数测试工艺可以满足蒸汽驱的要求,二、稠油开采配套技术现状,3.热采测试技术,GD22-533吸汽剖面测试曲线,压力：测量范围：025MPa温度：测量范围：0370流量：测量范围：115t/h干度：测量范围：0100%,GCY-型井下高温四参数测量仪,注汽井筒四参数测试工艺可以满足汽驱的要求。,二、稠油开采配套技术现状,3.热采测试技术,技术指标压力：范围032 MPa温度：范围0400,井底流温流压直读式连续在线监测技术,井底

10、流温、流压测试工艺可以满足汽驱生产井测试的要求,二、稠油开采配套技术现状,3.热采测试技术,热采吞吐井常规试井解释曲线,热采吞吐井现代试井解释曲线,蒸汽吞吐井热采试井解释技术,二、稠油开采配套技术现状,4.堵水调剖技术,蒸汽波及不均匀及汽窜是影响多轮次吞吐和蒸汽驱效果的核心因素边底水的入侵是影响胜利油田热采效果的重要原因,堵调是防止汽窜、提高蒸汽波及效率、抑制边底水的主要工艺,草20蒸汽驱汽窜示意图,单56-间歇蒸汽驱汽窜图,二、稠油开采配套技术现状,4.堵水调剖技术,目前胜利油田稠油热采井封堵调剖有两种主要方式：封堵近井地带大孔道的主要方法是以超细水泥为主的颗粒型堵剂；油藏深部主要采用氮气+

11、泡沫调剖工艺调整吸汽剖面，降低综合含水。,二、稠油开采配套技术现状,4.堵水调剖技术,单家寺稠油油藏超细水泥堵水效果,深调：大剂量复合凝胶堵剂浅堵：树脂及水泥复合堵剂 孤东KD52-4实施深调浅堵工艺,含水由98.1%下降到76.5%。目前日液28.5t,日油5t,含水82.2%,超细水泥堵水,深调浅堵工艺,二、稠油开采配套技术现状,4.堵水调剖技术,液体堵剂在地层温度下固化形成凝硬性非渗透树脂，封堵高渗透层位和汽窜通道。堵剂在原油中几乎不凝固，对油、水具有优良的选择性封堵能力。孤岛共施工11口井，平均日增油5.0t，含水下降6.8，已累计增油8490.7t。,液体高温堵调工艺,二、稠油开采配

12、套技术现状,4.堵水调剖技术,氮气+高温多效泡沫堵调工艺,含油饱和度对泡沫封堵性能影响,当残余油饱和度20%时，氮气+泡沫主要达到调剖的作用，具有选择性、深部封堵调剖作用FCY泡沫体系的高阻力因子和强再生能力保证了封堵调剖效果,注：将固定气体线速度条件下在管式模型中形成有效封堵（阻力因子高于15）的最低液体线速度定义为再生能力指数,FCY性能指标,二、稠油开采配套技术现状,4.堵水调剖技术,氮气+高温多效泡沫堵调工艺-中轮次吞吐、中高含水试验,孤岛油田GD1-15-X21井实施情况,二、稠油开采配套技术现状,4.堵水调剖技术,氮气+高温多效泡沫堵调工艺-高轮次吞吐、高含水试验,单6-16-10

13、井注汽生产概况,单6-16-10井泡沫调剖生产情况,单6-16-10井36.1%,二、稠油开采配套技术现状,4.堵水调剖技术,从2002年以来研究并推广利用高温泡沫改善热采开发效果，已在胜利油田推广应用70余井次，平均油汽比增加高于0.2，含水降低10%以上，累计增油11.6万吨，显著改善了多轮次吞吐的开发效果。,氮气+高温多效泡沫堵调工艺-单56间歇蒸汽驱实施效果,泡沫调剖,泡沫调剖,井组泡沫封堵前后生产效果对比,二、稠油开采配套技术现状,5.稠油水平井技术,150口热采水平井，初期日油22.4t，累积产油138万吨，单井累产油超过9000t水平井是老区调整和新区及低品位稠油油藏开发的主要方

