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稠油蒸汽吞吐开采技术研究概述24022913

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蒸汽 吞吐 开采 技术研究 概述 24022913
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    收 稿 日 期 :2006 - 06 - 06 ;改 回 日 期 :2006 - 07 - 31基 金 项 目 :该 项 目 受 油 气 藏 地 质 及 开 发 工 程 国 家 重 点 实 验 室 基 金 项 目 资 助 (项 目 编 号 : 者 简 介 :曾 玉 强 (1979 - ) ,男 ,2003 年 毕 业 于 西 南 石 油 学 院 石 油 工 程 专 业 ,现 为 该 院 在 读 博 士 研 究 生 ,主 要 研 究 方 向 为 油 气 田 开 发 。文 章 编 号 : 1006 - 6535 (2006) 06 - 0005 - 05稠 油 蒸 汽 吞 吐 开 采 技 术 研 究 概 述曾 玉 强 1 ,刘 蜀 知 1 ,王   琴 1 ,任   勇 2 ,鲁 小 会 3(11 西 南 石 油 大 学 ,四 川   成 都   610500 ;21 中 油 长 庆 油 田 分 公 司 ,陕 西   西 安   710021 ;31 中 油 新 疆 油 田 分 公 司 ,新 疆   克 拉 玛 依   834000)摘 要 :利 用 蒸 汽 吞 吐 开 采 稠 油 最 早 出 现 在 20 世 纪 50 年 代 ,作 为 一 种 相 对 简 单 和 成 熟 的 注 蒸 汽开 采 技 术 ,目 前 仍 在 委 内 瑞 拉 、 美 国 和 加 拿 大 广 泛 应 用 。 在 研 究 大 量 文 献 的 基 础 上 ,回 顾 了 蒸汽 吞 吐 开 采 技 术 的 发 展 和 现 状 ,总 结 了 蒸 汽 吞 吐 采 油 原 理 和 开 采 特 征 ,热 力 模 型 的 发 展 ,以 及现 阶 段 存 在 的 问 题 ,展 望 了 未 来 的 发 展 方 向 。 研 究 认 为 :蒸 汽 吞 吐 在 稠 油 开 发 中 仍 然 将 继 续 占有 重 要 的 地 位 ;其 采 油 原 理 复 杂 ,是 一 项 复 杂 、 技 术 难 度 大 的 系 统 工 程 ;进 入 开 采 中 后 期 ,必 须运 用 各 种 手 段 改 善 吞 吐 效 果 并 适 时 地 转 入 合 理 的 二 次 热 采 方 式 。关 键 词 :稠 油 ;蒸 汽 吞 吐 技 术 ;开 采 特 征 ;概 述中 图 分 类 号 :   文 献 标 识 码 : 言研 究 表 明 ,除 南 极 洲 外 各 大 洲 均 蕴 藏 有 十 分 可观 的 稠 油 。 全 球 已 探 明 的 稠 油 资 源 储 量 超 过 3 000× 108 t ,而 可 供 开 采 的 稀 油 资 源 仅 剩 下 1 700 × 108t[1 ] 。 过 去 稠 油 开 发 主 要 集 中 在 美 洲 大 陆 ,近 20 洲 的 稠 油 开 发 得 到 了 发 展 。 20 世 纪 80 年 代初 ,我 国 的 稠 油 资 源 才 开 始 工 业 性 开 发 ,至 2002 年产 量 已 达 1 300 × 104t ,占 全 国 原 油 产 量 的 8 %。2000 年 初 ,世 界 上 强 化 采 油 的 日 产 量 大 约 是 3616× 104t ,其 中 热 力 采 油 的 日 产 量 约 为 2017 × 104t ,约占 强 化 采 油 的 5616 % ,可 见 稠 油 热 采 在 强 化 采 油中 占 有 主 导 地 位 [2 ] 。 在 热 力 采 油 中 ,注 蒸 汽 开 采 的产 量 约 占 97 % ,其 次 为 火 烧 油 层 ,产 量 约 占 热 力 采油 的 212 % ,其 它 的 热 力 采 油 方 法 (如 蒸 汽 辅 助 重力 泄 油 ,热 水 驱 ,电 加 热 等 )还 处 在 小 规 模 的 试 验 研究 阶 段 [3 ] 。 