稠油开采技术

CO2驱油工艺在全世界76个提高采收率的井 场上应用，其中67个在美国（50个在西得克萨斯 和新墨西哥州的二叠盆地，那里都在利用天然的 二氧化碳资源），其余的是在特立尼达、土耳其 和加拿大。
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（二）稠油冷采工艺技术
1、螺杆泵抽稠油工艺技术
螺杆泵(PCPs)是80年代国际上迅速发展起来 的一种新型采油机械,由于它匀速运转,无机械和液 流的惯性损失,既能适用于一般原油井的生产,又能 适用于高粘度、高含气、高含砂油井的生产,因此, 螺杆泵技术在稠油冷采中的推广应用大大高于几 乎所有的其它开采技术,现在稠油井设施的最优化 方法通常就是用螺杆泵代替有杆泵。
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2、电动潜油泵举升稠油
电动潜油泵(ESPs) 耐温达149℃,泵效4470%, 免修期一般为1419个月。优点是具有处理大流量 的能力,排量一般在164100m3/d；下井深度可达 4500m。缺点是耐温问题限制了下泵深度；不适 用于低产井、高含气井、出砂井和结垢井等。
通过改进, 对于开采稠油,应选用大型马达和 泵,并可调泵级。利用修改的数据设计泵级以处理 高粘度的研究非常成功;现在在委内瑞拉Orinoco 稠油区用电潜泵每天产油400m3以上,并且设备工 作期平均在14个月以上。
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在河南油田开展了浅薄层稠油油藏出砂冷采 可行性研究及矿场试验，形成了普通稠油出砂冷 采开采技术，成功地将特薄互层和中深层普通稠 油难采储量投入开发。第一口出砂冷采先导试验 井日产油量是常规试油产量的8倍以上、是蒸汽吞 吐产量的4倍以上，开采成本比蒸汽吞吐降低47%。 同时，还成功地将出砂冷采技术应用于普通稠油 低周期蒸汽吞吐井中，日产油提高13倍，进一步 拓宽了该技术应用领域。
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螺杆泵在工作过程中,工作制度(主要指螺杆泵 的转速)的确定尤为重要,合理的工作制度应当与油 井的工况及螺杆泵的结构参数相匹配。螺杆泵的 理论排量与转子的工作转速成正比:并且螺杆泵的 转速的合理确定,是影响螺杆泵生产井正常运行的 重要因素。而对螺杆泵转速影响较大的因素是原 油的粘度,原油粘度越高,其流动性越差,泵的容积 效率下降的越厉害,并因充满度不够,造成螺杆泵、 衬套间的局部干摩擦,对泵的寿命就会产生严重的 影响。因此,应根据不同的粘度选择相应的转速。
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大庆西部斜坡稠油资源具有“薄、散、低、 松”的特点，流体具有“两中、三低”的特性。
根据西部斜坡稠油的特性,需要解决稠油降粘 举升问题、需要解决高油气比稠油举升问题、和 地层出砂及管柱防砂、排沙问题。开展了研究与 现场试验： ①螺杆泵反扣冷采工艺技术 ②抽油机油管电加热技术 ③稠油出砂冷采工艺技术
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胜利油田从1973年5月在胜坨油田进行蒸 汽吞吐开始，到1997年热采稠油储量已达 2.7×108t，已动用1.5×108t，占55%。1997年稠 油年产量达220.61×104t。该油田开采稠油的主 要技术是蒸汽吞吐和蒸汽驱。
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水平井技术是稠油开采的一项十分有效的新 技术，目前在稠油热采上得到了广泛的应用。水 平井蒸汽吞吐、蒸汽驱其改善稠油开采结果是明 显的；辽河、新疆、胜利油田利用水平井开采稠 油取得了良好的结果。以克拉玛依油田为例，3口 水平井平均日产油量在1114t，为邻近直井产量 的35倍。
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辽河油田杜229区块 杜229区块多井整体吞吐达到了温度峰值下降，
