蒸汽吞吐技术

摘要

蒸汽吞吐（huff——puff）最早出现于20世纪50年代，目前已成为热力采油的主要方法。蒸汽吞吐又称循环注入蒸汽方法（cyclic steam injection），它是周期性地向油井中注入蒸汽，将大量热能带入油层的一种稠油增产措施，注入的热能使原油粘度大大降低，从而提高油层和油井中原油的流动能力，起到增产作用。

关键词：稠油；热采技术；蒸汽吞吐

目录

摘要 0

目录 (1)

第1章稠油的定义及分类 (2)

1.1 稠油的定义 (2)

1.2 分类标准 (2)

1.3 稠油与常规轻质原油相比主要所具有的特点 (3)

第2章蒸汽吞吐开采方法 (4)

2.1 注汽阶段 (4)

2.2 焖井阶段 (5)

2.3 回采阶段 (5)

2.4 蒸汽吞吐采油的主要生产特征 (6)

第3章蒸汽吞吐机理 (8)

3.1 蒸汽吞吐的传热机理 (8)

3.2 蒸汽吞吐采油机理 (8)

3.3 稠油油藏进行蒸汽吞吐的增产机理 (10)

第4章影响蒸汽吞吐效果的因素 (12)

4.1 油藏地质条件对蒸汽吞吐开采的影响 (12)

4.2 注汽工艺参数对蒸汽吞吐开采的影响 (17)

4.3 注汽工艺参数的选择 (22)

第5章蒸汽吞吐实例 (23)

5.1 深井注蒸汽采油技术 (23)

5.2 优化注汽工艺参数，规范施工作业，改善吞吐效果 (24)

第六章结论 (25)

第1章稠油的定义及分类

1.1 稠油的定义

稠油（重质原油）是指在原始油藏温度下脱气原油粘度为100～10000mPa.s 或者在15.6℃及大气压条件下密度为0.9340～1.0000g/cm3。

1.2 分类标准

我国稠油沥青质含量低、胶质含量高、金属含量高，稠油粘度偏高，相对密度则较低。根据我国稠油的特点分类标准列入表1-1。在分类标准中，以原油粘度作为主要指标，相对密度作为其辅助指标，当两个指标发生矛盾时则按粘度进行分类。以粘度为主的分类方法有利于指明原油在油藏中的流动性及产能潜力。将此原油分类标准以外的原油成为中质原油及轻质原油。

表1-1 中国稠油分类标准

* 指油层条件下的原油粘度；无*指油层温度下脱气原油粘度

1.3 稠油与常规轻质原油相比主要所具有的特点

（1）粘度高、密度高、流动性差。它不仅增加了开采难度和成本，而且使油田的最终采收率非常低。稠油开采的关键是提高其在油层、井筒和集输管线中的流动能力。

（2）稠油中轻质组分含量低，而胶质、沥青质含量高。表1-2列出了国内外几个油田的稠油组分。

表1-2 稠油组分对比

（3）稠油粘度对温度敏感。随着温度过高，稠油的粘度显著降低，这是稠油热采的主要机理。通常油层温度每升高10℃，其稠油粘度降低一半。

第2章 蒸汽吞吐开采方法

蒸汽吞吐开采的一次投资较少，而且生产见效快，经济回收期短，经济效益好。但是，随着多周期吞吐进程，产量递减快。蒸汽吞吐又叫周期性注蒸汽、蒸汽浸泡、蒸汽激产等。所谓蒸汽吞吐就是先向油井注入一定量地蒸汽，关井一段时间，待蒸汽的热能向油层扩散后，再开井生产的一种开采稠油的增产方法。蒸汽吞吐作业的过程可分为四个阶段，即注汽、焖井、放喷及采油。

2.1 注汽阶段

注汽阶段是油层注入蒸汽的过程，如图所示，根据设计要求的施工参数（注入压力、注汽速度、蒸汽干度、周期注汽量），把高温高压饱和蒸汽注入油层。注入蒸汽优先进入高渗透带，而且由于蒸汽与油藏流体密度差，蒸汽占据油层的上部温度相对较高，随着注汽过程的进行，倍蒸汽加热的区域越来越大。当