我 国 目 前 稠 油 开 发 主 要 包 括 蒸 汽 吞 吐(约 占 78 %) , 蒸 汽 驱 (约 占 10 %) 和 常 规 水 驱(12 %)等 方 法 。蒸 汽 吞 吐 工 艺 施 工 简 单 ,收 效 快 ,不 需 要 进 行特 别 的 试 验 研 究 ,可 以 直 接 在 生 产 井 实 施 ,边 生 产边 试 验 ,因 而 受 到 人 们 的 普 遍 欢 迎 。 尤 其 在 某 些 油藏 条 件 下 ,例 如 油 层 厚 ,油 层 埋 藏 浅 ,井 距 小 ,特 别是 重 力 排 油 能 力 达 到 经 济 产 量 时 ,蒸 汽 吞 吐 可 以 获得 较 高 的 采 收 率 [4 ] 。 蒸 汽 吞 吐 是 单 井 作 业 ,对 各 种类 型 稠 油 油 藏 地 质 条 件 的 适 用 范 围 较 蒸 汽 驱 广 ,经济 上 的 风 险 比 蒸 汽 驱 开 采 小 得 多 ,因 此 蒸 汽 吞 吐 通常 作 为 油 田 规 模 蒸 汽 驱 开 发 之 前 的 先 导 开 发 方 式 ,以 减 少 生 产 的 阻 力 和 增 加 注 入 能 力 。 此 外 ,对 于 井间 连 通 性 差 、 原 油 粘 度 过 高 以 及 含 沥 青 砂 ,不 适 合蒸 汽 驱 的 油 藏 ,仍 将 蒸 汽 吞 吐 作 为 一 种 独 立 的 开 发方 式 ,因 而 它 在 稠 油 开 发 中 将 继 续 占 有 重 要 的 地位 。1   蒸 汽 吞 吐 采 油 原 理 和 开 采 特 征111   筛 选 标 准稠 油 热 采 项 目 一 般 投 资 较 高 ,风 险 也 比 普 通 油藏 开 发 大 ,因 此 选 择 适 宜 于 蒸 汽 吞 吐 的 油 藏 就 显 得尤 为 重 要 。 要 做 好 这 项 工 作 ,需 要 对 油 藏 地 质 的 各项 参 数 进 行 研 究 评 价 。 经 综 合 研 究 ,得 出 了 我 国 的蒸 汽 吞 吐 开 采 筛 选 标 准 (表 1) [5 ]  。112   蒸 汽 吞 吐 增 油 机 理蒸 汽 吞 吐 过 程 中 的 传 热 介 质 包 含 物 理 的 、 化 学的 、 热 动 力 学 的 各 种 现 象 ,是 一 个 十 分 复 杂 的 综 合作 用 过 程 ,同 时 也 是 一 个 具 有 不 同 流 动 梯 度 的 非 稳定 渗 流 过 程 。 蒸 汽 吞 吐 的 采 油 原 理 主 要 包 括 [6~ 8 ] :(1) 油 层 中 原 油 加 热 后 粘 度 大 幅 度 降 低 ,流 动 阻力 大 大 减 小 。 粘 温 敏 感 性 是 稠 油 热 采 的 主 要 机 理 。第 13 卷 第 6 期2006 年 12 月                            特 种 油 气 藏il                          006表 1   蒸 汽 吞 吐 开 采 筛 选 标 准 of 地 质 参 数 一 等1 2 二 等 (特 殊 吞 吐 技 术 )3 4 5原 油 粘 度 / s 50~ 10000 019200 > 019500 > 019800 > 019200 > 019200油 层 深 度 / m 15~ 1600 10 > 10 > 10 > 10 5~ 10有 效 / 总 厚 度 比 > 014 > 014 > 014 > 014 > 014< ≥ 0120 ≥ 0120 ≥ 0120 ≥ 0120 ≥ 0120 0150 ≥ 0150 ≥ 0150 ≥ 0150 ≥ 0150<× 0110 ≥ 0110 ≥ 0110 ≥ 0110 ≥ 0110单 储 系 数 / (104 2· m - 1) ≥ 10 ≥ 10 ≥ 10 ≥ 10 ≥ 10渗 透 率 / 10 - 3μ 200 ≥ 200 ≥ 200 ≥ 200 ≥ 200(2) 对 于 压 力 高 的 油 层 ,油 层 的 弹 性 能 量 在 加热 油 层 后 充 分 释 放 出 来 ,成 为 驱 动 能 量 。(3) 解 堵 作 用 。 高 温 蒸 汽 对 岩 石 的 冲 刷 可 以解 除 近 井 地 带 的 污 染 ,尤 其 是 第 1 周 期 ,解 堵 起 到了 非 常 重 要 的 作 用 。