稠油出砂冷采技术
对稠油开采几种主要技术分析
284 企业导报 2012 年第 12 期
技术市场
对稠油开采几种主要技术分析
孔卫杰
（河南油田采油一厂，河南 南阳 473000）
一、热采技术 注蒸汽热采的开采机理主要是通过加热降粘改善流变性， 高温改善油相渗透率以及热膨胀作用、蒸汽（热水）动力驱油作 用、溶解气驱作用。当油、水总蒸汽压等于或高于系统压力时， 混合物将沸腾，使原油中轻组分分离，即为蒸馏作用。蒸馏作用 引起混合液沸腾产生的扰动效应能使死孔隙中的原油向连通 孔隙中转移，从而提高驱油效率。高温水蒸气对稠油的重组分 有热裂解作用，即产生分子量较小的烃类。在蒸汽驱过程中，从 稠油中馏出的烃馏分和热裂解产生的轻烃进入热水前沿温度 较低的地带时，又重新冷凝并与油层中原始油混合将其稀释， 降低了原始油的密度和粘度，形成了对原始油的混相驱。注蒸 汽热采的乳化驱作用同样很有意义，蒸汽驱过程中，蒸汽前沿 的蒸馏馏分凝析后与水发生乳化作用，形成水包油或油包水乳 化液，这种乳化液比水的粘度高得多。在非均质储层中，这种高 粘度的乳状液会降低蒸汽和热水的指进，提高驱油的波及体 积。热采井完井时的主要问题是，３６０℃高温蒸汽会导致套管发 生断裂和损坏。为此，采用特超稠油 ＨＤＣＳ 技术，将胶质、沥青质 团状结构分解分散，形成以胶质沥青质为分散相、原油轻质组 分为连续相的分散体系。 二、出砂冷采 １９８６ 年，为了降低采油成本，提高稠油开采经济效益，加拿 大的一些小石油公司率先开展了稠油出砂冷采的探索性矿场 试验。到 ９０ 年代中期，稠油出砂冷采已成为热点，不注热量、不 防砂，采用螺杆泵将原油和砂一起采出。文献指出，螺杆泵连续 抽吸避免了稠油网状结构的恢复，稠油形成稳定的流动地带， 在油带前缘，油滴被启动而增溶到油带中，因此，油带具有很好 的流动能力，表现到生产上就是含水下降。而抽油泵的脉动抽 吸，使得地层孔隙中的油流难以形成连续流，水相侵入到油流 通道，微观上表现为降低了油滴前后的压差，油滴更难启动。稠 油出砂冷采技术对地层原油含有溶解气的各类疏松砂岩稠油 油藏具有较广泛的适用性，它通过使油层大量出砂形成蚯蚓洞 和形成稳定泡沫油而获得较高的原油产量。形成地层中“蚯蚓 洞”，可提高油层渗透率；形成泡沫油，则给油层提供了内部驱 动能量。 三、加降粘剂 据研究，乳化液在孔隙介质中的流动过程是一个复杂的随 机游走过程，降低界面张力、提高毛管数可改善稠油油藏开发 效果。向生产井井底注入表面活性物质，降粘剂在井下与原油 相混合后产生乳化或分散作用，原油以小油珠的形式分散在水 溶液中，形成比较稳定的水包油型乳状液体系。比较常用的有 ＧＬ、ＨＲＶ－２、ＰＳ、碱法造纸黑液、ＢＭ－５、ＤＪＨ－１、ＨＧ 系列降粘剂。鲁克
稠油冷采技术
1
加围压
700
280
25
24.7
2
刚性岩心夹持器
700
280
9
8.3
生产机理分析
➢ 对于这种稠油，常规PVT 测试与非常规PVT测试结 果有很大的差别，特别 是泡沫油的泡点压力
➢ 通常，非常规PVT分析得 到的拟泡点压力值较小， 主要原因是油相中滞留 有气体
Conventional Non Conventional
中更有代表性，更能反映泡沫油的特性
生产机理分析
溶解气驱（泡沫油）
➢ 由于泡沫油的作用，使得Orinoco重油带的稠油产油速度 高、一次开采采收率高、地层压力下降缓慢
➢ 研究与油田生产表明，由于泡沫油的作用，一次开采原 油采收率能够达到5％～10％左右
生产机理分析
岩石压实作用
➢ 研究表明，Orinoco稠油带油藏岩石的压缩系数比较 大，一般在50～105×10－6 1/psi
5
0
0
500
1000
1500
2000
Average Pressure, psia
生产机理分析
4、实验围压
在加围压和不加围压的两个实验中，两个实验结果差别 较大。主要表现在原油产出量及临界气饱和度。
实 验
实验情况
临界 过饱和压力
（psi）
最大过饱和 压力 (psi)
采收率 （％）
临界气饱 和度
（％）
3-当压力 < 300 Psia，完全成为 自由气的流动。
生产机理分析
Oil Recovery, % OOIP
3、原油性质（包括原油组成及原油粘度）
50
45
MO-1, o=220 cp, q=0.0035 PV/h MO-1, o=220 cp, q=0.035 PV/h
稠油开采的主流选择—出砂冷采
④清 除 钻 井 伤 害 ：钻 井泥 浆 和颗 粒 可 能 形成 井 筒和 砂 面 堵 塞 。近 井 出砂 是 清 除伤 害 颇 为 有效 的方 法 。 验 表 明 ． 经 蚯 蚓 洞 常 存 在 于 油 层 深 部 ． 与 裂 缝 不 同 的 是 ． 并 不 总 是 直 的 。 力 瞬 变 与 井 间 示 它 压 踪 剂 分 析 表 明 ．蚯 蚓 洞 长 度 超 过 ４ ０ｍ。 ０
般 一 次 采 油 机 理 外 ．还 存 在 特 殊 的 采 冷 采可 以产 生 非常 高 的速 度 和 生 产
油 机理 。
常规 方 法开 采 稠 油 的 采 收 率 一般 在