加热厚度增大，油层纵向动用程度提高的效果。 实施多井整体吞吐20次，覆盖149口井，增油 3.2×104t。有效地延长吞吐周期（23周期），提 高采出程度（46％）。
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多井整体吞吐筛选标准
序号 1 2 3
4 5
油藏地质参数
原油粘度，mPas① 相对密度
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葡南黑帝庙层稠油开采试验完善了稠油热采 技术葡南地区黑帝庙油层稠油开发开始于1989年9 月，主要开发的是葡浅12区块。20世纪末加大了 投入，形成了较大规模的注汽系统，2001年又对 该区进行了井网加密，钻加密井36口，使该区块 稠油生产达到了较大的规模，目前年产量2×104t 以上。葡浅12区块为大庆油田稠油开发积累了宝 贵的经验。
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辽河油田从1982年9月在高升油田开始进行蒸汽 吞吐试验，稠油储量和产量逐年增加，从1994年开 始辽河油田已成为我国最大的稠油生产基地。到 2000年稠油储量占探明储量的46%，原油产量 1401.1×104t，其中稠油产量851.1×104t，占60.7%。 稠油产量中热采产量为720.21×104t，占84.6%。稠油 热采产量中蒸汽吞吐产量为712×104t，占98.8%。辽 河油田开采稠油的主要技术是蒸汽吞吐、蒸汽驱， 并在进行水平井热采、蒸汽段塞驱、非混相驱等热 采技术及热采新工艺研究方面取得一定进展。
在这种情况下需要寻找经济有效改善吞吐开 发效果的接替技术。多井整体蒸汽吞吐技术在这 一背景下研发投入现场。
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基本原理及特点
多井整体蒸汽吞吐是把射孔层位相互对应、 汽窜发生频繁的部分油井作为一个井组，集中注 汽，集中生产，以改善油层动用效果的一种方法。
原理为利用多井集中注汽、集中建立温度场， 提高注入蒸汽的热利用率，其特点主要有以下3个 方面：
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稠油热采水平较高的国家，如加拿大、美 国，目前在新技术方面主要开展水平井、分支 井、蒸汽∼轻烃混注、井下蒸汽发生器、油层电 加热等项研究。
稠油冷采技术在加拿大、委内瑞拉等国有 一定规模的应用。
我国稠油资源分布较广，大部分含油气盆 地稠油与常规油呈现共生和有规律过渡分布的 特征，稠油资源十分丰富，约占总石油资源的 25%30%以上。
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根据辽河油田的资料，若采用φ177.8mm套 管、φ114.3mm隔热油管，则环空有水时，井筒 总传热2028W/m2℃,环空注入氮气、无水时， 井筒总传热系数为10W/m2℃,即井筒热损失将降 低12倍。
在新疆九6区J11油藏，注氮气后平均周期产 油580t，比上个周期提高218t，周期生产293d， 生产时间延长了51d。与纯蒸汽吞吐的井相比，在 相同条件下，注氮井平均周期产量达到1026t，周 期生产天数293d，油汽比0.45，回采水率104％， 而单纯注蒸汽井平均周期产油238t，周期生产天 数81d，油汽比0.11，回采水率474.％。这相当于 注氮气使蒸汽吞吐地层弹性能量增加0.66倍。
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2、注蒸汽-丙烷加速超重原油开采 热力采油时在蒸汽中加气体添加剂已进行过 多种试验，如添加二氧化碳、甲烷、乙烷、烟道 气、氮气等，这些试验表明在一定条件下可提高 原油采收率。对于委内瑞拉Hamaca超重原油油田， 进行了室内注蒸汽-丙烷试验，结果表明能加速重 油的开采和改善注入能力。 Hamaca油田的重油重度为800API，50℃时粘 度为25000 mPa·s。