(4) 降 低 界 面 张 力 ,改 善 液 阻 和 气 阻 效 应 (贾敏 效 应 ) ,降 低 流 动 阻 力 。(5) 流 体 和 岩 石 的 热 膨 胀 作 用 (例 如 回 采 过 程中 ,蒸 汽 的 膨 胀 ,以 及 部 分 高 压 凝 结 水 由 于 突 然 降压 闪 蒸 为 蒸 汽 ) ,使 得 孔 隙 体 积 减 小 ,增 加 产 出 量 。(6) 开 井 生 产 后 ,带 走 大 量 热 量 ,但 油 层 、 盖 顶层 及 夹 层 中 蓄 留 一 定 的 余 热 ,对 下 一 周 期 的 吞 吐 起到 预 热 作 用 ;加 热 带 附 近 的 冷 油 缓 慢 补 充 进 入 降 压的 加 热 带 过 程 中 ,余 热 将 降 低 冷 油 的 粘 度 ,使 原 油向 井 底 的 流 动 可 以 延 续 很 长 时 间 ,尤 其 是 对 于 普 通稠 油 (粘 度 小 于 10 000 s) ,在 原 始 油 层 条 件 下 本来 就 具 有 一 定 的 流 动 性 ,当 加 热 温 度 大 于 原 始 油 层温 度 时 ,在 一 定 压 力 梯 度 下 ,流 向 井 底 的 速 度 加 快 。(7) 吞 吐 降 压 后 ,地 层 的 压 实 作 用 也 是 一 种 不可 忽 视 的 驱 油 机 理 ,在 委 内 瑞 拉 马 拉 开 波 湖 岸 重 油区 (压 实 作 用 驱 出 的 油 量 高 达 15 %左 右 ) 和 美 国 加州 重 油 区 (增 产 的 油 量 约 5 %~ 7 %来 自 压 实 作 用 )该 作 用 明 显 ,中 国 尚 未 作 系 统 观 测 和 研 究 。(8) 地 层 中 的 原 油 在 高 温 蒸 汽 下 产 生 某 种 程度 的 蒸 馏 裂 解 作 用 ,使 得 原 油 轻 馏 分 增 加 ,起 到 一定 的 溶 剂 抽 提 作 用 。(9) 对 于 厚 油 层 ,热 原 油 流 向 井 底 时 ,除 了 油层 压 力 驱 动 外 ,还 受 到 重 力 驱 动 作 用 。(10) 高 温 蒸 汽 改 变 岩 石 的 润 湿 性 ,油 水 相 对渗 透 率 变 化 ,增 加 了 流 向 井 底 的 可 动 油 。(11) 某 些 有 边 水 的 稠 油 油 藏 ,在 蒸 汽 吞 吐 采油 过 程 中 ,随 着 油 层 压 力 下 降 ,边 水 向 开 发 区 推 进 ,这 虽 然 补 充 了 驱 动 能 量 ,但 是 一 旦 边 水 突 破 ,含 水率 将 大 幅 度 增 加 ,因 此 总 的 来 说 这 种 作 用 是 弊 大 于利 的 ,尤 其 是 极 不 利 于 以 后 的 蒸 汽 驱 开 采 ,因 而 应控 制 边 水 推 进 。(12) 放 大 压 差 作 用 ,这 是 蒸 汽 吞 吐 开 采 机 理发 挥 效 力 的 必 要 条 件 。113   开 采 特 征蒸 汽 吞 吐 的 开 采 机 理 和 技 术 措 施 决 定 了 蒸 汽吞 吐 开 采 总 的 趋 势 是 逐 步 衰 减 。 无 论 是 周 期 内 或周 期 间 ,由 于 油 层 压 力 下 降 、 井 筒 附 近 油 层 温 度 、 含水 饱 和 度 、 渗 流 条 件 的 变 化 ,油 井 的 产 液 量 、 产 油量 、 油 汽 比 随 着 生 产 时 间 的 增 加 而 递 减 。 油 藏 类 型不 同 、 技 术 措 施 不 同 、 生 产 历 史 不 同 ,递 减 规 律 有 所差 异 。 此 外 还 有 以 下 一 些 主 要 特 点 [9 ,10 ] :(1) 蒸 汽 吞 吐 注 入 的 热 量 仅 使 井 筒 周 围 一 定范 围 的 油 层 加 热 ,加 热 半 径 一 般 为 10~ 30 m ,很 难超 过 50 m ;以 原 油 加 热 降 粘 、 改 善 油 的 流 动 性 为主 ,强 化 了 天 然 驱 动 能 量 的 作 用 。 因 此 蒸 汽 吞 吐 阶段 采 收 率 较 低 , 一 般 为 10 %~ 15 % , 最 大 约 为30 %。(2) 采 油 速 度 很 高 。 一 般 为 地 质 储 量 的 4 %~6 % ,甚 至 更 高 。