14、式,沾18块Ng下2井位部署图,沾5块Ng上41水平井井位部署图,二、稠油开采配套技术现状,5.稠油水平井技术,热采水平井配套技术新进展,水平井完井：精密滤砂管完井工艺,水平井防砂：水平井砾石充填工艺,水平井注汽：水平井均匀配注管柱,水平井举升：大排量注采一体化泵,二、稠油开采配套技术现状,5.稠油水平井技术完井技术,精密滤砂管完井,2006年以来，针对水平井套管射孔完井投资高、油层完善程度低，攻关应用了疏松砂岩油藏水平井裸眼防砂完井一体化技术。,技术优势：完井、防砂一体化完成，工艺简便，完井成本低；大通径精密微孔滤砂管裸眼防砂，防砂寿命长，可满足大排量生产及稠油开采;采用管外封隔器进行水平段

15、有效封隔，为选择性生产、后期措施提供条件；采用酸洗+暂堵段塞工艺解除全井段泥饼堵塞，有效提高了油层渗流能力。,二、稠油开采配套技术现状,5.稠油水平井技术水平井防砂,滤失,堵塞点,亏空区域,水平井正向挤压充填示意图,水平井逆向挤压充填示意图,配套防砂工艺技术,套管完井挂精密滤砂管,滤砂管完井,套管完井长井段挤压砾石充填防砂,精密滤砂管完井管外挤压砾石充填,二、稠油开采配套技术现状,5.稠油水平井技术水平井注汽,注汽管柱一个出汽点只能保证40m-60m水平段有效吸汽,二、稠油开采配套技术现状,5.稠油水平井技术水平井注汽,设计了水平井自补偿封隔器和配汽器，实现水平段全段均匀注汽，提高油井产量和油

16、层动用程度,热采水平井均匀注汽工艺,一个出汽点,根据储层条件和油层状况设计多个出汽点,提高采油速度和采收率,二、稠油开采配套技术现状,5.稠油水平井技术水平井注汽,截至10月底该块共实施水平井完井20口，平均单井初期日液20.0t，日油11.0t，综合含水51%，阶段累产油12770t。,草13通过实施水平井酸洗堵漏裸眼筛管顶部注水泥完井均匀注汽工艺，解决了多年来一直无法有效动用的难题。,典型区块：草13块稠油热采水平井,二、稠油开采配套技术现状,通过技术的配套与进步，从2000年开始胜利油田分别动用了超稠油区块（单56）、敏感性稠油区块（王庄油田）、特超稠油区块（郑411、坨826、单113

17、），共投入储量1.85亿吨，实现了热采产量由2000年的153万吨增长到2007年308万吨。,单56构造图,王庄油田S1段构造图,郑411沙三上1号层布井方式,二、稠油开采配套技术现状,单56超稠油油藏从2001年起已动用地质储量873104t，累积建成28104t的生产能力。截止到2006年底，已累计产油 83.6104t，采出程度9.6%，累积油汽比0.52t/t。,单56块超稠油实现有效动用,技术集成与应用之一：超稠油油藏开采,二、稠油开采配套技术现状,技术集成与应用之二：敏感稠油油藏开采,钻井过程使用强抑制钻井液，防止水敏伤害。射孔、防砂入井液添加3 防膨剂。注汽采用-3防膨剂防止冷

18、凝带粘土膨胀；,2004年以来，王庄油田动用稠油储量2199万吨，建产能51.1万吨，累产油77.8万吨。,二、稠油开采配套技术现状,技术集成与应用之三：特超稠油油藏开采,郑411沙三上1号层布井方式,含油面积：5.2km2地质储量：1825万吨原油粘度：2238万mPa.s（50）油藏埋深：1300-1425 m油层厚度：1030m,郑411块基本参数,关键技术,降低注汽启动压力，提高蒸汽驱替效率,降低稠油粘度，增加返排能量,改变油水润湿性，增加蒸汽驱替效率,二、稠油开采配套技术现状,技术集成与应用之三：特超稠油油藏开采,郑411-P2两周期生产效果,郑411块、坨826利用HDCS技术投产

19、水平井10口，平均单井日产油能力10-15.2t/d，是相同投产方式直井的23倍、油汽比是直井的1.52倍。,提 纲,一、前言二、稠油开采技术现状三、下步攻关方向,三、下一步攻关方向,稠油开采目前存在的矛盾,已开发老区稠油油藏,难动用稠油油藏,多轮次吞吐稠油油藏水驱后普通稠油油藏,特超稠油油藏薄层稠油油藏,三、下一步攻关方向,已开发老区稠油油藏,1.多轮次吞吐后存在的矛盾与问题,吞吐进入高轮次后效果越来越差 常规蒸汽吞吐只能加热油井周期30m-50m的油藏；这也决定了随着吞吐周期的增加，生产效果必然越来越差。,三、下一步攻关方向,已开发老区稠油油藏,1.多轮次吞吐后存在的矛盾与问题,油藏水淹等

