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注蒸汽热力采油1

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蒸汽 热力 采油
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1世界石油自 20世纪 70年代以来,国际油价经历了几个剧烈波动的周期:第一次石油危机 时期,国际油价从 1972年的 3美元 /桶,暴涨到 1974年的 12美元 /桶,价格上涨了 3倍。界原油价格基本保持稳定,一直运行在每桶 过通货膨胀调整后,国际油价出现小幅下跌。第二次石油危机 时期, 伊朗革命和两伊战争 导致原油价格上涨 1倍,每桶价格从 1978年的 14美元上涨到 1981年的 35美元。油危机结束后,国际油价经历了一个较长时期的下跌周期,在 1986年和 1988年创出历史新低。 1990年, 海湾战争 爆发,国际油价在 3个月内从 14美元 /桶上涨到 40美元 /桶,但高油价持续时间不长。 1997年 亚洲金融危机 后,国际油价延续了上个世纪 80年代以来的跌势,在 1999年创造出十几年以来的最低点,油价跌至每桶 10美元。月,随着世界经济的回暖,国际油价也开始逐步恢复。到 2001年,国际油价重新回到 30美元 /桶,此后进入了又一个上涨周期。 2001年 “ 后,国际油价曾出现小幅回调,但自 2003年开始,国际油价以每年平均每桶 10美元的涨幅递增,至 2007年,油价年平均值已达到每桶 70多美元。 2008年 1月 2日,油价突破 100美元大关后一路狂飙,仅用半年多时间就逼近每桶 150美元。月至今,随着 美国次贷危机 愈演愈烈,世界主要国家经济普遍放缓甚至进入衰退,国际油价自 2008年 7月 11日触顶每桶 价一路走低,到 2008年 12月 19日,跌破了 40美元 /桶的心理防线,跌幅超过 70%。为了扭转油价颓势,石油输出国组织连续三个月宣布减产,而在 12下旬宣布的日减产原油220万桶,也是该组织历史上最大幅度的单次减产。由于 中东局势 紧张,引发市场投资者对原油供应感到担忧,国际油价 12月 29日全面反弹,纽约、伦敦两地油价收于每桶 40美元之上。但与 7月 11日创下的每桶 际油价在短短几个月的时间内下跌逾 73%,为历史罕见。31、电容 万微法的电容,容量很大。它的电压表示国内油价。2、当国际油价上涨时,电容的电压(国内油价)则涨得非常快,因为它是通过二极管 ,这叫做与国际油价接轨。3、当国际油价(电源电压)下跌,低于国内油价(电容电压)时,二极管反向截止,电容 0大电阻 压下降很是 缓慢 ,加之电容很大,放电有时间常数对于电路来说非常大,这时就很难与国际接轨了, 使国内油价长久保持 “ 中国特色 ” 。中国的石油42005年中国石油 :剩余探明可采储量: 25亿吨,占世界 排名 12;原油产量 : 世界 排名 5;原油消费量 : 世界 排名 2。2003年我国石油消费 为世界第二大石油消费国。 2006年,中国石油的生产量为 而石油进口量高达 油消费约 2010年达 预测 2020年石油缺口 外依存度超过 55%。5中国海洋石油总公司1012007年中国石油石化行业实现利润 5300亿元,总人数 均(除税后) 国国有企业实现利润 油石化工业占 1/3。2007年中国企业集团纳税百强榜前五位分别是中石油 (1844亿元 )、中石化 (1000亿元 )、国家电网公司 (725亿元 )、中移动 (486亿元 )和中国建行 (355亿元 )。6中石油已采出可采储量的 67%,中石化已采出 74%。