• / 20
  • 下载费用:1 下载币  

稠油油藏评价与开发80393946

关 键 词:
油油 评价 开发 80393946
资源描述:
稠油油藏评价与开发石油资源的日益减少、能源价格的持续走高促使一些石油公司投资稠油开发,补充石油储量。稠油开发在流体分析和提高采收率方面都给我们带来新的挑战和困难,然而通过采用新技术以及对常规油藏开发方法进行改进能够实现对稠油油藏的有效开发。 拿大)公司艾伯塔省卡尔加里óá拉斯加)公司阿拉斯加州表谢意:印度尼西亚雅加达的 度孟买的 拿大艾伯塔省伯塔省卡尔加里大学的 斯敦国)的拿大安大略省国克萨斯州国康涅狄格州尔加里的斯敦际能源公司的斯敦的 列感应测井仪),合式核磁共振测井),极横波成像仪),时流体分析模块),块式地层动态测试器),弹性转向酸)和全空气注入法)是4油田新技术>全球石油资源。稠油、超稠油和沥青大约占了全球石油总资源(9-13万亿桶)的70%。世界上大部分石油资源属于开采和炼制难度大且成本高的稠油。一般来说,原油越稠,其经济价值就越低。经过简单炼制蒸馏获得的低密度短链碳氢化合物价值最高。稠油中金属和其它元素的含量较高,需要投入更多的成本来提取有用产品,除去杂质。在石油需求强劲、油价高企、常规原油产量下降的背景下,石油工业在全球许多地方的重点正在转向稠油开采。原油定义为稠油[1]。原油定义为超稠油,因为它们的密度比水还大。相比之下,诸如布伦特原油或西得克萨斯中质原油之类的常规原油的到 40˚。虽然原油的密度对于评价资源价值和评估炼制产品和成本来说是个相当重要的参数,但最能影响产能和采收率的流体性质是原油粘度。粘度越大,越难开采。密度和粘度之间没有一个标准的关系式,“重油”和“稠油”这两个词可以互换使用,这是由于重油一般来说比常规原油粘度大。常规原油的粘度范围在1厘泊(10间。水的粘度为1 稠油和超稠油的粘度范围从不到20到大于100万粘度最大的碳氢化合物是沥青,在室温下呈固态,通过加热很容易变软。由于稠油价值较低,开采和炼制难度比常规原油大,那么为什么油公司会有兴趣集中资源力量来开采它?首先来回答问题的第一部分,在当前的经济环境下,许多稠油油藏的开发具有经济价值;对于问题的第二部分的回答是,这些稠油资源相当丰富。全球石油资源大概是9-13万亿桶(常规原油只占其中的大约30%,其余都是稠油、超稠油和沥青(右上图)。1. 60˚转换为(- : A 版公司,1999年。>世界上最大的稠油沉积盆地之一的地质背景。在造山运动时期,由于地壳在山脉前弯曲形成前陆盆地,盆地中的海相沉积(紫色)变成烃类源岩(深褐色),烃类沿上倾方向上倾运移到从新形成的山脉上剥蚀下来的沉积物(橙色)中。在这些相对较浅的沉积环境中的微生物将原油生物降解,形成稠油和沥青,在上覆地层厚度小于50米(164英寸)的地方,可以从地表开采沥青。稠油将在未来的石油工业中扮演一个重要的角色,现在许多国家正转向稠油开发来增加产量、更新储量评估、测试新技术、投资基础设施建设,使其稠油资源的开发不至于落后。本文论述了稠油油藏是如何形成的,以及它们又是怎样被开发利用的。这其中重要的是稠油开发方式的选择、流体样品的井下和实验室分析、试井和完井,以及稠油开发过程的监测。大型稠油油藏的形成在全球6-9万亿桶(稠油、超稠油和沥青储量中,最大的储集层都具有相似的地质背景,它们是被圈闭在前陆盆地侧翼上的超大型浅层沉积。前陆盆地是在造山运动时期地壳下拗形成的巨型坳陷,盆地中的海相沉积变成烃类源岩,烃类沿上倾方向运移到从新形成的山脉上剥蚀下来的沉积物中(下图)。这些新的沉积物通常缺少封闭的盖层。