(3) 开 采 中 每 个 周 期 内 的 产 量 变 化 幅 度 较 大 。有 初 期 的 峰 值 期 ,有 递 减 期 。 峰 值 期 为 主 要 产 油期 ,如 果 油 层 达 到 30 m ,产 量 可 达 100 t/ d 以 上 ,因而 有 足 够 的 人 工 举 升 能 力 是 很 关 键 的 。2   热 力 模 型 的 发 展注 蒸 汽 热 力 采 油 是 一 项 复 杂 、 技 术 难 度 大 的 系6                         特 种 油 气 藏                                       第 13 卷统 工 程 ,它 涉 及 到 油 藏 地 质 、 油 藏 工 程 、 采 油 工 程 、传 热 学 、 经 济 分 析 等 多 门 学 科 。 因 此 ,要 科 学 、 经济 、 高 效 地 管 理 好 蒸 汽 吞 吐 井 必 须 要 从 油 层 的 实 际出 发 ,研 究 蒸 汽 吞 吐 的 全 过 程 ,包 括 地 面 管 线 和 井筒 的 压 力 降 及 热 损 失 ,焖 井 和 开 井 生 产 过 程 中 的 动态 预 测 ,以 及 生 产 方 式 的 选 择 和 合 理 工 作 制 度 的 确定 。 国 内 外 在 这 些 方 面 做 了 大 量 的 研 究 工 作 。早 在 20 世 纪 50 年 代 , 利用 能 量 平 衡 关 系 来 计 算 油 层 的 加 热 面 积 。 1966年 , 1 ]提 出 了 蒸 汽 吞 吐 产 油 预 测 模型 ,该 模 型 比 较 简 单 ,可 以 反 映 出 蒸 汽 吞 吐 中 加 热降 粘 增 产 原 理 ,但 不 能 计 算 油 藏 压 力 的 变 化 。 计 算时 假 设 ,从 井 底 到 计 算 范 围 内 的 油 层 受 热 是 均 匀的 ,计 算 受 热 区 范 围 时 ,考 虑 了 上 下 盖 层 的 热 损 失 ,并 假 设 可 按 一 维 径 向 流 来 计 算 采 出 量 。 计 算 的 第1 步 是 研 究 温 度 和 受 热 区 的 范 围 ,然 后 计 算 产 能 。但 是 ,计 算 中 需 要 求 出 冷 采 阶 段 的 采 油 指 数 。 而 很多 稠 油 油 藏 由 于 油 太 稠 而 不 能 进 行 冷 采 ,所 以 不 能得 到 冷 采 阶 段 的 采 油 指 数 ;同 时 该 计 算 方 法 没 有 考虑 厚 油 层 中 注 入 蒸 汽 的 超 覆 现 象 ,使 得 加 热 区 的 范围 较 小 ,也 没 有 考 虑 温 度 和 饱 和 度 对 相 对 渗 透 率 的影 响 。1967 年 , 出 了 非 传 导 解 析 模 型 ,即 只通 过 流 体 流 动 传 送 热 量 的 模 型 。 模 型 分 析 了 若 干重 要 变 量 对 理 想 化 蒸 汽 吞 吐 井 动 态 的 影 响 ,比 如 油水 比 、 油 层 污 染 、 注 入 的 热 量 、 油 层 厚 度 等 ,得 到 了以 下 结 论 : ① 最 佳 的 注 入 量 不 仅 取 决 于 原 油 的 粘度 ,也 取 决 于 所 考 虑 的 经 济 因 素 ; ② 在 多 数 情 况 下 ,吞 吐 期 间 降 低 井 底 附 近 油 的 粘 度 ,足 以 有 效 地 克 服油 层 污 染 的 影 响 ; ③ 在 注 汽 强 度 不 变 的 情 况 下 ,吞吐 产 油 量 随 着 油 层 厚 度 的 增 加 而 增 加 。 但 是 ,该 方法 中 最 大 的 问 题 是 采 用 一 个 忽 略 热 传 导 的 理 想 化模 型 来 描 述 注 汽 期 间 的 油 井 动 态 。1968年 ,2]等 人 研 究 了 前 人 未 曾 考 虑 的 重 力泄 油 问 题 ,但 未 提 到 每 一 注 汽 周 期 间 的 特 殊 动 态 。到 了 20 世 纪 70 年 代 ,开 始 应 用 三 维 三 相 注 蒸汽 模 型 ,但 这 些 模 拟 器 要 求 输 入 比 较 多 的 参 数 ,对计 算 机 性 能 要 求 高 并 且 需 要 专 业 人 员 来 操 作 。1970~ 1973 年 , 13 ]  及 根 据 提 出 的 相 渗 透 率 计 算 方法 ,提 出 了 油 、 气 、 水 相 渗 透 率 的 型 以 及 修正 的 型 。 