东部油田都已进入高含水和特高含水期。大庆油田在5000万吨连续稳产 27年后,每年递减 100万吨。胜利 2500万吨,辽河 1500万吨,克拉玛依 1000万吨。中海石油 5000万吨。7稳定和增加产量的措施:寻找新的储量:西部和海上;老油田提高采收率:化学驱、热力驱、混相驱、微生物采油、其它方法;低渗油田的开发;稠油油田的开发;参与海外油田的开发: 2001中石油海外产量 1600万吨,原油分成 800万吨。苏丹、委内瑞拉、哈萨克斯坦等。8主讲人:李明川3589206920什么?二、为什么?三、怎么学?定义目的方法10一、是什么?定义 :是以热力学和传热学的理论和方法为基础,以稠油和高凝油为主要开采对象,通过加热方式 (注入蒸汽)来降低原油粘度,解除油层堵塞,改善地层渗流特性,从而提高原油采收率的开采技术。依据对象方式 目的效果特点 :知识面广、内容复杂、公式多。11必须具备的知识有油层物理、油气田开地质、流体力学、渗流力学、油气田开发工程、油藏工程、采油工程等相关知识。必备知识 :内涵 :注蒸汽热力采油技术是一门综合性极强的复杂工程,包括油田地质、油田开发技术、采油工程和生产测试技术等不同门类的组合。一、是什么?12二、为什么?目的意义 :1、世界上稠油资源极其丰富,其地质储量远超过常规原油的储量。据美国能源部估计,全世界稠油的潜在储量是已探明常规原油地质储量( 4200亿吨)的 6倍( 15500亿吨)。2、稠油分布十分广泛,主要集中在美国、加拿大、委内瑞拉和前苏联。3、我国的稠油主要分布在松辽盆地、渤海湾、准葛尔、南襄、二连等大中型油气盆地,全国稠油储量在 80亿吨以上。13二、怎么学?学习方法 :讲授为主,结合油田实际例子。主要内容 :注蒸汽热力采油简介 油藏岩石和流体能量、热效率温度对相渗透率的影响油、气、水热损失 地面管线井筒动态预测 蒸汽吞吐蒸汽驱模型建立物理模型与数学模型14第一章 注蒸汽热力采油简介章节第二章 油藏岩石与流体的热物理性质第三章 注蒸汽系统热损失第四章 蒸汽吞吐井动态预测第五章 蒸汽驱产量预测第六章 蒸汽驱物理模拟和数学模拟15第一章 注蒸汽热力采油简介§ 1 稠油(或重油)的概念§ 2 热力采油技术§ 3 注蒸汽热力采油机理§ 4 注蒸汽热力采油筛选标准16§ 1 稠油(或重油)的概念稠油( 在油层条件下,粘度大于 油( 是指原始油藏温度下, 脱气油粘度为 100~ 10000 及大气压条件下密度为 0~ 100稠油是指粘度很大的原油,重油是指密度很高的原油。 一般情况下,粘度和密度成正比关系,即粘度越大密度越大,因此稠油和重油是指同一类原油。17§ 1 稠油(或重油)的概念国际稠油和沥青砂标准:沥青砂( 是指在原始油藏温度下脱气原油为大于 及大气压条件下密度为大于 00 10000粘度常规原油 稠油 沥青砂世界主要重油生产国重油及沥青砂资源量18§ 1 稠油(或重油)的概念我国稠油分类标准:注:我们通常所说的稠油是指 1 稠油(或重油)的概念稠油的开发在技术开发上和管理上存在很大困:开发上: 不能采用常规的开采方法(天然能量或人工注水);管理上: 资料录入监测分析到油藏动态和静态研究上存在很多困难。世界各国稠油热采年产量20第一章 注蒸汽热力采油简介§ 1 稠油(或重油)的概念§ 2 热力采油技术§ 3 注蒸汽热力采油机理§ 4 注蒸汽热力采油筛选标准21§ 2 热力 采油技术原油粘度高是开采稠油的主要问题,因而降低原油粘度是开采稠油的主要手段,归结为两类:① 溶剂吞吐或溶剂驱;② 加热流体吞吐,热流体驱;☆ 热力采油发展历史☆ 热力采油分类22一、 热力采油发展历史据文献调研,早在 1931年,在美国 德克斯加洲 一油田注蒸汽,揭开了热了采油的历史,但真正工业化应用是在1960年以后,才大规模发展起来, 70科研活动:50年代:偏微分方程组60年代:一维、二维蒸汽驱模型70年代:三维高隐式蒸汽驱模型国外:231960年委内瑞拉 进行蒸汽驱先导试验过程中,当试图释放地层压力把一口注汽井打开,意外地获得了 就是第一口蒸汽吞吐井。