－ Ｏ 蚯 蚓 洞 可 使 产 量 比 理 论 计 算 结 果 高 ５ １ ５ １ ％ 之 间 。 而 一 些 公 司 预 测 冷 采 采 收 ～ Ｏ 倍 ． 可 能 是 蚯 蚓 洞 孔 隙 度 ． 表 皮 效 应 率 在 １ －２ 这 负 ０％ 之 间 是 可 能 的 ． 于 非 胶 结 ５ 由 动 态 ． 不 易 用 传 统 的油 藏 理 论 来 解 释 这 地 层 出砂 会 导 致 水 平段 堵 塞 ，且 没 有足 以 及 由泡 沫 油 引 起 的 粘 度 降 低 造 成 的 。 因此 ， 了 了解矿 场 观 测 到 的速 度 和采 收 为 够 的压 力梯 度 来 清 除砂 堵 。另 外 也 不清 （ ２）泡 沫 原 油 和 泡 沫 溶 解 气 驱 率 提 高 ， 采 的油 藏 机 理是 工业 和 研 究部 冷 人 们 发 现 ．加 拿 大西 部 的几 个 油 藏 楚 水 平 段 内是 否 有足 够 的压 降来 诱 发 蚯 门 广 泛 研 究 的 课 题 。 虽 然 对 实 际 过 程 中
不 含 自由水 和 气 区 ；初 始 油藏 压 力越 高 或 者 初始 压 降越 适 宜 ．油 井被 清 洗程 度 越 高 （ 更 多 的 砂 将 随 油 产 出 ） 即 。 （）生 产 特征 ５
稠油出砂冷采中的完井与引流技术
ｌ 完 井技 术
１ １ 沉 砂 口 袋 ．
１３ 射 孔 ． １３ １ 射 孔 方 式 ．．
油层 大量 出 砂形 成 高 渗 透 的 。 蚓 洞” 蚯 网络 是 对直 井 、 井 、 向井来 说 ， 射孔 段 之 下 留一 稠 油出砂 冷采的重 要 开采 机理 ， 斜 定 在 也是 该技 术 成功 的 段沉 砂 口袋 是 必 要 的 。许 多 公 司在 冷 采 井 中使 用 前提 条件 。与此相适 应 ， 油出 砂 冷 采井 必 须采用 稠
关 ｔ 词 ： 油 ； 采 ； 孔 ； 杆 泵 ； 筲 降 粘 稠 冷 射 螺 井 中 圈 分 类 号 ： Ｅ ４ Ｔ ３５ 文献标识 码 ： Ａ
稠油冷 采是 一种 非加热 一 次采 油 方式 ， 稠 油 在 精 良的螺 杆 泵 系统 采 油 。近年 来 在 加 拿 大 稠 油储
（ ｏ ） 大减少 了开井 失败 的次数 。 ）ｌ ｒ 大 ｅ
要： 冷采被 用作 一种新 的采油 工 艺可 以成功地 用于 未胶 结砂 岩 中的稠 油。采 用太孔 径 、 穿 深
透 、 密度 射 孔技 术对稠 油出砂 冷 采 是 必须 的 ； 用适 应 高舍 砂 量 和 高原 油粘 度 的 高转速 螺 轩 高 采 泵 ． 螺轩 泵下入 油层 底部 等引流 技术措 麓 对出砂冷采 是 十分 有利的 。 且
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新 疆 石 油学 院学 报
２Ｏ 拒 Ｏ２
长距离 蚯蝴洞 。 外形成 稳 定 的 砂 桥 ， 利 于 砂 子 产 出和 “ 蚓 洞 ” 的大 直 径 、 不 蚯
． ２ 的形成 ； 当孔 径大 于储 层颗 粒粒 径 的 ６倍 时 ， 难 １ ３． 射 孔 炮 弹 则
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第 １卷 第 １ ４ 期
稠油出砂冷采矿场操作技术策略
的抽油泵来说 ， 油杆下 落时间达 １ 抽 ０～１ ， ５Ｓ 致
使 泵 速受 到严 重 限制 ， 分钟 只有 几 个 冲次 （ 如 ， 每 例 加拿 大劳 德 明 斯 特 北 部 地 区 ， 见 的 原 油 粘 度 约 常
１ ０ Ｐ ・ ， 次 为 ２—３次／ ｉ ） 因此 ， 年来 ００ ０ｍ ａ Ｓ 冲 ｍｎ 。 多
终 速度 只 有 ０ ２～０ ６ｍ ｓ 因此 ， 于 冲 程 为 ２～３ ． ． ／ ， 对
ｍ
上 ， 合 河南 油 田稠油 油 藏特 点 及开 发 过 程 中存 在 结
的问题 ， 时提 出将 该 技术 作 为 重要 储 备 技术 开 展 及 攻 关 研究 ＿ 。 １９ ２ ９ ６年 河 南 石 油 勘 探 局 正 式 向原 中 Ｊ
程 等 方 面 的技 术人 员 ， 开展 了稠 油 出砂 冷 采 技术 机 理 研 究 、 励地 层 出砂 技 术研 究 、 下 管 柱研 究 、 激 井 井 筒 降 粘 工艺 技 术研 究 、 砂液 处 理技 术 研 究 等八 项 混 专 题 攻 关 。经 过 ４年 多 的不 断探 索 和 刻苦 攻 关 ， 河
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第 ９卷 第 ４期
２０ ０ ２年 ８月
文 章 编 号 ：１０ —５ ５ ２ ０ ） ４ ０ ６ ．３ ０ ６ ６ ３ （ ０ ２ ０ ．０ ３０
特 种 油 气 藏
Ｓ ｅ ｉｌＯｉ ａ ｄ Ｇａ ｓ ｒ ｏｒ ｐ ｃａ ｌ ｎ ｓＲｅ ｅｖ ｉ ｓ
口， 采 产 量 占稠油 总 产量 的 ６ ％ 以上 … 。 冷 ０ 在 对 稠 油 出 砂冷 采 技 术进 行 广 泛 调 研 的 基 础
在抽 油 杆 下落 速 度 的 问 题 。一 般来 说 ， 油 杆 （ 抽 不
稠油油藏出砂冷采技术实践
