稠油热采开发技术-中海油服

车载式锅炉-野外作业用 COSL
注热站23t/h水处理器 (7.4 ×3.3×3.5m，7.24t)
车载式锅炉内景
设备参数
1、蒸汽发生量： 11.5t/h； 2、压力： 18.2MPa； 3、蒸汽干度：80％； 4、热效率：大于80％ ； 5、尺寸：15.35×3.04×5.625m； 6、重量：41.10t 7、配备相应的车载式水处理器 中海油田服务股份有限公司
中海油田服务股份有限公司
12/49
4、热采（蒸汽吞吐）机理（续）
COSL
7、蒸汽膨胀的驱动作用
在回采降低井底压力过程中，蒸汽将大大膨胀，另外，部分高压凝结
热水则由于突然降压闪蒸为蒸汽，蒸汽可驱动原油流向井筒。 8、溶剂抽提作用 原油在高温下产生一定程度的裂解，使轻馏分增多，可溶解部分原油。 9、改善油相渗透率的作用 在高温下，砂砾表面的沥青胶质性油膜破坏，岩石润湿性发生改变（由 原来的亲油或强亲油变为亲水或强亲水），油层对油与水的相对渗透率发 生变化，油相渗透率增加，水相渗透率降低，束缚水饱和度增加。
伸缩管 热力封 隔器
3）其它配套稠油举升工艺技术，如 对常规稠油采用“大机、长泵、 粗管、深下、掺油”等抽稠工艺 。
油层
油层
油层
油层
中海油田服务股份有限公司
16/49
6、蒸汽吞吐对采油工艺要求（续）
COSL
新型立式长冲程有杆泵抽油机
4）适合于海上平台的稠油
热采举升机械：新型 立式长冲程有杆泵抽
油机
粘－温曲线斜率几乎一样，这表明了稠油对温度敏感性的一
致规律（包括海上稠油油田）；
中海油田服务股份有限公司
4/49
我国几个主要稠油油田的粘－温曲线
图式油田在油层温度下 COSL 的脱气原油粘度从几百 当温度升高至170-210
oC，JZ9-3、QHD32-6、 到几十几万毫帕秒，但
10000000 5000000 1000000
中海油田服务股份有限公司
13/49
4、热采（蒸汽吞吐）机理（续）
COSL
10）预热作用 在多周期吞吐中，上周期回采留下的余热对下周期吞吐起到预热作用， 有利下周期的增产。生产中常发现第二周期的峰值产量较初次吞吐高。 11）放大压差的作用
蒸汽吞吐增产机理发挥效力的必要条件是放大压差采油。要尽力在开采
特稠油
超稠油 III >50000 >0.9800 （天然沥青） 注：红色的数字指油层条件下粘度, 其余的指油层温度下脱气油粘度。
中海油田服务股份有限公司
6/49
4、热采（蒸汽吞吐）机理
COSL 蒸汽吞吐采油又叫周期性注气或循环注蒸汽采油方法，即对稠油油井
注进高温高压湿饱和蒸汽，将油层中一定范围内的原油加热降粘后，回采
2）可在靠近油层处的套管上加装套管伸缩器；
3）采用耐热水泥固井（主要成分：石英砂）； 4）固井时在井口提拉一定予应力（套管地锚或双凝水泥法）；
5）水泥返高至地面；
6）选择合适的防砂方式，控制出砂。
中海油田服务股份有限公司
15/49
6、蒸汽吞吐对采油工艺要求
COSL
1）井筒注汽隔热管柱
隔热管
2）环空注氮气隔热
COSL
 与岸上部分相连。湖区面积79km2,储量1亿吨，地下原油粘度635mPa•s，油层埋 深910m，水深50m。疏松砂岩油层，渗透率3000md，孔隙度33.5％，厚度60m。 一次采油（冷采）采出12.6％。  70年代初－95年，共有325口井进行蒸汽吞吐作业860井次。1997年开井285口， 日产油6360t/d，年产230×104t，单井日产22.3t/d，共增产1248×104t。  1995年有2口井侧钻水平井（400m）进行蒸汽吞吐成功。一口井吞吐产量48t/d， 冷采9.5t/d；另一口吞吐产量80t/d，冷采19t/d，热采较冷采增产3倍。  湖上注汽锅炉（550t/d）及水处理装置安装在平底驳船上。
中海油田服务股份有限公司
3/49
2、稠油与普通原油的主要差别
COSL 1)稠油中的胶质与沥青含量高，轻质馏分很少，因此相对密度 及粘度比较高；粘度是影响稠油采收率的主要因素，稠油冷 采，由于粘度高，在油层条件下流动性差，导致低采收率。
2)稠油粘度对温度非常敏感，随温度增加，粘度很快下降。在