同年美国加利福尼亚州的 传出蒸汽吞吐获得成功的消息。一、 热力采油发展历史国外:目前,全世界已探明的稠油储量近 1000× 108t,注蒸汽年采油量在 2× 108中,在委内瑞拉 95%的产油量是用注蒸汽方法得到的。24国外:1960年 委内瑞拉 兰 国 拿大 热力采油发展历史加拿大、美国和中国 的注蒸汽采油技术和装备最为先进。 罗马尼亚 的火烧油层规模最大,技术最为先进。25一、 热力采油发展历史国内:1965年在胜利油田、新疆、吉林等油田开辟了注蒸汽小型试验区,但由于注汽设备、井筒隔热设备等工艺不完善而告失败。1978年,辽河油田发现高生油田,组织了稠油攻关指挥部; 1980~ 1982年,热力采油取得了较大发展,先后在北京石油勘探开发研究院、辽河、胜利、新疆组建了研究队伍。26一、 热力采油发展历史国内:“六五”( 1980 吞吐工艺“七五”( 1985 以蒸汽驱为重点“ 八五 ” ( 1990 以水平井稠油开采为重点“九五”( 1995: 吞吐转汽驱、电磁加热、火烧油层(针对特超稠油)27二、 热力采油分类根据 加热油藏的方式 和 能量来源 :蒸汽吞吐: 在本井中完成注蒸汽、焖井和开井生产三过程的开采方式。蒸汽驱: 按照一定的布井方式,在注汽井连续注入蒸汽,将地下原油加热并驱到生产井的开采方式。火烧油层: 通过注入空气,使油层中的部分原油受热燃烧,加热并驱替原油到生产井的开采方式电磁加热: 通过电磁激发器发出的电磁波对有限范围的原油加热,达到原油降粘,接触井底阻塞的目的。热化学: 通过向油井中注入化学热剂,经过焖井以达到降低原油粘度的开采方式28二、 9二、 蒸汽和采油是在同一口井完成的。 一个周期包括三个过程:特点:1)注蒸汽( 10~ 15天) 提供能量2)焖井 ( 3~ 5天) 释放能量3)开井生产(至降到经济极限产量为止) 获取利润从注蒸汽开始到油井不能正常生产为止,称为一个吞吐周期。30二、 1二、 汽驱是指按一定井网,在 注汽井 连续注汽,周围 生产井以一定产量生产。 注入的蒸汽既是加热油层的能源,又是驱替原油的介质。 其过程大致可以分为三阶段 :特点:1)蒸汽驱启动阶段 受效不明显 ,原油产量低 ;2)蒸汽受效阶段 受效显著 ,产量可达高峰 ;3)蒸汽突破阶段 热效率降低 ,产量下降32二、 产井 注入井井网:33二、 蒸汽吞吐作用于油层的有限范围 ,只能开采一定区域内的原油 ,井间存在大量的难以波及的区域 (死油区 )。随着吞吐轮次和加热区含油饱和度的减少,采收率变差,其采收率一般为 10~30%。汽吞吐以消耗油层弹性能量为条件,基于单井操作,受效范围受到限制;蒸汽驱即为地层提供了一定的能量补充,又能在多井间实现驱替作用,蒸汽驱采收率能达到 20~ 30% 。因此为提高注蒸汽热采效率,将蒸汽吞吐转为蒸汽驱。34二、 蒸汽吞吐采出一定原油后,地层压力降低,能进一步发挥蒸汽的膨胀作用,为蒸汽驱做准备;⑵ 蒸汽吞吐属于衰竭式开采,能解除井附近的堵塞,为蒸汽驱创造有利的油藏条件;⑶ 蒸汽吞吐转化为蒸汽驱具备一定的条件和时机。因此,对稠油油藏有计划的实施蒸汽吞吐向蒸汽驱的转化,可以有效的保持油藏的高产、稳产,提高原油采收率。35第一章 注蒸汽热力采油简介§ 1 稠油(或重油)的概念§ 2 热力采油技术§ 3 注蒸汽热力采油机理§ 4 注蒸汽热力采油筛选标准36§ 3 注蒸汽热力采油机理采油机理: 是指某种驱动能量作用下的原油驱替过程。