油层深度，m 油层有效厚度，m
净/总厚度比
孔隙度， 原始含油饱和度 Soi Soi
储量系数，104t/km2m
渗透率，10-3m2
等级
1
2
50-10000 0.9200
50000 0.9500
150-1600 1000
10
10
0.4
0.4
0.20 0.50 0.10 10
0.20 0.50 0.10 10
油藏沉积特征
油藏沉积复杂,从海相渐变为湖相
地层倾角,()
西部砂/页岩厚度 (m/m)
东部砂/页岩厚度 (m/m)
含油饱和度
西部40东部20 213.5/15 61m/30 0.6
重度,(API) 孔隙度,( %)
11.5~13 30~35
采用此方法的结果是：按序吞吐优于无序吞吐；非同步注 汽优于同注同采；单井产量2.4t/d上升到3.9t/d。
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稠油热采技术自上世纪60年代工业化生产 以来，几十年中有了突飞猛进的发展，稠油资 源丰富的大国主要有加拿大、委内瑞拉、美国、 俄罗斯、中国和印度尼西亚等国，目前世界稠 油储量在4000×108m3以上，年产稠油量可达 1×108t以上。在热力开采的稠油产量中以蒸汽吞 吐和蒸汽驱技术为主，加拿大和美国有少部分 火烧油层产量。
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此外，新疆、华北、辽河、吉林等油田也先 后进行排砂采油的矿场试验，其中新疆、吉林油 田获得了明显的增产效果。
吐哈油田做了采用非混相CO2驱提高稠油采 收率，物理模拟试验，结果表明有较好的效果。
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大庆油田稠油主要分布在葡南地区和西部斜 坡区，葡南黑帝庙油层稠油储量已部分投入开发， 并形成了年产2×104t以上的热采生产规模。西部 斜坡的富拉尔基富7井区、平洋、葡萄花南、他拉 红、江桥以及新开发区块相继提交了6865×104t的 控制稠油储量，此外在朝阳沟油田的扶杨油层也 发现了储量较可观的稠油资源。
稠油油藏开采技术
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目录
一、国内、外稠油开采现状 二、稠油开采新工艺新技术 （一）稠油热采工艺技术 （二）稠油冷采工艺技术 （三）水平井开采稠油工艺技术 （四）微生物开采稠油工艺技术
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一、国内、外稠油开采现状
世界范围内目前常规石油和天然气各 有0.8－1.0万亿原油当量桶的剩余储量， 而稠油的地质储量约为6.3万亿桶，即大 约1万亿立方米，巨大的资源量决定了稠 油必将是21世纪世界经济发展的重要资源。
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试验结果表明： （1）用丙烷作蒸汽添加剂可降低注入压力，
根据试验的平均最大压差计算，注蒸汽-丙烷可提 高蒸汽注入能力3倍。即使丙烷与蒸汽之比为 2.5∶100的低比例时也改善注入能力。
（2）丙烷加入蒸汽可加速采油，注蒸汽-丙烷 较注纯蒸汽，采油速度可提高17%。
（3）注蒸汽-丙烷试验所产出的油的API重度 加大，表明油层内油的质量有所提高，而单纯注 蒸汽所产出油的API重度不改变或稍降低。
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3、注氮气辅助蒸汽吞吐
注氮气辅助蒸汽吞吐是利用氮气导热系数低 (导热系数0.0328)的特性，注蒸汽过程中，由光油 管注入蒸汽，油套环空注入氮气，既可减小井筒 热损失，又能降低套管温度，保护套管。注蒸汽 的同时注入氮气，由于氮气与蒸汽间的密度差， 其将会向上超覆的蒸汽与油层顶部的页岩盖层隔 离开，从而减少了向上覆盖层的热损失。尤其对 埋深浅的油层,此项工艺技术取消了高温隔热管、 伸缩管等井下工具，减少了作业次数，不仅节省 了费用，也防止了油井因压井而造成的热损失及 其对地层的伤害。