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２０ ０６年 ４月
阎静 华等 ：稠 油油藏 出砂 冷采技 术 实践
・
７３ ・
砂冷采前 ２个月 内，产 出液含砂量达到 ２ ％ ～ ０ ０ ６％
（ 体积 比） ，经过 ０５～ｌ ． ａ时间 后 ，含砂 量 降到 ５ 以 ％
增加到 ２ ～ ２ ｍ， ８ ３ 孔／ 采用携砂 能力 强的进 口螺杆泵 采油 ， 展先导 试验 ， 到 了 良好 的效果 。但 由于 螺杆 开 见 泵排量小 ， 螺杆泵下在油层 中部 ， 射孔孔径小及老井生 产一段时间后 ， 油层含油饱和度和地层压力降低等原
２ １２ 原 油在 地层 中形成稳 定 的 泡沫 油 ．．
１ 国内外 的应用 现状
１ １ 国外 应 用情 况 ．
随着孔隙压力的降低 ，地层原油中产生大量微气 泡形成泡沫油流动 ，气泡不断膨胀 ，而且长时间保持 稳定 ， 从而为原油的流动提供了驱动能量。另外 ，泡 沫油的存在大大降低 了砂子在原油中的分散程度 ，使 高黏度稠油的携砂变得更容易。据套保油田出砂冷采 井产出液分析 ， 气泡体积 占３ ％ 一 ０ 。 ０ ５％
吸取教训的同时，积极地进行国内外稠油开采技术调 研 ，针对套保油田油藏特点 ，论证出砂冷采技术适合 于套保油 田，在套保油 田陆续开展出砂冷采试验 ，结 合油 田地质特点，摸索出一套适用于套保油田的增产 和稳产采油工艺的关键技术 ，出砂冷采技术在套保油
田获得 了工业化 应用 。
出砂冷采井大量出砂形成蚯蚓洞网络，提高油层 的渗流能力。随着砂子从油层中采出，油层中产生不 断向外扩展的高渗透带，使流入井筒的混合液的流速 大大增加 ，保持油井高产。
井水 淹 。为 了经 济有 效地 开发 套保 油 田 ，在 总结 经验
套保稠油油藏出砂冷采技术研究
井 累计 产 砂 ４ Ｏ ｏ ～６ ０ ０ ｍ ） ， 形 成蚯 蚓 洞 网络 ， 提高 了 油 层 的渗流 能力 。 随着 砂 子从油 层 中采 出 ， 油 层 中产 生不 断 向外 扩展 的高 渗 透 带 ， 使 流 入 井筒 的 混合 液 的流速 大 大增加 ， 从 而保 持油 井高 产 。 １ ． １ ． ２ 原 油在 地层 中形 成稳 定 的泡沫油 随着 孔 隙压 力 的降 低 ， 地层 原 油 中产 生 大量微 气泡 ， 形 成 泡沫 油 流动 ， 气 泡不 断 发生 膨 胀 ， 而且 气 泡长 时 间保 持稳 定 ， 从 而为 原油 的流 动提 供 了驱 动 能量 。 另外 ， 泡沫 油 的存在 大 大降 低了砂 子在原 油 中 的分散程 度 ， 使 高粘 度稠 油 的携砂 变得更 容易 根 据 套 保油 田出砂 冷采 井 的产 液分 析 ， 气 泡体 积 占 ３ Ｏ
２ ０ １ ３ 年第 ３ 期
内蒙 古 石 油 化 工
１ １ １
套 保稠油 油藏 出砂冷采技术研究
杨 立 博
（ 中油 吉 林 油 田 分公 司 英 台 采 油 厂 ， 吉 林 白城 １ ３ ７ ０ ０ ０ ）
摘
要： 套 保 油 田为 普通 稠 油油 藏 ， 开发过 程 中表现 为 ： 常规 冷采产 能低 、 递 减快 ； 蒸汽吞 吐 开采 ， 注
入 压 力过 高， 破 坏 隔层 ， 导致底 水 上 窜 ； 注入 压 力过 低 。不能保 证 开采效 果 。通过 开展 出砂 冷采试 验 ， 形 成 了较 完善 的配 套 工 艺技 术 ， 现 场应 用 后 收到 了较 好 的效 果 ， 白９ ２块单 井 日产 油 达到 １ Ｏ ～３ ０ ｔ ， 为常规
稠油出砂冷采技术研究
稠 油 出砂 冷 采 是 一种 非 加 热 一次 采 油 方 式 ， 在 稠 油储 集 层 中它允 许 产砂并 依 靠强 力射 孔技 术和 设 计 精 良的螺杆 泵 系统 采油 。稠 油 出砂冷 采是 近年 来 从加 拿大 兴起 的一 项 稠油 开 采新技 术 。 Ｏ年 代 中后 ８ 期， 随着 国 际油 价 的下跌 和轻 重油 差价 的扩 大 ， 稠油 注 蒸汽 开 采等方 法 面 临着经 济上 的严 峻挑 战 。为 了 降低采 油 成本 ， 高稠 油开 采经 济效 益 ， 提 加拿大 的 一 些 小石 油公 司 率先 开 展 了稠 油 出砂冷 采 的探索 性 矿 场 试验 践表 明 ， 实 稠油 冷采 井 的产 量是蒸 汽吞 吐 井 的４ Ｏ倍 ， 采 成本 比蒸 汽吞 吐 降低 ４ ％左 右 。 Ｏ ～１ 开 Ｏ ９ 年代 中期 ， 油 出砂 冷采 技术 已成 为热 点 ， 稠 除众多 小 石油 公 司外 ， 一些 大 石油 公司 也纷 纷涉 及这 一领 域 。 ２ 稠油 出砂 冷采 的 机理 稠 油 出砂 冷 采 之 所 以能 够 大 大 地 提 高 单 井 产 量 ， 要依 赖 以下 机理 ． 主 ： ① 大 量 出砂 形 蚯 蚓 洞 网 络 ”储 层 孔 隙 度 从 ， ３ 提 高 到 ５ 以上 ， 透 率提 高几 十倍 ， 相 当于 Ｏ ｆ， ｊ６ ９ 渗 这 有大 量 水 平井 和 分 枝 水平 井 向油 井供 液 ， 大 地 提 极 高 了稠油 在 油层 中的 渗流 能力 ； ② 出砂 冷 采井 中的 稠油 通常 都溶解 一 定量 的天 然 气 。