该 模 型 考 虑 问 题 全 面 ,但 过 于 复杂 ,不 易 推 广 运 用 。20 世 纪 80 年 代 以 来 ,以 陈 月 明 教 授 为 代 表 ,对 蒸 汽 吞 吐 注 采 参 数 优 化 设 计 进 行 了 广 泛 的 研 究 。1984 年 , 人 提 出 锥 形重 力 泄 油 机 理 。 研 究 考 虑 了 蒸 汽 超 覆 现 象 、 重 力 泄油 、 弹 性 驱 动 等 问 题 ,由 此 计 算 了 加 热 半 径 、 径 向 垂向 热 损 失 以 及 液 体 携 带 热 量 随 时 间 的 变 化 关 系 ,结果 与 现 场 吻 合 较 好 。1985 年 , 4 ]利 用 物 质 平 衡 方 程 得 到随 时 间 变 化 的 平 均 饱 和 度 ,并 利 用 随 时 间 变 化 的 相渗 透 率 关 系 来 计 算 动 态 指 标 ,在 计 算 过 程 中 考 虑 了地 层 压 力 的 变 化 情 况 。1986 年 ,国 内 的 陈 月 明 针 对 胜 利 油 田 单 家 寺油 藏 的 具 体 情 况 ,进 行 了 蒸 汽 吞 吐 产 能 计 算 分 析 ,在 该 地 区 应 用 效 果 较 好 。20 世 纪 80 年 代 后 期 , 5 ]的 蒸 汽吞 吐 预 测 模 型 ,已 经 考 虑 到 了 蒸 汽 吞 吐 中 超 覆 现 象和 地 层 压 力 的 变 化 ,但 未 解 决 冷 采 阶 段 采 油 指 数 的问 题 。 随 着 数 模 的 完 善 ,已 经 考 虑 裂 缝 的 影 响 。1996 年 ,刘 慧 卿 、 陈 月 明 等 人 根 据 研究 思 路 ,提 出 了 一 种 蒸 汽 吞 吐 流 入 动 态 方 法 ,利 用数 模 方 法 模 拟 不 同 注 入 和 生 产 动 态 ,回 归 出 各 参 数项 的 系 数 ,得 到 产 能 关 系 、 井 底 流 动 温 度 以 及 含 水率 变 化 3 种 流 入 动 态 关 系 。1997 年 ,侯 健 和 陈 月 明 [16 , 17 ]在 前 人 的 基 础 上提 出 了 一 种 改 进 的 蒸 汽 吞 吐 产 能 模 型 ,考 虑 了 多 层油 藏 的 能 量 分 配 及 相 互 影 响 ,并 引 入 了 形 状 系 数 ,修 正 了 蒸 汽 注 入 过 程 中 超 覆 现 象 的 影 响 。1998 年 ,蒲 海 洋 [18 ]以 周 期 注 汽 量 、 蒸 汽 干 度 、注 汽 速 度 和 废 弃 产 量 等 注 汽 参 数 为 优 化 变 量 ,对 多个 生 产 指 标 进 行 优 化 设 计 。近 年 来 ,人 们 开 始 考 虑 加 热 动 态 边 界 问 题 ,并对 注 入 参 数 进 行 了 相 当 多 的 优 化 研 究 ,但 多 应 用 统计 中 的 正 交 设 计 方 法 ,比 较 繁 琐 。热 采 数 值 模 拟 是 热 采 开 发 方 案 设 计 的 一 个 组成 部 分 ,近 10 a 来 一 般 应 用 商 业 模 拟 器 。 在 最 近的 10 a 中 ,新 的 模 型 较 少 ,更 多 的 工 作 是 对 存 在 的问 题 解 进 行 修 正 和 改 进 ,以 提 高 模 拟 器 的 效 率 ,例如 网 格 加 密 、 网 格 方 向 、 温 度 对 相 对 渗 透 率 的 影 响 、数 学 模 型 和 求 解 方 法 [19 ] 。3   现 阶 段 存 在 的 问 题随 着 油 藏 或 区 块 吞 吐 开 采 的 进 行 ,特 别 是 到 了7第 6 期                         曾 玉 强 等 :稠 油 蒸 汽 吞 吐 开 采 技 术 研 究 概 述中 后 期 ,由 于 蒸 汽 吞 吐 开 采 自 身 缺 陷 导 致 了 一 系 列问 题 的 出 现 。 具 体 反 映 有 :(1) 蒸 汽 吞 吐 采 油 过 程 中 的 主 要 技 术 矛 盾 是由 于 湿 饱 和 蒸 汽 的 特 性 和 油 藏 非 均 质 性 ,注 入 油 层的 蒸 汽 向 顶 部 超 覆 推 进 及 沿 高 渗 透 层 指 进 ,垂 向 扫油 系 数 很 难 超 过 50 %。 