在这些浅层沉积物中,烃类被生物作用降解。352006年夏季刊>从油砂中开采沥青。当上覆岩层厚度小于50米时,沥青可以从地面矿采。上图的图片从上到下描述的就是矿采的整个过程,先是用卡车挖铲将油砂采出来,然后将油砂运送到处理厂,用热水将沥青与砂子分离开。然后用轻烃将沥青稀释,改质形成合成原油。最后,重新回填土地,可以使其得以再次开垦。(图片由物降解作用是稠油形成的主要原因[2]。在地质年代时间尺度上,微生物对轻质和中质烃类进行降解,产生甲烷和富化稠油。生物降解作用的效果是引起油氧化,气油比(低、密度增加、酸性增强、粘度增大,以及硫和其它金属含量增多。通过生物降解作用,原油也失去了原有物质成份中的一部分重要组成。将油中轻质组分分离出来的其它物理机理,如水洗、相分离等也对稠油的形成起了作用。在油藏中发生生物降解作用的理想条件是油藏温度低于80˚C (176˚F),深度大约4公里(浅层油藏。目前最大的单个石油储集是委内瑞拉的奥里诺科(油带,900亿米3)6-12˚700亿米3)。这些稠油的来源还没有完全搞清,但有一点达到共识,那就是它们都来源于经剧烈生物降解的海相石油。420亿米3),这说明这两个地方曾经可能具有18万亿桶(质油[3]。在任何沉积环境中,水、温度和微生物的适当结合就会引起生物降解,从而形成稠油。在许多油藏的油水界面附近会形成稠油垫,因为那里的条件适合微生物活动。沉积环境、原始油组分、降解程度、轻质油侵入或充填,最终的温度压力条件等使每一个稠油油藏都很独特,它们需要用不同的方法进行开采。开采方法根据温度不同,稠油开采可以分为两大类型。这是由于作为流体主要特性的粘度随温度变化而变化,受热后,稠油的粘度会降低(左图)。当稠油粘度在储层条件下足够低,使其能以经济的产量生产时,就可以用冷采方法开采,不需要增加额外的热量。当稠油必须依靠加热才能流动时,就要使用热采方法。最初的稠油冷采技术是矿采,大部分稠油矿采集中在加拿大的露天开采矿,但在俄罗斯也有一部分采用地下采矿技术开采稠油[4]。只有在加拿大采用露天开采技术比较切合实际,因为那里稠油埋藏浅,可以从地面直接开采,而且浅层油砂储量巨大,约为280亿米3(1760亿桶),从而使其开采具有经济价值[5]。加拿大的油砂用卡车挖铲开采后,运送到加工处理厂,用热水先将沥青从油砂中分离出来(右图)。然后用轻烃将沥青稀释,改质后形成合成原油。采矿结束后,重新回填土地,可以使其得以再次开垦。这种方法的优点是烃类的采收率达到约80%。但是,只有大约20%的稠油储量埋藏这么浅,大约75米(246英尺)深,可以直接从地面开采。2005年,(110万桶/日),(300万桶/日)[6]。有些稠油可以用一次冷采方法从井筒中采出来。委内瑞拉奥里诺科稠油带的很多稠油油藏以及巴西近海的一些稠油油藏都是用冷采方法开采的[7]。采用水平井和多分支井来最大可能地增加井筒与储层的接触面积[8]。注入稀释剂(如石脑油)来降低流体粘度,应用电潜泵(螺杆泵(人工举升技术将稠油开采到地面,然后再运送到处理厂进行改质[9]。与热采技术相比,这种方法的优势是成本低,但其采收率也很低,只有6-12%。其面临的另一个挑战是泵和油管中的混合和剪切作用会形成油流体粘度增加。>稠油的粘温关系曲线。每一种稠油、超稠油和沥青都有各自的粘温关系曲线,但它们都具有上图中的变化趋势,即随着温度上升,粘度下降。36油田新技术>应用稠油出砂冷采(术开采出来的砂浆。这是加拿大萨斯喀彻温省概含有10-20%的细粒泥砂,20-30%的稠油和50-60%的水。(由稠油出砂冷采(已经应用在许多稠油油藏中的另一种一次开采技术。