隔热油管 井下热胀补偿器 注汽封隔器

注汽封隔器 井下汽水分离器 隔热油管 井下补偿器 井下汽水分离器 注汽封

隔器

隔热油管 井下补偿器 热采封隔器 井下汽水分离器 热采封隔器 油 层

蒸汽发生器

井口补偿器

加热

带

蒸汽凝结带

蒸汽带

蒸汽吞吐是先将高温高压湿蒸汽注入油层，对油井周围油层加热降粘，焖井换热后开井采油。

注入蒸汽量达到设计的周期蒸汽注入量时，油层平均温度达到最高。由锅炉产生的高温高压蒸汽经地面的配汽管网由井口快速沿井筒注入油层。注汽量一般在千吨当量水以上，注入时间一般几天到十几天。

2.2 焖井阶段

焖井是指注汽完成后停注关井，使蒸汽与油层岩石和流体进行热交换的过程。焖井时间的长短是影响蒸汽吞吐效果的一个重要因素，一般使蒸汽完全凝结成热水后再开井生产，可避免开井回采时携带过多的热量，从而降低也能的利用率。焖井时间过长，将增大注入蒸汽向顶层和底层的热损失。而焖井时间过短则热量尚未达到充分的交换，会降低蒸汽热能的作用半径。

一般认为深层稠油油藏油层压力较高，井底蒸汽干度小于70%的情况下，关井焖井时间一般为2~3d，最长不超过7d。为了提高吞吐效果，尽可能在注汽后作好投产准备，争取利用油层压力较高的条件自喷投产，这有助于排除油层中存在的堵塞。对于浅油层油藏所推荐的焖井时间也不应过长，一般不宜超过3d。

焖井的目的在于：

（1）使注入近井地带的蒸汽尽可能地扩散到油层深部，加热那里的原油；

（2）腾出时间准备回采条件，如下泵等。

在焖井阶段，由于蒸汽的热损失（上下盖层油层深部）导致蒸汽扩散区域的蒸汽冷凝，变成热水带，该热水带温度较高（有一定的压力），仍然可以加热地层和原油。

2.3 回采阶段

油井注完汽关井达到设计的焖井时间后，开井生产进入回采阶段。在回采

阶段，由于油层压力较高，一般油井能够自喷生产（尤其是首轮蒸汽吞吐），装上较大的油嘴以防止油层出砂，开井生产最初几天，通常行是含水率很高，有的甚至全是热水，但很快出现产油峰值，其产量为常规产量的及时倍。当油井不能自喷时，立即下泵生产。

随着回采时间延长，由于注入地层的热量损失及产出液带出大量的热量，被加热的油层逐渐降温，流向井筒的原油的粘度逐渐下降（如图所示）。当产量降至某一极限产量时，结束该周期的生产，重新进行下一周期的周期吞吐作业，如此多周期的吞吐作业，最后转入蒸汽驱开采。

在多周期吞吐中，前一周期回采结束时留在油层中的余热对下一周期的吞吐将起着预热作用，有利于下一周期的增产。现场常出现下一周期的产量峰值较上一周期要高。总的生产规律是原油峰值产量随着吞吐周期的增加而降低，而且在同一生产周期内原油回采产量随着回采时间增加而降低，其原因在于油层产量在逐渐下降，产出的油来自同一加热层；即使在注入相同量的蒸汽时，由于加热带的增加而使热损失增加，因此，为了增加下一个周期原油产量，需逐次增加周期注汽量，以扩大加热带。同时，及时把地层中的冷凝水回采，降低热损失。

2.4 蒸汽吞吐采油的主要生产特征

（1）蒸汽吞吐采油属于依靠天然能力开采，即一次采油。注入油层的蒸汽数量极有限，只是注入热能，使井筒周围一定范围油层加热，一般仅10~30m，最大不超过50m，以原油加热降粘、改善油的流动性为主，强化上述多种天然驱动能量的作用，以增加油井产量。

（2）蒸汽吞吐开采和蒸汽驱开采都是强化开采手段，采油速度很高。一般为储量的4%~6%，甚至还高。