因 而 ,如 何 保 证 井 底 蒸 汽干 度 高 水 平 ,并 有 效 调 控 吸 汽 剖 面 ,是 蒸 汽 吞 吐 开采 的 核 心 技 术 ,尤 其 对 于 深 层 、 层 状 多 层 稠 油 油 藏 。(2) 蒸 汽 吞 吐 开 采 是 单 井 作 业 ,而 且 是 依 靠 天然 能 量 开 采 ,一 般 单 井 吞 吐 周 期 最 多 不 超 过 8 次 ,极 少 数 油 井 可 达 10 次 。 不 可 能 无 限 期 持 续 开 采 。随 吞 吐 周 期 数 增 加 ,周 期 产 量 、 日 产 量 及 油 汽 比 均逐 次 递 减 ,年 递 减 率 大 于 20 %。(3) 某 些 油 藏 由 于 边 底 水 的 严 重 入 侵 ,含 水 上升 ,开 采 难 度 加 大 。(4) 储 量 动 用 不 均 ,井 间 干 扰 明 显 ,汽 窜 现 象严 重 。(5) 油 井 出 砂 日 趋 严 重 ,造 成 砂 卡 、 砂 埋 ,使 油井 不 能 正 常 生 产 。(6) 受 周 期 吞 吐 、 油 井 出 砂 等 影 响 ,套 管 损 坏 、井 下 落 物 造 成 油 井 停 产 ,影 响 到 油 井 利 用 率 和 工 艺措 施 的 实 施 。4   发 展 趋 势近 几 年 来 ,蒸 汽 吞 吐 技 术 的 发 展 主 要 是 应 用 各种 助 剂 改 善 吞 吐 效 果 。(1) 注 入 蒸 汽 中 加 入 天 然 气 。 注 入 天 然 气 的增 产 机 理 是 :扩 大 蒸 汽 加 热 带 体 积 ,增 加 油 层 能 量 ,回 采 时 发 挥 气 驱 助 排 作 用 。(2) 注 蒸 汽 时 注 入 溶 剂 。 对 于 粘 度 较 高 的 稠油 ,在 注 入 蒸 汽 前 注 入 轻 质 油 等 溶 剂 ,能 够 增 加 周期 产 量 及 油 汽 比 。(3)注 入 蒸 汽 中 加 入 高 温 泡 沫 剂 (表 面 活 性剂 ) 。 注 入 泡 沫 剂 可 以 调 整 吸 汽 剖 面 ,增 加 周 期 产量 及 油 汽 比 。 有 研 究 表 明 ,加 入 015 %~ 110 %的 表面 活 性 剂 能 够 扩 大 吸 汽 剖 面 1/ 3~ 1/ 2。(4) 注 蒸 汽 前 注 入 聚 合 物 。 在 注 蒸 汽 前 注 入高 浓 度 的 聚 合 物 溶 液 。 聚 合 物 在 很 长 一 段 时 间 作用 于 高 渗 透 带 ,而 不 影 响 低 渗 透 性 层 带 ,进 而 提 高波 及 系 数 。(5) 助 蒸 汽 吞 吐 和 替 塞 。 辽河 油 区 针 对 稠 油 开 采 现 状 ,利 用 膜 分 离 制 氮 注 氮 装置 先 后 开 发 了 氮 气 隔 热 助 排 、 氮 气 隔 热 采 油 一 次 管柱 泵 、 氮 气 泡 沫 调 剖 工 艺 技 术 和 蒸 汽 - 氮 气 混 合 驱等 [20 ] 。 从 1998 年 8 月 至 今 ,在 辽 河 油 区 推 广 应 用了 近 千 井 次 ,取 得 了 良 好 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 。辽 河 油 区 生 产 研 究 表 明 :氮 气 在 驱 动 稠 油 过 程 中 有调 解 气 窜 改 善 吸 气 效 果 的 作 用 ,可 有 效 提 高 油 层 动用 程 度 ,增 大 波 及 面 积 。 试 验 的 开 采 效 果 表 明 ,氮气 - 蒸 汽 热 采 工 艺 技 术 是 稠 油 热 采 蒸 汽 吞 吐 后 期转 换 开 采 方 式 的 行 之 有 效 的 途 径 (表 2) 。表 2   辽 河 油 田 助 蒸 汽 吞 吐 统 计 2 常 规 注 汽 蒸 汽 + 溶 剂 蒸 汽 + 井 数 / 口 33 1 8油 汽 比 0114~ 0164 0153 0167~ 1179回 采 收 率 / % 10~ 35 32 44~ 71单 井 产 量 / (t/ d) 3~ 17 1512 5~ 58周 期 产 油 / t 245~ 1192 1256 658~ 4100投 入 产 出 比 1∶ 3 1∶ 615 究 了 替 塞 的 方 法 ,结果 表 明 ,生 产 一 单 位 体 积 的 本 仅 为 15 %。 