当对 油 井进 行 强 采 时 ， 然 气将 从 原 油 中析 天 出。 但是 这 些气 体不 会 马上聚 集 形成连 续 的气相 ， 在 向井筒 流动 的过 程 中它 们 以气泡 的形 式存 在 。当压 力 不 断下 降时 ， 泡不 断变 大 。这 时 ， 气 这些 气 泡形成 个“ 内部驱 动力 ” 驱 动 砂浆 由地 层 向井 简 流动 。 ， 稳 定 的泡 沫 油还 使 原 油 密 度变 得 很 低 ， 而 使粘 度 很 从 大 的稠油 得 以流 动 ； ③ 由于油 层 中产 出大 量砂 粒 ， 油 层 本身 的 强 使 度降 低 ， 在上 履地 层 的作 用下 ， 层将 发生 一定程 度 油 的 压实 作用 ， 使孔 隙压力 升高 ， 动能 量增 加 ； 驱 ④远 距 离 的边底 水 可 以提供 一 定的驱 动能 量 。 国 内外 实践 经 验 表 明 ， 油 冷 采成 功 与 否 的先 稠 决 条 件 是 油层 能 否大 量 出砂 形 成“ 蚯蚓 洞 ” 网络 ， 因 此 除 油 藏条 件 外 ， 孔 和 采油 工 艺 技 术显 得 尤 为 重 射 要 ， 稠油 冷 采取 得成 功 与高效 的两 个关 键技 术 。 是 一 般 情 况 下 ， 孔 通 常 采 用大 孔 径 、 穿透 、 密度 射 射 深 高
稠油出砂冷采对射孔技术的要求
的聚能射 孔 弹 ， 径 为 ２ ｍｍ， 孔 ５ 射孔孔 密一 般 太于 ４ ０孔 ／ 最高 时 超 过 ６ ￣／ 目前 所 采 用 的孔 ｍ， ０＂ ｍ， Ｌ 密 大致 为 ５ ０孔／ ｍ ． 见表 ２ 。
表 ２ 加 拿 大 稠 油 出 砂 冷 采 矿 场 实 际经 验
河南古 城 油 田 Ｇ ９ ６井 为 中 等 埋 深 稠 油 出 ４０ 砂冷 果 试 验 井 ， 采用 的 射 孔 密 度 为 ３ 所 ２孔／ ｍ。 由 于 储层 为 细粉 砂 岩 ， 粒较 细 ， 本 上 不 古 平 均 粒 度 中值 为 粗 ．１ 其
大已有 ２ ０多家石 油公 司 采用这 项开采 技术 ， 油 稠 冷 采并超过 ６ ０ ０ ０口井 ； 单井 日产油 一般 在 ３ ０ ～５ ｔ
之 间 ， 收 率 达 ８ ～ ２ ％ 。 Ｈｕｋ 采 ０ ｓ ｙ石 油 公 司
１９ ９ ８年 有 冷 采 井 １ ０ １ ０多 口， 采 产 量 占稠 油 总 冷
产 量 的 ６ 以 上 。 稠 油 出 砂 冷 采 的 重 要 开 采 ０
图 １ 射 孔孔 暇 大 小 对 出 砂 的 影 响
机理 之一是油 层 大量 出砂形 成高渗 透的“ 蚓洞 ” 蚯
阿络 。与此相 适 应 ， 油 出砂 冷 采井 必须 采 用 大 稠 孔径 、 高孔密 射 孔 技术 。下 面 就稠 油 出砂 冷 采 中 的射孔 技术作 一探讨
０ １５ ． ２ ｍｍ， 射孔 孔径 约 １ ｍｍ 的条 件 下 ， 径 在 ２ 孔 大于最 大粒径 的 ６倍 ， 不易形成 砂 桥 ， 以该井 试 所 验取得 了 良好 效 果 。产 出液 含 砂 量 一 直 维 持 在 ２ 以上 ， 存在 眼 砂堵 迹 象 ， 不 Ｌ 产油 量 呈 稳 中有 升趋 势 ， 呈现 出出砂冷 采井 的典 型 开采特 征 ， 而河 南 新庄 油 田储 层 以砾 状砂 岩 和 含砾 砂 岩为 主 ， 已 投 产层位 的最 大粒 径达 ７ ｍｍ 以上 。在 １ ｍｍ 孔 ２ 径下 ， 易 形 成砂桥 ， 塞 射孔 孔 道 ， 利 于 大量 极 堵 不
出砂冷采地面除砂工艺与关键技术
工 艺 中的技 术难 点 。分析稠 油除砂 所 面临的 问题 以及 现有 工 艺存在 的 问题 ，针 对稠油 的特性 和各 种除砂技 术 的优缺 点 ，设 计 了掺 热 水 、掺 降黏 剂、沉 降分 离、 自动 清砂 、旋 流分 离以及 洗砂 净化
等工 艺流程 。该流程 具有 分 离效率 高、不停 产作 业 、适 用性 强 、节能和 环保 的特 点 ，并对该 工艺
除砂工 艺 首先要 降低 稠油 的黏度 ，从 而保证 原油较
好 的流动性 和较 小 的液 面 张力＿ ；其次是 要保证 不 ７ 同粒径 大小 的砂 能够从原 油 中分离 彻底 。针对稠 油
油气 田地 面 工 程 第 ２ ９卷 第 ６期 （ ０ ０ ６ ２１． ）
４ １
的特 点和 集 输Байду номын сангаас要 求 设 计 了一 套 稠 油 除砂 工 艺 系统
防砂措施 ，但仍 有 出砂 现 象 。近年 来 随着稠 油油 田
开发 理论 与实践 的发展 ，人们 逐渐 认识 到过度 防砂
对 油井近 井地带 的 伤 害和 产 能 损失 影 响 的严 重 性 ，
提 出并 采用 了出砂 冷 采 和适 度 出砂 的生 产 方 式口 ， ］ 这样地 层砂 随油流进 入地 面流程 就不 可避 免 。如套 保 油 田采用 出砂 冷 采 ，最 高含 砂 比达 到 ２ ；苏 ３ 丹 Ｆ ｌ 田适 度 出砂 量控 制 在 １ 。稠油 开采 过 ｕａ油 ５ 程 中 ，出砂 问题 对地 面设 备的影 响相 当严重 ：输油