热力采油机理: 是指能够对驱替稠油过程产上有利作用的热效应,包括 加热降粘 、 蒸汽蒸馏 、 热膨胀 、 相对渗透率变化 、 乳化驱替 、 重力泻油 等效应。一、加热降粘随着 T 碳氢化合物活性 原油 37可知:K流度§ 3 注蒸汽热力采油机理改善原油的流动性由 原油粘度在低温范围内变化大 , 而在高温范围变化很小 。 粘温关系变化趋势为一幂指数形式 , 在对数坐标下呈直线形式 。 原油粘度随温度是可逆的 , 所以当温度降低到原始值时 ,原油粘度也升高到原始值 。原油粘温关系曲线38二、蒸汽蒸馏§ 3 注蒸汽热力采油机理随着 T 原油和水的汽化压力 当油层和水的汽化压力等于油层当前压力时,原油中的轻质组分汽化为气相,产生蒸馏作用。对稠油开采的影响表现为:☆ 流动阻力小 ( 气相粘度低 )。☆ 稀释地层原油,降低原油粘度。在具有一端封闭的孔隙中发生蒸馏作用,气相会迅速弹出来 ,进入到连通的孔隙中,在连通孔隙中与原油混合 (掺和 ),降低原油粘度 。39§ 3 注蒸汽热力采油机理同时,还和系统的压力有关,系统的压力越低,这蒸馏效果越明显。蒸汽吞吐作为一种脉冲式开采方式,注汽过程是非连续的,加上注汽过程中压力大,因此蒸馏作用相对较小。 蒸汽蒸馏多发生在蒸汽驱过程中 。  蒸汽的蒸馏是否存在与原油的性质有关。通常情况下,原油比重越小,可蒸馏组分越大,原油中可蒸组分有如下关系:: 原油含蜡量对渗透率变化§ 3 注蒸汽热力采油机理随着 T 岩石润湿性亲油亲水弱亲水向强亲水转化因为:在油藏原始条件下,稠油中胶质、沥青质等极性分子吸附在油水界面和岩石表面,岩石趋于亲油状状态;当温度升高,极性物质逐渐解吸,岩石亲水性增加,更多的水膜吸附在孔隙上或占据较小的孔道,毛细管渗吸作用将盲端孔隙中的原油 “ 剥蚀 ” 下来,驱出小孔隙。从而降低残余油饱和度,增加油相渗透率。41缚水饱和度增加。岩石湿润性向亲水方向变化。有利于把盲端孔隙中原油驱出来,同时油相渗透率增加、油相阻力降低。残余油饱和度降低,采收率增加。§ 3 注蒸汽热力采油机理膨胀§ 3 注蒸汽热力采油机理当温度升高后,油藏中流体和岩石骨架产生膨胀,孔隙体积缩小,流体体积增加,维持原油生产的弹性能量增加,提供给原油的弹性能量增加。原油膨胀程度取决于组分组成,通常轻质原油热膨胀系数大于重质原油。五、乳化驱替在蒸汽驱过程中,蒸汽腔内的蒸汽流速和比容较大,同时蒸汽腔前缘的蒸汽由于冷凝释放热量,产生扰动,发生乳化,形成水包油或油包水的乳状液体。43§ 3 注蒸汽热力采油机理乳状液体阻塞了非均质油层中的高渗透层,降低了冷凝区的指进现象,从而提高了蒸汽驱的波及体积。六、重力泻油由于蒸汽密度差异,在注蒸汽过程中,形成超覆现象,油层纵向上受热不均,油藏表现受热面积增加,油层的非驱替部分由于导热作用而受热,受热的原油在重力作用流到井底。重力泻油作用主要发生在单层厚度较大的稠油油藏中。44第一章 注蒸汽热力采油简介§ 1 稠油(或重油)的概念§ 2 热力采油技术§ 3 注蒸汽热力采油机理§ 4 注蒸汽热力采油筛选标准45§ 4注蒸汽热力采油筛选标准﹡ 储量 ( 有效厚度 、 孔隙度和含油饱和度 )﹡ 原油粘度和密度﹡ 油层渗透率﹡ 油层深度﹡ 纯总比﹡ 油藏压力﹡ 气顶和底水、裂缝考虑因素:46国外筛选标准:§ 4注蒸汽热力采油筛选标准参数 筛选标准 油层深度(米) 10 纯总比 (%) >50 孔隙度 (%) >20 原始含油饱和度 (%) >40 油层渗透率(毫达西) >200 原油粘度(毫帕秒) <4000 47我国筛选标准§ 4注蒸汽热力采油筛选标准胜利油田稠油蒸汽吞吐筛选标准
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