用 西 得 克 萨 斯 田 和 田 的 原 油 进 行 的 实 验 结 果 是 :自 始 至 终 用纯 氮 气 驱 ,采 收 率 为 62 %;注 入 24 %的 塞 后 ,用 替 ,采 收 率 达 到 98 %。 实 验 初 步 证 实 了 塞 可 以 提 高 开 发 效 果 ,降 低 成 本 [21] 。蒸 汽 吞 吐 及 其 后 续 开 发 的 成 功 还 依 赖 于 先 进 的工 艺 技 术 。 主 要 包 括 :高 温 固 砂 、 防 砂 技 术 ,高 温 井筒 隔 热 、 套 管 防 护 及 检 测 技 术 ,分 注 分 选 技 术 ,化 学剂 增 油 助 排 技 术 ,封 堵 调 剖 技 术 和 高 温 检 测 技 术 等 。此 外 ,现 在 的 稠 油 开 采 越 来 越 倾 向 于 水 平 井 和复 合 井 技 术 的 应 用 。 与 常 规 井 相 比 ,水 平 井 具 有 提高 生 产 能 力 、 加 快 开 采 速 度 和 降 低 底 水 锥 进 等 优点 。 而 复 合 井 更 是 油 藏 工 程 师 有 力 的 新 工 具 ,它 通过 复 杂 的 井 结 构 引 入 一 种 新 思 路 ,通 过 较 多 的 测 向井 进 入 到 以 前 未 被 捕 集 到 的 原 油 带 ,可 以 视 为 一 种提 高 原 油 采 收 率 技 术 ,与 直 井 甚 至 单 个 水 平 井 相比 ,复 合 井 具 有 更 多 的 优 势 。在 蒸 汽 吞 吐 开 采 之 后 ,油 井 间 必 然 存 在 大 片 尚未 动 用 的 剩 余 油 ,纵 向 上 也 存 在 未 动 用 或 动 用 程 度很 低 的 油 层 段 ,采 出 程 度 一 般 仅 占 地 质 储 量 的10 %~ 20 %。 因 此 ,为 提 高 原 油 采 收 率 ,挖 掘 石 油资 源 潜 力 ,提 高 原 油 产 量 及 整 体 开 发 效 益 ,需 要 向8                         特 种 油 气 藏                                       第 13 卷选 定 的 注 入 井 连 续 注 入 蒸 汽 、 热 水 或 其 它 驱 替 剂 ,向 油 藏 补 充 大 量 的 热 能 及 驱 替 能 ,由 井 网 中 采 油 井采 油 ,形 成 注 入 井 — 采 油 井 的 驱 油 系 统 ,这 种 热 采模 式 被 刘 文 章 先 生 统 称 为 二 次 热 采 [22 ] 。二 次 热 采 模 式 包 括 蒸 汽 驱 ,常 规 蒸 汽 驱 ,蒸 汽驱 + 热 水 驱 ,脉 冲 式 或 间 歇 蒸 汽 驱 ,蒸 汽 + 热 水 段塞 驱 ,变 干 度 或 变 速 度 蒸 汽 驱 ,蒸 汽 泡 沫 驱 ,热 水驱 ,热 水 、 泡 沫 剂 驱 ,热 水 + 化 学 剂 驱 。 总之 ,不 论 何 种 类 型 稠 油 油 藏 ,在 蒸 汽 吞 吐 开 采 后 ,都需 要 找 到 依 靠 注 入 热 能 及 驱 替 能 采 出 更 多 原 油 的方 法 ,而 不 能 仅 靠 天 然 能 量 采 油 就 结 束 油 藏 的 经 济有 效 开 发 期 。5   结   论(1) 蒸 汽 吞 吐 是 提 高 原 油 采 收 率 的 重 要 手 段 之一 ,在 稠 油 开 发 中 仍 然 将 继 续 占 有 重 要 的 地 位 。(2) 蒸 汽 吞 吐 是 一 个 十 分 复 杂 的 综 合 作 用 过程 和 一 个 具 有 不 同 流 动 梯 度 的 非 稳 定 渗 流 过 程 ,蒸汽 吞 吐 的 采 油 原 理 复 杂 。(3) 注 蒸 汽 热 力 采 油 是 一 项 复 杂 、 技 术 难 度 大的 系 统 工 程 ,国 内 外 在 这 些 方 面 均 做 了 大 量 的 研 究工 作 以 提 高 和 完 善 热 力 模 型 。(4) 蒸 汽 吞 吐 开 采 的 油 藏 ,特 别 是 到 了 中 后 期 ,进 一 步 改 善 吞 吐 效 果 ,提 高 工 程 管 理 水 平 和 工 艺 技术 水 平 ,与 先 进 的 钻 井 技 术 相 结 合 ,以 及 适 时 地 转 入合 理 的 二 次 热 采 方 式 ,显 得 尤 为 重 要 和 迫 切 。