（ 图 １ ，并 针 对 不 同粒 径 的 砂 粒 ，通 过 化 学 一 水 见 ）
以 上 的 砂 粒 可 以 清 除 ，对 于 直 径 在 ５ 肚ｎ 以 下 的 ０ ｒ 细 小 砂 粒 ，需 要 进 行 二 级 分 离 。二 级 分 离 采 用 旋 流 分 离 ，其 中人 料 口压 力 为 ０ ５ ～ ０ ６ Ｐ ， 底 流 ． ５ ． ５Ｍ ａ
出砂冷采技术
二、出砂矿场试验情况
（一）完成情况及评价
1、97年6月--98年12月 完成G4906井先导试验； 2、98年7月--2000年7月 完成22口井推广应用； 3、单井采收率12.7%; 4、累计采油1.75万吨。
回提纲
1、按冷采筛选标准油井评价 （１）G4906井基本数据
区块 冷采层位 有效厚度/砂厚( m/m) 溶解气油比(m3/t) 油层中深(m) 油层温度下脱气原油粘度（mPa.s） 孔隙度(%) 渗透率(um2) 含油饱和度(%) 地层压力(MPa)
稳； 4、不宜规模化应用。
3、表外油藏类油井评价
表外油藏技术指标： 地层温度下原油粘度 油层厚度
＞20000mP.s ＜5m
（1）新庄油田油藏及原油物性概况
胶质、沥青质 含蜡量 原油粘度 孔隙度 渗透率 溶解气油比
30—45% 15—20% 1500—2000map.s（ 50℃）
30% 2.0μm2 10m3/t
47
32 14.2 11 2-10
（4）井下工艺配套
1）深穿透加密射孔技术； 2）井筒降粘技术； 3）油管锚定技术； 4）抽油杆防脱、防倒技术； 5）空心杆泵上冲洗技术； 6）井底冲砂技术。
旋转密封器
驱动头
空芯抽油杆 油管 单流阀 井下螺杆泵
（5）地面系统工艺:
储油罐 循环 热水
二级除砂罐 螺杆泵
（3）参数调整
G4906井参数调整统计表
阶段
第一阶段 第二阶段 第三阶段 第四阶段
累计生产 理论 平均产量 天数(d) 排量 液 油
(t/d) (t/d) (t/d) 30 12-28 19.4 19.2
含砂 (%)
0-4
63.6
稠油出砂冷采完井技术
径 为 １９ ７ ｍ 有效泄 流 面积分 别大 ２％ 和 １％ 。 ３ ．ｍ １ ４
１２ 井身结构 ．
冷采井 要 求 井身 结 构平 直 ， 因为稠 油 出砂冷 采 技术 实施 的主要 设 备 是螺 杆 泵 。该 泵运 转 过 程 中， 抽 油杆与油 管之 间不 可避 免地 发 生 摩擦 ， 别是 当 特 螺 杆泵在斜 井或 井 身结 构 较差 的井 中高 速 运转 时 ， 这 种摩擦力 是相 当大的 。
河南油 田分公司勘探 开发研究院
摘要 ： 狰呆作 为一种新 的呆油二艺 ， 已成功地用亍未菇 结砂岩 审的稠油开采。采用 犬孔径、 深穿透 、 密度 射孔进 高
行捌 诂 出砂 垮采时对射孔压 力和射ｊ 井段有特殊的要求 ， 要隶平直的井身结构 和犬垂管完 井。 且 关键 词 ： 稠油 出矽净采 ； 井身结构； 射孔技术； 完井技术 中图分类号 ：Ｅ ４ Ｔ ３５ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：０９— ６ ３ ２ Ｏ ）２— ０ ３— ３ １０ ９０ （Ｏ ２ ０ ０ ８ ０
一
口， 采产 量 占稠 油 总产量 的 ６ ％ 以上 。 冷 ０
段沉砂 口袋是 必要 的 。在 冷采 井 中使用 １ ２ ｍ ０～ ０
的沉积 管做沉 砂 口袋 ， 可在 生 产 初期 或 重 新 启 动 冷
１ 套管尺寸与井身结构
１ １ 套 管 尺寸 ． 现 场 上 Ｈ砂 冷采 井 一 股适 用 １７８ ｍ 大 套管 ｊ ７．ｒ ａ 完 井 。采用 大套 管 完井具 有 以下三方 面 的优点 。 第一 ． 稠油 出砂冷 采 一 般需 采 用 高转 速大 排量
验表明， 眼直径小于储层颗粒粒径 ４倍时， 当 Ｌ 砂粒 容易在 ７ Ｄ Ｆ Ｌ￣ 形成 稳 定 的砂 桥 ， 利 于 砂 子产 出和 不
边底水稠油油藏有限出砂冷采技术
中 图分 类 号 ：Ｔ ４ Ｅ３ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ ７ ８ ２０ ０ ０ ６— ６ Ｘ（０ ７）４—０５ ０ ０ ６— ３
作者简介： 彬（９ 一 ， ０年毕业于中国石油大 现为中国 吴永 １２ ）２ ５ ８ ０ 学， 石油勘探开发研究院 在读硕士生， 主要从事稠油开采实验及数值稹
拟研究。地址 ： １０ ８ ） （０ ０ ３ 北京市 ９ ０ ， １ 电话 ：０ ０ ６ ０ ８ １ ， （ １ ） ２９ ３４ Ｅ—ｍａｌｗ ｙｎｂｎ ｅｒｃｉａ ｔｍ．ｎ ｉ：ｕ ｏｇｉ＠ｐ ｔ ｈｎ ．ｏ ｃ ｏ ‘
稠油油 藏 出砂井 的开采 方式 通 常分 为防砂 开采 和出砂 冷采 。 防砂 开采 方法 把一 般 只用于 低粘度 的
二次 方下 降 ， 即细 粒砂 堆 积 形 成 的小 孔 隙 使 原 油 的 渗流 速度 降低 较大 。 因此应 在原 油流 动速 度超 过油 层临 界速度 的范 围 内 ， 靠 稠 油 携 砂 能 力 从 近井 眼 依 地带 中排 走油 层细粒 砂 ， 改善 近 井地带 油 层物性 。