20、因素进一步影响了开发效果胜利油田稠油油藏大都存在边水或底水，油藏高轮次吞吐后，油藏压力下降，边底水水侵加剧，不仅影响了吞吐效果，而且不适合转蒸汽驱。,三、下一步攻关方向,已开发老区稠油油藏,2.水驱稠油油藏存在的矛盾与问题,普通稠油水驱采油速度低（1%）、采收率低（20%）普通稠油水驱波及系数一般低于50。,普通稠油水驱存在问题：,水驱前缘示意图,部分高粘度油田地下原油粘度水驱采收率关系曲线,三、下一步攻关方向,已开发老区稠油油藏,2.水驱稠油油藏存在的矛盾与问题,渤21块从1978年1月投入注水开发，到1995年底注水开发采出程度只有11.5%，综合含水高达92.6%，预测到含水98时,水驱

21、阶段采出程度也只有15.7。,中二南Ng6曾采用稠稀油合采的方式投入注水开发，由于稠稀油干扰严重，采出程度仅为1.6%，储量动用程度差。,三、下一步攻关方向,难动用稠油油藏,1.特超稠油油藏存在的矛盾与问题,粘度大埋藏深敏感性强,最大泄油半径短,蒸汽波及系数低,汽窜严重,采收率低,特超稠油油藏预计吞吐采收率10.2%，必须研究进一步提高采收率的方式。,三、下一步攻关方向,难动用稠油油藏,2.薄层稠油油藏存在的矛盾与问题,油层薄天然能量不足油水关系复杂,油层薄散热量大,热量利用率低蒸汽在油层扩散效率低，注汽压力高地层能量低，泄油面积小，供液能力差注汽易沟通油水层，造成高含水,不同厚度油藏蒸汽吞吐

22、顶底盖层热损失率,2613104t,2157104t,陈373块含油面积图,三、下一步攻关方向,下一步攻关方向,加强热化学技术的研究与集成,蒸汽驱工艺的进一步配套完善,水平井配套工艺的进一步完善,多轮次吞吐后转热化学驱进一步提高采收率,水驱转蒸汽驱提高采收率,薄层稠油以水平井和热化学吞吐为主提高采油速度,特超稠油开展蒸汽辅助重力泄油技术研究,三、下一步攻关方向,1.加强热化学技术的集成与攻关,热化学技术是指以蒸汽携带热量为基础，充分利用化学体系的界面特性及对原油理化性能的改变达到大幅度提高采收率的目标。其核心是利用热和化学的协同增效作用达到大幅度提高采收率的目标,热化学提高采收率技术,热化学体

23、系配方优化技术,热化学体系对油藏物性影响分析技术,热化学体系的渗流机理,热化学实施方案优化技术,热化学驱产出液分离、处理技术,提高蒸汽吞吐采收率20%35%,三、下一步攻关方向,1.加强热化学技术的集成与攻关,加强热化学体系组合应用技术研究,大孔道或高渗层：固相颗粒中远井筒：热固性树脂远井筒：氮气+泡沫剂,热化学复合调驱技术,热化学复合调驱组合方式优化；热化学复合调驱实施方案优化,三、下一步攻关方向,2.多轮次吞吐油藏转蒸汽驱,在多轮次吞吐老区稠油油藏，根据油藏剩余油及综合含水状况开展蒸汽驱或热化学驱提高采收率。目前蒸汽驱或热化学驱尚需解决以下问题。,蒸汽驱、热化学驱影响因素研究蒸汽驱地面蒸汽