国际上通用的稠油标准粘度－温度坐标图上，无论哪个油田
冲程5～8m，最大排量 150 m3/d，电耗是同排 量电潜泵的1/3；底座 2.04×2.14m，高12m, 可用于海上平台。
中海油田服务股份有限公司
17/49
7、蒸汽吞吐地面流程及设备
COSL
水罐
热采井口
水处理器
供油泵
油罐
隔 热 油 管
鼓风 机
高温封隔器
蒸汽发生器
蒸汽锅炉
增压 泵
18/49
中海油田服务股份有限公司
中海油田服务股份有限公司
11/49
4、热采（蒸汽吞吐）机理（续）
COSL
5、地层的压实作用 当地层采出大量液体时，油层压力降低很多，会产生地面沉降现象， 地层压实作用能驱出一定量的原油。
6、蒸汽吞吐过程中的油层解堵作用
注入蒸汽加热油层及原油大幅度降粘后，在开井回采时改变了液流方 向，油、蒸汽及冷凝水在放大生产压差条件下高速流入井筒，将近井眼地 带的堵塞物排出，大大改善了油井渗流条件。
可采储量约4000亿吨，是常规原油可采储量（1500亿吨）的2.7倍。
经20余年的发展，重油、沥青砂的年产量由2000万吨上升到近亿吨。
2）中国稠油开发状况（陆地） 累计发现70多个稠油油田，总地质储量约12亿方，年产量从85年的 100万吨上升到1300万吨，占陆上原油总产量的9％，已累计生产逾亿吨。 热采—蒸汽吞吐自82年辽河高升油田试验成功以来， 已成为稠油开 采主要技术，产量从85年的75万吨上升并稳定在97以后1100万吨水平， 热采井数达到9000余口。自85年起，先后建成辽河、新疆、胜利、河南 4个稠油生产基地，投入开发的地质储量超过8亿吨。
8/49
一般蒸汽吞吐周期可达6－10次。每个周期的采油期由几个月到一年
COSL
左右，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，周 期产量呈指数递减规律。峰值期是主要产油期，因为是逐周期消耗油层能 量，油井及整个油藏的产油量必然逐次递减，这是主要的生产规律。
50
峰值产量
日产油量 t
30 第一周期 常规采油 注蒸汽 注蒸汽 第二周期 注蒸汽
中海油田服务股份有限公司
22/49
辽河油田欢喜岭油区锦45块
COSL 1、辽河油田整体开发状况
 70年正式勘探开发，80年公布油田建成，86年产量突破1000万吨，95年达
1552万吨（为历史最高水平），目前年产1300万吨。
 以稠油开采为主，稠油储量逾6亿吨，大部份是稠油井，均要求进行热力 开采，稠油在整个油田的开发中占主导地位。  目前稠油年产量800万吨，其中热采产量690万吨，分别占全国62％和63％。
高压蒸汽和热水后，近井地带内的油层和原油被加热。加热带的原油粘度
大幅度降低到几毫帕秒，原油流动阻力大大减小，流动系数成几倍到几十 倍的增加，油井产量必然增加许多倍。
2）加热后油层弹性能量的释放
对于压力较高的油层，油层的弹性能量在加热油层后充分释放出来， 成为驱油能量。
中海油田服务股份有限公司
10/49
温度 0C
可见降粘增产效果。
5/49
3、稠油分类标准及开采方式
COSL
稠油分类 名称 类别 Ⅰ 普通稠油 亚 类 II I-1 I-2 主要指标 粘度(mPa·s) 50（或100）～10000 50～150 150～10000 10000～50000 辅助指标 相对密度（20℃） >0.9200 >0.9200 >0.9200 >0.9500 可以先注水 热采 热采 热采 开采方式
中海石油有限公司采油工艺培训交流会
稠油热采开发技术
中海油田服务股份有限公司
（2004年9月）
内
COSL
容
一、稠油蒸汽吞吐开发技术介绍
二、稠油热采在国内外的应用实例
三、海上稠油油田开发面临的问题
四、热采开发技术在海上稠油油田的应用思路
中海油田服务股份有限公司
2/49
1、全球及中国陆上稠油开发形势
COSL 1）全球稠油开发状况
出来，即吞进蒸汽，吐出原油。分三个阶段：
注蒸汽阶段 焖井阶段 开井回采阶段
蒸 汽 带
蒸汽凝 加 结带 热 带 冷 原 油
蒸 汽 带
蒸汽凝 结带
加 热 带
流动原油及蒸 汽凝结水
冷 原 油
冷 原 油
中海油田服务股份有限公司