一
流 体粘度 ；Ｐ 孔 隙两 端 压差 ；一 孔 隙长度 。 △一
由式 （ ） 知 孔 隙 直 径 减 小 ， 油 流 动 速 度 呈 １可 原
收稿 日期 ：２０ ０ ０ ７— ２—０ ８
管 强度 要求 下 ， 割缝 筛 管 与 井 壁 或 者 油 套之 间充 满
基金项 目：国家“ ７ ” 目“ ９３ 项 大幅度提高原油采收率基础研究” Ｇ１９０ ２ １ ）和国家 自然科学基金项 目（ （ ９９ ２ ５ ０ 编号 ５ ３ ００） ４ ０ ４ ５ 资助。
稠油开采技术的发展趋势
稠油开采技术的发展趋势摘要：随着我国社会主义市场经济的快速发展，石油资源已成为发展不可或缺的能源，石油开采成为当前庞大的工程，石油开采技术也在不断的提升。
目前，在稠油的开采方面主要使用热采和冷采两种技术，每一种技术都存在其优缺点，因此需要对稠油开采技术进行创新，不断改善，得出更加优良的技术。
本文就稠油开采技术作简要分析，仅供学习和参考。
关键词：稠油；开采技术；发展；趋势稠油是一种比重大、粘度高的原油，因其具有较大的流动阻力，开采难度加大，尤其是当前社会发展迅速，对石油资源需求量不断增加，但却面临着石油资源短缺的矛盾。
因此，稠油的开发与应用逐渐引起了人们的关注，国内外专家经过多年的研究与探索，研究出很多稠油开采工艺技术，为提高稠油开采质量及效率提供了依据。
一、稠油的热采技术稠油的热采技术主要是通过提升油层的温度来降低稠油的粘度进而提高稠油在地底中的流动性，最终实现开采稠油目的的工艺。
热采技术也是当今国内开采特稠油、超稠油等稠油较为成熟有效的方法。
1.蒸汽吞吐蒸汽吞吐开采技术是一种相对来说较为简单且较为成熟的稠油开采技术，各国的应用都较为广泛，在目前的美国、加拿大等国外很多国家的稠油开采中仍然占据着重要的地位。
蒸汽吞吐技术的工作原理就是将加热的蒸汽向稠油带输送，使得稠油粘度下降，增加其流动性。
在生产压力不足的时候，蒸汽吞吐仅仅是加热近井地带的油层，热量传递范围有限，而随着吞吐轮次的增加，近井地带的水含量会消耗掉大量的热量，使得蒸汽的热能利用率大大降低，在实际的生产加工过程中，蒸汽吞吐的有效采收率仅仅是15%到20%左右。
2.蒸汽驱蒸汽驱技术是目前稠油开采技术中应用较为广泛的热采技术，在一定程度上，蒸汽驱可以克服蒸汽吞吐所存在的缺陷，这种技术能够持续的给地层提供热量，是提升稠油采收率的有效途径之一。
蒸汽驱对于油井的间距要求是在 100 到 150米之间，该技术不适合油藏较深的开采。
蒸汽驱的种类可以分很多种，如水蒸气、水蒸气与二氧化碳等等。
国内外稠油冷采技术现状及发展趋势
国内外稠油冷采技术现状及发展趋势稠油是指黏度较高、密度较大的油品，其开采成本较高，技术要求较高，会对环境产生一定影响，因此稠油冷采技术应运而生。
冷采技术是指在油田地质条件较差、油井强度不足的情况下，通过采用外部热源或压缩空气等手段将油井四周的岩石或油质加热，使得稠油降低粘度、流动性强，从而实现稠油开采的技术。
当前国内较为成熟的稠油冷采技术有以下几种：1.蒸汽驱动技术：通过注入高温高压的蒸汽，加热地下油层，将黏性较大的稠油、油砂等暴露出来，便于采集和输送，该技术可以极大提高稠油采收率，适用于稠油砂岩油藏或油砂层中的稠油开采。
2.燃烧驱动技术：通过在井口发热燃烧掏空沉积物来提高稠油流动性、促进开采，但该技术会对环境产生一定影响，如排放二氧化碳、氧化氮等有害气体，已逐步被淘汰。
3.物理驱动技术：例如外部加热技术，通过在井口注入高温热水、热油等物质来加热油井周围的岩石和油砂，使得稠油颗粒温度升高，降低油质粘度和黏度，从而实现油井开采，该技术适用范围较广。
1.酸洗法：是一种化学物质法，通过在地下注入酸性溶液，使得稠油中的杂质、泥沙等杂物被清洗出来，便于采集和输送，优点是清洁效果好，适用于石油质量高的油藏开采。
2.电阻加热法：通过在井口放置电热棒，利用电阻加热的方式，将石油粘度降低，使其变得更易于采取，适用于低温环境下的稠油开采。
3.微波技术：通过在稠油地层注入微波能量，促进油层温度升高，减少粘度，使稠油易于开采，优点是加热快速，适用于高粘度稠油砂岩油藏。
发展趋势：未来稠油冷采技术将更加注重环保性能和高效率，探索新的可替代的热能源和化学物质，并与现有技术进行整合，如采用太阳能、生物质等低碳热能源，以及利用纳米材料、生物技术等提高采油效率，减少对环境的影响。
同时，稠油冷采技术将更加倾向于自动化和数字化，利用互联网、大数据和人工智能等技术对油井运营、流量控制和采油工艺进行管理和优化。
稠油出砂冷采技术在河南油田的应用
此外 ， 集 层 本 身 的 弹 性 膨 胀 和 上 覆 远 距 离 边 底 水 的 存 在 ， 为 出 砂 冷 采 提 供 了 也
部 分驱动能量 。
１ ２ 稠 油 出 砂 冷 采 工 艺 技 术 要 求 ．
１． １射 孔 技 术 ２．