在加拿大数百个油田中,砂子随着油一块采出来,砂体积含量可达到10%(右图)。随着压力降低,从油中分离出来的气体使砂粒不稳定,并帮助运移砂粒。砂粒运动增强了流体的流动性,并形成所谓的孔洞,在井筒周围形成一个高渗透率区域。上覆重量促使砂子和液体挤压出来,砂和油在地表通过重力分离开。这种方法需要用多相泵来处理砂、油、水和气,这一方法已经被应用在原油粘度为50-15000 5 油藏中[10]。在加拿大,2003年采用稠油出砂冷采(法生产稠油日产量为70万桶(111230米3)。水驱这种二次冷采技术在一些稠油油藏已经得到成功应用。例如,位于英国大陆架上的近海油田,用水驱方法将粘度为10-100 11]。附近的油田也考虑采用这种方法开采,但是由于原油粘度增大,采收率随之下降。高粘度原油造成水驱前缘处发生粘性指进,导致扫油效率差。汽化烃辅助石油萃取法(一项相对较新的技术,目前正在加拿大进行试验。这项技术要注入混相溶剂2. M,R:“in 26卷,第6964期( 2003年11月20日):344. F:“世界能源委员会能源调查,006年6月1日浏览)。(2006年6月24日浏览)。A 和 F:“il in : 辑):il 25。987年):31降低稠油粘度。这种方法可以应用在一口井或一对井上。在单井上应用时,溶剂从水平井的底部顶端注进去,在双井应用时,溶剂从一对相互平行的水平井对的上面一口水平井中注入。在注入惰性气体后,将有价值的气体提取。前正处于先导性试验阶段,还未进入大规模油田应用阶段。和冷采方法一样,热采方法既有优点也有缺点。热采方法的采收率比冷采方法高(矿采除外),但同时加热和水处理产生的费用也高。s 015:(2006年6月3日浏览)。考文献5。7. C,C,S,,J,M: “il 5283,发表在近海技术会议上,休斯敦,2003年5月5. L,D,J,M,H:“in 9700,发表在内瑞拉马格丽塔岛001年3月12. : “in 9848,发表在内瑞拉马格丽塔岛001年3月12质就是在稠油中加氢使其氢化,改质后的产品是合成原油。1. :“ 0369,发表在伯丁,1995年9月5,,,, :“A in 8837,19卷, 第2期(2004年6月):8272006年夏季刊>在单井中分阶段实施的循环蒸汽吞吐(采方法。首先,注入蒸汽(左),接着蒸汽和冷凝水加热稠油(中),最后,将加热后的油和水采到地面(右)。然后,不断重复上述过程。循环蒸汽吞吐(也叫做蒸汽浸泡,是在单井中分阶段实施的一种开采方法(下图)。首先,注入蒸汽,接着是浸泡或等待阶段,油被加热,最后,被加热的油和水被一同采出并分离,这个过程不断重复进行。这种方法在层状油藏中的开采效果很好,初始产量较高,采收率可达到30%。加拿大艾伯塔省的冷湖(田就是应用一种热采方法是蒸汽驱,需要在多个井之间进行。蒸汽注入不同井网井距中的注入井,油从生产井中产出。蒸汽驱可以达到40%的采收率,但是要求井间流动性好,使蒸汽以有效的速率注入。该方法面临的挑战是,低密度蒸汽的重力上窜,储层非均质性和蒸汽前缘监测等。采用注蒸汽开采的油田有印度尼西亚的里福尼亚的汽辅助重力泄油(用于超稠油的开采。需要钻一对平行的水平井,其中一口井位于另一口井上方5-7米(16-23英尺)(下一页,上图)。在上面一口水平井中注入蒸汽来加热稠油,降低稠油粘度。重力作用使流动的油流向下面的水平生产井,注入井和生产井之间通过蒸汽循环和溶剂注入建立联系。利用这种方法开采,估计采收率可达到50-70%[12]。但是,地层的层状性严重影响3]。