7/49
注入 COSL 蒸汽
每米油层注入70－120吨水当量蒸汽，注10－20d，
7）吞吐阶段采收率；
8）油井生产时率和利用率。
中海油田服务股份有限公司
20/49
内
COSL
容
一、稠油蒸汽吞吐开发技术介绍 二、稠油热采在国内外的应用实例
三、海上稠油油田开发面临的问题
四、热采开发技术在海上稠油油田的应用思路
中海油田服务股份有限公司
21/49
委内瑞拉马拉开波湖上Bachaquero-01油田
200 100 75 50 40 30 20
绥中36-1
曙一区35-330
秦皇岛32-6
曙一区35-32 单家寺2-6 单2 单53
井产量将是冷采的3－
10倍以上，而热采的热 水或蒸汽一般可达到
锦州9-3
15 10 8
200-300oC以上，由此
中海油田服务股份有限公司
6 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
井底蒸汽干度要求达到50％以上，注入压力（温度）及 速度不超过油层破裂压力。
关井焖井几天，蒸汽与孔隙介质中的原油进行热交换
焖井
，使蒸汽完全凝结为热水，避免开井回采时热能利用率降 低。焖井太长会增加向顶底层的热损失。
开井采油。第一周期，油层处于原始压力水平，开井回采
开井 回采
中海油田服务股份有限公司
时能够自喷生产一段时间，峰值产量较高。当不能自喷时，立即 下泵转抽。随着回采时间延长，油层逐渐降温，流向井底地带及 井底的原油粘度逐渐升高，原油产量逐渐下降，当降到经济极限 产量时，结束该周期生产，进行下一周期蒸汽吞吐。
回采初期放大生产压差，即将井底流动压力或流动液面降到油层位置。 12）边水的影响 边水稠油油藏，在蒸汽吞吐采油过程中，随着油层压力下降，边水向开 发区推进驱油，一定程度上补充压力，成为驱动能量之一，有增产作用。
中海油田服务股份有限公司
14/49
5、热采井对固井完井的特殊要求
COSL
热采井高温及温度剧烈变化导致不可逆的轴向应力所引起的不可恢 复的套管变形，是套损的主要原因，出砂也是套损重要原因。在固井完 井中要考虑的防套损的主要措施如下： 1）采用硬度高的套管如N80或更好的如TP100H套管；
注热站23t/h蒸汽锅炉
正在燃烧的炉膛情景－可以看见火焰和盘管
19/49
8、蒸汽吞吐开发效果的主要评价指标
COSL 1）周期产油量及吞吐阶段累积采油量；
2）周期原油蒸汽比及吞吐阶段累积油汽比，极限油气比；
3）采油速度：年采油量占开发区动用地质储量的百分数； 4）周期回采水率及吞吐阶段回采水率； 5）阶段油层压力下降程度； 6）原油生产成本；
第三周期
10
3
6
9
12
中海油田服务股份有限公司
18 21 24 月 蒸汽吞吐周期生产动态示意图
15
27
30
33
35 9/49
Hale Waihona Puke Baidu
4、热采（蒸汽吞吐）机理（续）
COSL
稠油油藏进行蒸汽吞吐开采的增产效果非常显著，其主要机理如下： 1） 加热降粘作用 稠油的突出特性是对温度非常敏感。当向油层注入250－350oC 高温
4、热采（蒸汽吞吐）机理（续）
COSL
3）重力驱作用 对于厚油层，热原油流向井底时，除油层压力驱动外，还受到重力驱 动作用。
4）回采过程中吸收余热
被加热的原油及蒸汽凝结水采出，带走大量热能，加热带附近的冷原
油将以较低流速补充到降压的加热带，吸收油层、顶盖层及夹层中的余热
而降低粘度继续流到井筒，因而生产可以延长很长时间。
200000
50000 20000 10000 5000 2000 1000 500
在250 0C时，粘度可降 SZ36-1油田原油粘度降 到10毫帕秒以下，即稀 到6mPa.s。根据达西定 油状态。这就是稠油热 律初略估算，在此温度
粘度mPa.s
曙一区1-36-234
采方法可以顺利开采的 范围，由于三个油田原 依据所在。 油粘度是冷采粘度的 1/3-1/10，所以热采单
是中国最大的稠油生产基地，其技术代表了中国稠油开发水平。
20余年的摸索和发展，形成了系统的稠油（热采）开发及钻、完、
中海油田服务股份有限公司 采、注、修、测试等配套的技术工艺。