参 考 文 献 :[1 ] 张 锐 1 稠 油 热 采 技 术 [M] 1 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1999 :1~ 31[2 ] 刘 文 章 1 中 国 稠 油 热 采 现 状 及 发 展 前 景 [J ]1 世 界 石 油工 业 ,1998 ,14 (5) :15~ 181[3 ] 吴 奇 ,张 义 堂 ,任 芳 祥 ,等 1 国 际 稠 油 开 采 论 文 集 [ C]1北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,2002 :36~ 441[4 ] 孙 川 生 ,彭 顺 龙 1 克 拉 玛 依 九 区 热 采 稠 油 油 藏 [M]1 北京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1998 :3~ 61[5 ] 刘 文 章 1 热 采 稠 油 油 藏 开 发 模 式 [M]1 北 京 :石 油 工 业出 版 社 ,1998 :8~ 91[6 ] 刘 文 章 1 中 国 稠 油 热 采 现 状 及 发 展 前 景 [J ]1 世 界 石 油工 业 ,1998 ,14 (5) :15~ 181[7 ] 刘 文 章 1 普 通 稠 油 油 藏 二 次 热 采 开 发 模 式 综 述 [J ]1 特种 油 气 藏 ,1998 ,5 (2) :1~ 71[8 ] 宋 育 贤 译 1 稠 油 热 采 技 术 的 进 展 [J ]1 国 外 油 田 工 程 ,1997 ,10 (2) :12~ 131[9 ] 黄 鸥 ,黄 忠 廉 译 1 油 田 稠 油 热 采 技 术 综 述 [J ]1 国 外 油田 工 程 ,1997 ,1 (6) :9~ 101[10 ] 万 仁 溥 ,罗 英 俊 ,刘 文 章 ,等 1 稠 油 热 采 工 程 技 术 (第八 分 册 ) [M]1 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1996 :204~ 2141[11 ] C of of a J ]11966 :1613~ 16231[12 ] H C]11969 :119~ 1261[13 ] of J ]1 1982 :82~ 881[14 ] P ,et J ]11985 :1~ 51[15 ] of J ]11985 ,163~ 1691[16 ] 侯 健 ,陈 月 明 . 综 合 化 的 蒸 汽 吞 吐 注 采 参 数 优 化 设 计[J ]. 石 油 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) ,1997 ,21 (3) :36~ 391[17 ] 侯 健 ,陈 月 明 . 一 种 改 进 的 蒸 汽 吞 吐 产 能 预 测 模 型[J ]. 石 油 勘 探 与 开 发 ,1997 ,2 (3) :53~ 561[18 ] 蒲 海 洋 ,杨 双 虎 ,张 红 梅 1 蒸 汽 吞 吐 效 果 预 测 及 注 汽参 数 优 化 方 法 研 究 [J ]1 石 油 勘 探 与 开 发 ,1998 ,25 (3) :52~ 551[19 ] et 1 见 :宋 付 权 译 1 热 采 数 值 模 拟 技 术的 最 新 进 展 [J ]1 国 外 油 田 工 程 ,2002 ,18 (2) :1~ 31[20 ] 张 小 波 1 辽 河 油 区 稠 油 采 油 工 艺 技 术 发 展 方 向 [J ]1特 种 油 气 藏 ,2005 ,12 (5) :9~ 131[21 ] 刁 素 ,蒲 万 芬 ,林 波 ,徐 晓 峰 ,张 晶 1 稠 油 油 藏 自 生 技 术 室 内 研 究 [J ]1 特 种 油 气 藏 ,2005 ,12 (6) :98~1001[22 ] 刘 文 章 1 特 稠 油 超
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