由于 需 要 油 层 形 成 高 渗 透 蚯 蚓 洞 网络 ， 此 ， 砂 因 出 冷采井 必 须 进 行 大孔 径 （５ ２ ｍｍ ） 高 能 大 炮 弹 深 穿 透 、 （ 于 ５０ 大 ０ ｍｍ ） 高 密 度 （ 般 大 于 ４ 、 一 ０孔 ／ 射 孔 。 大 ｍ） 孔 径 射 孔 的 目 的 是 防 止 孔 眼 被 砂 桥 堵 塞 ， 于 蚯 蚓 洞 利 形 成 和延 伸 。 室 内 实 验 表 明 ， 有 射 孔 孔 径 大 于 储 集 只 层 颗 粒 粒 径 的 ６倍 才 不 会 形 成 砂 桥 。 深 穿 透 射 孔 的 目
稠 油 出 砂 冷 采 技 术 在 河 南 油 田 的 应 用
胡 常 忠 ， 新 福 ， 志 斌 ， 晓 喜 刘 杨 陈
（ 国石 化河 南 油 田） 中
基 金 项 目 ： 国 石 油 化 工 股 份 有 限 公 司“ 五 ” 技 攻 关 项 目（ ６１ ５ — ） 中 九 科 ９ —０ １１ 摘 要 ： 油 出 砂 冷 采 是 使 油 层 大 量 出砂 形 成 蚯 蚓 洞 和 形 成 稳 定 泡 沫 油 而 获 得 较 高 的 原 油 产 量 。 通 过 稠 油 出 砂 冷 采 领 域 的 稠 攻 关 研 究 ， 南 油 田形 成 了普 通 稠 油 出 砂 冷 采 开 采 技 术 ， 功 地 将 稠 油 难 采 储 量 投 入 开 发 。 第 一 口稠 油 出 砂 冷 采 先 导 试 河 成 验 井 日产 油 量 是 常 规 试 油 产 量 的 ８倍 以 上 、 蒸 汽 吞 吐 产 量 的 ４倍 以 上 ， 采 成 本 比 蒸 汽 吞 吐 降 低 ４ ％ 。 已 成 功 地 将 出 是 开 ７ 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 １ ～３倍 。 图 ２参 ４ 胡 常 忠 摘 ） （
稠油出砂冷采工艺技术
稠油出砂冷采工艺技术作者：何术华姚宏斌来源：《石油知识》 2014年第2期何术华姚宏斌稠油出砂冷采技术的基本原理，即不注热量、不防砂，利用螺杆泵将原油和砂一起采出。
包括两个最重要的开采机理，一个是形成“蚯蚓洞”，即通过此种方式使砂子大量的产出，油层中产生“蚯蚓洞”，使得孔隙度和渗透率大幅度提高。
二是形成泡沫油，随着溶解气与原油成泡沫油状同时产出，既可以保持“蚯蚓洞”的稳定，避免了底层原油脱气，延长稳产时间，溶解气又给原油提供了内部驱动力量，降低了原油的粘度，更有利于原油流动。
稠油出砂冷采技术的适用条件稠油出砂冷采技术较适用于胶结疏松的稠油油藏，此油藏的物性是油层胶结疏松，原油粘度高，高粘度的原油可以将疏松的砂子一起携带出来，形成“蚯蚓洞”，增加油层孔隙度和渗透率。
选用稠油出砂冷采技术一般取决于以下几个方面的条件：（1）油藏埋深。
油藏埋深应大于300米，油层太浅就会能量不足；而上限的标准主要取决于举升技术的水平，如果应用井下驱动螺杆泵会对油层深度上限放宽要求。
（2）油层厚度。
出砂冷采的油层厚度应大于3米，油层太薄既不利于经济效益的最大化，也不利于蚯蚓洞网络的形成。
（3）油层压力。
由于出砂冷采技术利用了地层能量，所以初始油层压力不应太低，压力越高越易造成较大的压力下降，这对出砂以及泡沫油的形成有利。
（4）原油粘度与密度。
原油粘度与原油携砂能力以及泡沫油的稳定性有关，粘度越高其携砂能力越强，所形成的泡沫油越稳定，目前证明的采用此技术的最好的粘度大致在1000~50000mPa.s，脱气原油密度为0.92~0.98g/cm3。
（5）原始溶解气油比。
出砂冷采的稠油油藏应含有一定的溶解气量，因为溶解气能使地层中形成稳定的泡沫油，使原油膨胀，不但可以提供驱动力量，而且可以提高采收率。
（6）粘土胶结物含量。
粘土胶结物含量越少，油层胶结越疏松，更容易造成出砂。
（7）初期含水量与底水。
初期含水量要小于40%，含水越高，携砂采油的能力越低；底水的存在有两种影响，一方面它为原油提供内部驱动力量，另一方面如果底水一旦进入井筒，出砂冷采就无法进行。
稠油出砂冷采过程学模型研究
由于稠 油 的粘 度 随 温 度变 化 异 常显 著 ， 其 强化 开 采 通 常 采 用 热 采 方 法 实 现 。 但 由于 热 采 常 用 燃 烧 甲烷来产 生蒸 汽 ， 其 操作 费用 较 高并呈 上 升趋势 。 在 油 价 日益 上 涨 的 今 天 ， 迫 切需 要一 种低 成 本、 高 效 的
高 。 稠 油 出ｍ ） － 冷采 就是在 适 合 的条件 下 ， 通过将 原 油和砂 同时采 出， 明 显 改善 储 层 流 动 特 征 的 方 法 。 出 砂 冷 采 的 作 用机 理 是 一 个 变 化 的 过 程 ， 不 同 时 期 的 主 要 作 用机 理 不尽 一 致 ， 但 出砂 仍 是 油 藏 保 持 高 产 的 主 导 因 素 。本 文 介 绍 了稠 油 油 藏 的 骨 架砂 蚀 标 准 ， 给 出了临界 生产压差 的 计算 方 法 ， 着 重 描 述 了产 砂 模
上 式 中 一 ２ （ ｌ 旦 ｕ）
－
（ １ ）