加拿大许多油田,包括采用烧油层,也叫做火驱,是一种用来驱动高粘度稠油的方法。该方法也需要在多个井之间进行。在空气注入井中点燃的燃烧前缘向生产井推进。火烧油层烧掉了一部分地下原油,产生的热量足以用来降低剩余稠油的粘度,促使其生产出来。燃烧过的原油,或者叫燃烧残渣被留在地下。燃烧通过裂解或将大分子分离成小分子来实现原油改质。许多油田都曾尝试过火烧油层方法,结果发现这种方法不稳定。但是在罗马尼亚的4]。目前,业界正在开发可以使火烧油层的燃烧前缘保持稳定的技术。例如,全空气注入法)技术是利用直井和水平井组合,一口直井做注入井,水平井做生产井。该方法目前在艾伯塔省5]。开采方式的选择有多种开采方式可以选择,因此我们需要综合研究各个因素,如流体性质、地层连续性、成岩力学特性、钻井技术、完井方法、增产措施和地面设施等,来为某一特定油藏选择最佳开采方式。此外,还要在储量、期望采收率和采油速度等各因素之间做出权衡,还要考虑能源成本和周围环境的敏感性。这里介绍一个关于这种筛选研究的实例,以帮助油公司决策如何开采稠油资源。该实例是阿拉斯加北坡地区稠油开采的实例,拉斯加)公司正在评估从下一页,下图)1969年,当油田作业人员钻进和测试较深的16]。那时还没有有效的技术来开发此油公司将注意力集中在高产的前是水驱开采阶段。多年来,一些油公司实施了数值模拟和先导性实验来评估在法采油的可行性,但是最终都没有发现一种经济上可行的方法来开采稠油油藏[17]。38油田新技术>蒸汽辅助重力泄油开采(意图。钻一对平行的水平井,其中一口井位于另一口井上方。在上面一口水平井中注入蒸汽来加热稠油,降低稠油粘度。重力作用使油流向下面的水平生产井。>阿拉斯加拉斯加)公司正在研究从估计,下大一部分位于层和流体物性在油田各处并不相同, 呈现高密度、高粘度和低油藏温度75˚F (24˚C)的特点,这就意味着该油田显然需要用非一次采油技术来开采,如某种冷采技术、循环蒸汽吞吐、蒸汽驱、了确定最佳方法,一个由究的目的是确定能够以最大采油速率和采收率实现经济开发的技术,同时确保在冻土层中损失可接受的最少热量,并确保对天然形成的天然气水合物的影响最小。筛选研究强调二氧化碳和产生温室的气体的处理和利用,实施项伦贝谢联合研究目前正在检验其稠油开发各方案是否符合研究结果将被输入到进行3. ,,,R,,,G,,,,,,和:“碎屑岩储层沉积特征研究”,《油田新技术》,15卷, 第1期(2003年春季刊):544. ,和:“ of a 00346,发表在会暨展览会上,奥地利维也纳, 2006年6月12 和 : “5169,发表在洲石油大会上,巴黎,2000年10月245.“(2006年7月3日浏览)。16. F:“表在际稠油大会上,卡尔加里,1995年6月197. 考文献16。R: “: F(编辑):il 25。987年):53792006年夏季刊> 根据每种开发方式对于生产、地下、地面和成本等因素的敏感性进行量化。每个矩阵块根据具体因素对效果和认识的敏感程度被标上不同的颜色。就效果而言,绿色代表优,黄色代表一般,红色代表差;就认识的重要性而言,绿色代表不太重要,黄色代表重要,红色代表关键。例如,在开采方式一栏里,井储量和采收率都为优。在地下性质一栏,例如流体特性和岩石力学特性,对于所评估的每一种提高采收率(法来说都是很关键的因素。在交互式矩阵上,点击任何一个方块,就能连接到该项评估所对应的报告和研究内容。筛选研究回顾了过去25年来所做的研究和发表的报告,根据这些研究和获得的资料,位于些井的射孔层段具有不同的储层物性。