24、等干度分配技术研究蒸汽驱注汽工艺配套完善,三、下一步攻关方向,2.多轮次吞吐油藏转蒸汽驱 蒸汽驱、热化学驱影响因素研究,单56蒸汽驱适应性评价,单56块：原油粘度高孤岛中二北：受边水影响，含水饱和度高，油层降压困难王庄油田：储层敏感性严重,影响汽驱效果,三、下一步攻关方向,尺寸：800mm800mm60mm最高耐压：5MPa最高耐温：900,主要参数,三维蒸汽驱物理模拟装置,研究油藏压力、含水饱和度、原油粘度对蒸汽驱、热化学驱效果的影响，优化不同类型油藏蒸汽驱、热化学驱的注采参数,2.多轮次吞吐油藏转蒸汽驱 蒸汽驱、热化学驱影响因素研究,三、下一步攻关方向,2.多轮次吞吐油藏转蒸汽驱 蒸汽驱配

25、套工艺,球形汽水分配器,不能多井注入压力不同时实现等干度分配,利用汽相和液相分别计量的原理，实现压力不同注汽井的等干度蒸汽分配、计量已完成方案设计,多井等干度蒸汽分配器,三、下一步攻关方向,(1)配套完善全密闭、分层蒸汽驱注汽工艺管柱要求：新的高真空隔热油管，并进行接箍隔热，减少热损失的同时防止套管损坏,接箍隔热对蒸汽干度的影响,2.多轮次吞吐油藏转蒸汽驱 蒸汽驱配套工艺,三、下一步攻关方向,2.水驱稠油油藏转蒸汽驱,常 规 完 井,存在大孔道,套管损坏,汽 窜,堵水调剖,全密闭管柱,水驱后特点,技术策略,开发难点,三、下一步攻关方向,2.水驱稠油油藏转蒸汽驱 套管保护,进一步优化设计全密闭注

26、汽工艺管柱，降低井筒热损失，降低油套环空温度，较少注汽对套管损害。,蒸汽参数模拟计算（压力10MPa，速度5t/h）,三、下一步攻关方向,2.水驱稠油油藏转蒸汽驱 套管保护,对常规井注汽工艺管柱和注汽热力参数开展进一步优化研究;计算套管注汽时的伸长量，在井口进行合理补偿。在注汽井开展二次固井工艺优化研究。,三、下一步攻关方向,3.薄层稠油油藏水平井、化学吞吐改善开发效果,纯总比低，注蒸汽热损失大；油藏多为油水间互层，注蒸汽易造成水窜。,薄层稠油直井开发难点:,水平井在薄层稠油油藏的热损失比直井热损失降低20%30；,水平井的优势：泄油面积大；热损失小；防止管外水窜,三、下一步攻关方向,3.薄层

27、稠油油藏水平井、化学吞吐改善开发效果,水平井配套技术攻关 裸眼砾石充填防砂完井,水平井裸眼砾石充填防砂工艺研究及配套工具研制 地层预处理工艺及充填工艺参数优化研究 低密度充填材料研究,三、下一步攻关方向,3.薄层稠油油藏水平井、化学吞吐改善开发效果,水平井配套技术攻关 水平井均匀注汽工艺,针对各种类型的完井方式，配套完善相应的水平井均匀注汽工艺,三、下一步攻关方向,3.薄层稠油油藏水平井、化学吞吐改善开发效果,水平井配套技术攻关 水平井水平段蒸汽参数测试,开展油层吸汽剖面测试与分析技术研究，包括：水平井测试仪起下工艺、水平井蒸汽干度、流量测试技术。,通过产液温度、压力测试分析油井吸汽剖面,三、

28、下一步攻关方向,3.薄层稠油油藏水平井、化学吞吐改善开发效果,化学吞吐改善薄层稠油开采效果 解聚降粘体系研究完善,在不适合热采或热采达不到经济界限的稠油区块开展以解聚体系为主的化学吞吐技术研究。,三、下一步攻关方向,3.薄层稠油油藏水平井、化学吞吐改善开发效果,胜利油田不同稠油区块解聚降粘效果统计表,初步研制成功了稠油解聚降粘体系。,化学吞吐改善薄层稠油开采效果 解聚降粘体系研究完善,三、下一步攻关方向,3.薄层稠油油藏水平井、化学吞吐改善开发效果,化学吞吐改善薄层稠油开采效果 解聚降粘体系研究完善,单56921井驱替效率曲线,发生作用需要一定的时间，在足够的时间情况下可以在油层内自动降粘；气体解聚降粘化学驱对提高薄层稠油油藏提高采收率具有技术潜力。,谢谢！,请领导、专家批评指正!,胜利采油研究院,