改 善储层 流动特 征 的方法 。 稠油 出砂 冷采 技 术是 ２ Ｏ世 纪 ８ ０年 代 中 期 发 展 起 来 的 。经 过 ２ ０多 年 的 不 断 探 索 研 究 以 及 现 场 实 践 ， 对 其 主 要 渗 流 机 理 的 认 识 已逐 渐 清 晰 。 稠 油 出 砂 冷 采 中描 述 流 体 渗 流 机 理 的 数 学 模 型 对 于 帮 助 人 们 认 识 和 有 效 地 开 发 稠 油 油 藏 是 非 常 重 要 的 。本 文 着 重 对 冷 采 中 不 同开 采 阶 段 起 主 导 作 用 的 影 响 因 素 做 了逐一描 述 ， 并 展 现 了 主 要 机 理 下 的数 学 模 型 。
层 出砂 。
稠油出砂冷采技术研究与应用
稠油出砂冷采技术研究与应用摘要：稠油是重要的能源资料，我国是稠油资源法国，采用有效的稠油出砂技术，能够增强稠油的利用率，对于我国的资源发展具有重要的意义。
本文对于稠油出砂冷采技术进行探讨，分析稠油出砂冷采技术的开采优势以及应用现状。
关键词：稠油出砂冷采应用一、前言稠油是21世纪重要的资源，对于我国的发展而言，稠油资源的开发利用对于未来的原油短缺具有战略意义，当前用于稠油开采的主要方式是主蒸汽等人才技术，但是面临着菜油成本高、油层出砂等技术难题。
稠油出砂冷采技术是20世纪80年代发展起来的一种稠油开采技术，通过采用螺杆泵进行开采，具有操作成本低的特征[1]。
与热采技术相比，稠油出砂冷采技术能够减少浅、薄、散的稠油油藏污染，能够有效的提升开采效率，可用于一般的稀油油藏和已经热采过的稠油油藏。
二、稠油出砂冷采技术意义我国陆上稠油约战石油资源的20%，至今已经发现了70多个稠油油田，具有丰富的储量对于我国的石油资源具有重要的意义。
但是因为部分油田的由于油层薄、厚度比低或者原油粘度太高，仍有相当数量的稠油资源无法投人开发，采用蒸汽热的方式进行开采，对于稠油的开采利用具有严重的限制意义。
采用稠油出砂冷采技术，具有操作成本低、开采效率高以及开采污染少的特点，而且可以作为热采的后续开采方式，对于提升我国稠油开发利用具有重要的意义。
三、稠油出砂冷采适用条件与技术原理1.稠油出砂冷采适用条件虽然当前并没有形成统一的稠油出砂冷采技术地质筛选标准，但是就当前的稠油出砂冷采技术使用实践而言，稠油出砂冷采技术主要适用于以下地质条件：（1）油层的胶结状况，稠油出砂冷采技术适用于交接程度较低、泥沙含量较低的地层结构，而且需要油层疏松，具有较好的流动环境；（2）油层孔隙度、渗透率和饱和度，稠油出砂冷采技术适用的油层一般要求渗透率大于0.5，孔隙率大于30%，含油饱和度高于60%；（3）油层厚度，稠油出砂冷采技术的油层厚度不能太低，一般至少需要在3m以上，对于油层厚度太薄的油田而言，稠油出砂冷采技术的出啥量与油井产能会受到影响；（4）原油粘度和密度适中，原油的年度越高，携砂能力越强，但是流动性能差，原油粘度太低会影响其携砂能力。
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稠油出砂冷采技术
稠油冷采是80年代末期加拿大兴起的一项新技术，其主要做法是，不注蒸汽，也不采取防砂措施，而是射孔后直接应用螺杆泵进行采油。
它具有开采工艺简单、生产成本低、适用范围广的优点，一般单井日产油可达8t以上。
采收率可达8％～15％。
目前，我国稠油油藏主要采用注蒸汽方式开采，普遍面临着投资大、成本高、效益差的严峻形势，同时还有相当数量的稠油资源或由于原油粘度太高，或由于油层薄、地层系数低而无法投人开发，致使已探明的稠油储量难以有效充分地利用，有限的后备资源难以实现有效的开发接替，严重制约着稠油开发的持续、稳定发展。
1、稠油冷采机理
(1) 大量出砂形成“蚯蚓洞网络，使油层孔隙度和渗透率大幅度提高，极大地改善了油层的渗流能力
(2) 形成稳定的泡沫油，原油密度变得很低，从而使粘度很大的稠油得以流动
(3) 上覆地层压实驱动，由于油井产出大量砂粒，油层本身的强度降低，在上覆地层的作用下，油层将发生一定强度的压实作用，使孔隙压力升高，驱动能量增加
(4) 远距离边底水的作用远距离边底水可以提供一定的驱动能量
该技术最好应用于未开发过的新区，但也有在老区开展并取得成功的，如加拿大的Husky石油公司、Pan Canada石油公司，或在常规采油的老井中，或在冷采的部位钻加密井继续进行冷采，产量提高幅度达1~6倍(加密井产仍达8m3/d)，含水下降10~40个百分点。
河南油田，在注蒸汽热采的老区钻加密井进行冷采也取得了良好的效果，表现出该技术在老区也具有较好的适应性。
国内外实践经验表明，稠油冷采成功与否的先决条件是油层能否大量出砂形成“蚯蚓洞”网络，因此除油藏条件外，射孔和采油工艺技术显得尤为重要，这是稠油冷采取得成功与高效的两个技术关键。
(1) 射孔必须采用大孔径、深穿透、高密度射孔技术
(2) 采油工艺必须采用适合高含砂和高原油粘度的大排量螺杆泵开采
2、地面集输及废物处理
目前稠油冷采地面集输方法主要是，在井口设置大罐，产出液直接进大罐进行脱砂、脱水处理，再将经过多级处理的原油泵送到集油站。
产出砂及粘稠混合物(原油、泥质、粉砂质及水的复杂乳化物)先暂时存放在混凝土池中，最后经处理以砂浆形式注人合适的地层中。
从环保和实用的角度考虑，经济有效地除去产出砂中的污染物或降低其含量，以达到露天排放标准，将是稠油冷采追求的目标。