为了确定最佳开采方式,分别模拟了蒸汽驱、循环蒸汽吞吐、蒸汽辅助重力泄油、热水驱和一次采油等开采方法的结果,另外,还对直井、斜井和水平井的开采效果进行了模拟。研究结果罗列在一个交互式矩阵中,将每种开发方式对于生产、地下、地面和成本等因素的敏感性进行量化(上图)。每个矩阵块根据因素的敏感性被标上不同颜色,并与报告结果联系起来,报告中的分析和陈述与图中敏感性分级一致。例如,在地下因素中,流体特性和岩石力学特性的改善对于所评估的每一种提高采收率方法(说都是最关键的。简单查看一下现有信息就能明白其原因。储层流体的其是流体粘度以及粘度随温度的变化,是选择开采方式的关键因素[18]。我们对有两口生产井进行取样,其80˚F(27˚C)时脱气原油的粘度为200-2500 这些样品不足以代表整个井壁取心样品应用地球化学转换方法预测原油粘度。不过,这种技术在测试范围以外需要依靠外推法计算,并假设管这一模型是一个很好的起点,但为预测原油粘度还需要对该模型进行细化,另外还要收集更多的样品,这是该项研究所推荐的。另外一个关键因素(岩石力学特性)是通过岩心测试和积和温度。 温度9. ,,,J,和:“7340,发表在 克萨斯州002年9月29日-10月2日;还发表在卷,第 4期(2003年12月): 317横波成像测井来评估的。计无侧限抗压强度小于200 岩心呈泥土状,可以用手轻易地粉碎,预示着存在潜在的井眼稳定性和完井难题。另外,在砂粒尺寸分布图上有两个明显的峰值。这些都表明存在相当比例的粉砂,尺寸为5-60微米,可能会和细砂和特细砂(60-250微米)一起被采出来。在了给生产确定合理的压力降和深度石力学性质和完井参数的估计值,如孔眼大小和方位,都被输入到件中。这些初始计算表明,任何大于1.9 压降都会引起防砂完全失败。因此,建议在钻完井过程中预测砂产量,制定新的防砂管理策略,比如细割缝衬管完井。20. ,和:“9070,发表在 克萨斯州002年9月29日-10月2日;还发表在8卷,第1期(2005年2月):44D,,,和:“ 表在 克萨斯州002年9月29日-10月2日;还发表在4卷,第2期(2001年4月):88义为振幅指数(比值: 中流体信号振幅/流体质量。40油田新技术> 实验室粘度测量数据与利用核磁共振参数弛豫时间量和计算的粘度之间相关性很好(左),对一定温度范围内的粘度数据拟合调整后,相关性更好(右)。(根据考文献20。)> 实验室测量的粘度数据和两个实验室测得的核磁共振参数之间的相关性。随着流体粘度增加,核磁共振弛豫时间)。在高粘度时,对氢指数(随着粘度增加而减小(右),但在高粘度时,相对氢指数对粘度变化更敏感。(根据考文献20。)在所评价的五种开采方式之中,循环蒸汽吞吐方法采收率最高,产量最大。如果采取这种方法,必须注意不要过分加热永冻层。这种情况是可以实现的,因为储层与永冻层之间有一个不渗透的厚层页岩相间隔。其它方法,如一次冷采方法,对永冻层的影响非常小,但很难获得经济的采收率或产油速度。虽然蒸汽辅助重力泄油开采(环境的影响与循环蒸汽吞吐方法类似,但在本次研究的区域效果差,因为要形成一个蒸汽区,要求储层的垂向渗透率和水平渗透率的比值较高。藏描述将成为目前工作的关键。最后,筛选研究推荐循环蒸汽吞吐方法为所研究的初步确定了井距和布井方式等。另外,还对不同注蒸汽速度和注入量进行了模拟,对其给采油效果带来的影响进行了评估,并研究了循环蒸汽吞吐转为蒸汽驱的可行性。井下测量稠油特性确定最佳稠油开采方法的关键是描述储层流体特性。为了储量分级和选择取样层段,油公司目前开始侧重于流体特性(尤其是流体粘度)的井下测量。了解全油藏的流体粘度分布对模拟产量和预测采收率来说非常重要。不过,稠油油藏的流体粘度即使在同一个地层中的变化也很大。建立流体粘度分布图要求有足够的样品和通过测井获得的地下原油粘度数据。核磁共振(井已经被成功地应用于确定常规原油的地下粘度,但是目前商业方法在测量稠油粘度方面存在局限[19]。这是因为随着流体粘度增加,核磁共振弛豫时间弛豫时间特别短时,核磁共振测井仪器就无法对其测量。当粘度大于10万核磁共振仪器将大部分稠油和沥青视作岩石基质的一部分。为了加强对粘度和核磁共振响应之间相关性的了解,卡尔加里大学及其附属研究机构、层析成像和多孔介质(验室的研究人员取得并解释了大量的加拿大稠油核磁共振实验测量数据[20]。数据库中原油粘度范围从小于1 000 测得的粘度与两个核磁共振参数都相关,但是敏感程度不一样。随着粘度增加,高粘度时,过,随着粘度增加,相对氢指数(小,在高粘度时,相对氢指数对粘度变化更敏感(上图)[21]。基于这些研究成果,研究人员建立了核磁共振参数与原油粘度之间新的经验关系式。对这一关系式进行调整,使数据库中的5个油样得到最佳拟合,这5个样品在一定温度范围内具有粘度测量数据(下图)。从实验室获得的核磁共振石中的稠油与其它流体相混合,其性质与实验室中的流体412006年夏季刊> 根据实验室粘度值进行校正。从续原油粘度测井曲线(第5道)显示出梯度变化,随着深度增加,粘度从30000 同。不过,将实验室测量与测井测量合理结合,就可以提供用以微调粘度关系的必要信息,产生连续的粘度测井曲线(上图)。此处是自加拿大西部稠油油藏实例,从度范围在30000-3000000-300 ,粘度测井结果与实验室原油粘度测量数据非常吻合。这口井的粘度测量数据不仅有变化,而且从度增大。这种梯度关系在这一地区普遍存在,但在其地区域却相反,随着深度增加,粘度降低。估算稠油粘度将有助于油公司绘制全油藏粘度变化图,最终帮助确定合理的完井方式和开发策略。42油田新技术>电缆取样得到的南美某油田高粘度稠油样品。22. A,,和:“7767,发表在际热采和稠油会议上, 卡尔加里, 2005年11月13. 人, 参考文献22。>应用到的南美某油田流体样品分析曲线。)根据光波密度标上了不同颜色,光波密度与碳氢化合物分子链的长度相对应。第1道(黑色)对应的是甲烷,光道数向上增加。在本例中,所有的光波道显示出强振幅,表明为不透光稠油。相比之下,右边图上显示的是轻质油的多数光道都是低幅度。在水、水基泥浆(油比例光道上,蓝色反映的是水的质量比例,绿色反映的是油的质量比例,红棕色反映的是水基泥浆带。在气比例光道上没有数值是稠油的另一个特征。稠油流体取样高流体粘度值和未固结地层使得获取有代表性的流体样品和测试油藏动态工作难度加大,从而难以评价稠油油藏的产能(右图)。没有专门的办法来解决在未固结砂岩中收集稠油样品的问题,不过为模块式地层动态测试器(发的最佳实践和采样技术可用于更好地描述许多稠油油藏的特征。一些新技术包括超大直径探针、聚焦探针、带有专门砾石充填筛网的双管封隔器、可以用于低流量的超高压活塞泵、先进的井下流体分析技术和特殊的取样方法。有一种
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:稠油油藏评价与开发80393946
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-52978.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开