稠油热采

加热降粘
建立地层原油粘温关系的步骤为： ⑴ 取得地面脱气原油油样，并测定其粘温数据。 ⑵ 利用数学回归方法建立粘温关系。 ⑶ 进行溶解气修正。
μos＝A×μodB
A＝10.715(5.615Rs+100)-0.515
B＝5.44(5.615Rs+150)-0.338 式中：μos含气原油粘度mPa.s
Co 1.6848 0.003391 T
o
●原油的热容量Mo=Co×ρo
设γo=0.98，T=300℃，
则Co=2.73(kJ/kg.℃)
Mo=Co×ρo=2675(kJ/m3.℃)
⑶原油的导热系数λo(kJ/d.m.℃)
●已知原油的相对密度γo，温度T(℃)，求λo：
λo＝10.124(1－0.00054×T)/γo
4.油藏加热过程中渗透率变化
1.蒸汽、水的热特性－基本概念
●处于饱和状态的水蒸汽和水的混合物称为湿蒸汽。
●湿蒸汽中所含干饱和蒸汽的质量分数称为干度X。在
饱和点的水，蒸汽干度为0；完全饱和状态的蒸汽，
其干度为100%。 ●在一定压力下，温度低于对应饱和温度的水称为未饱 和水或热水。 ●当蒸汽温度高于该蒸汽压力所对应的饱和温度，此时
当流体的运动速度较大时，主要传热机理是3。
稠油热采技术交流
一、稠油分类 二、热力采油技术
三、热力采油机理
四、蒸汽、水、油及油藏岩石的热特性 五、井口注汽参数对井底注热参数的影响
六、蒸汽吞吐采油方法
七、蒸汽驱开采方法
四、蒸汽、水、油及油藏岩石的热特性
1.蒸汽、水的热特性 2.原油的热特性
3.油藏岩石的热特性
稠油热采技术交流
一、稠油分类 二、热力采油技术
三、热力采油机理
四、蒸汽、水、油及油藏岩石的热特性 五、井口注汽参数对井底注热参数的影响
六、蒸汽吞吐采油方法
七、蒸汽驱开采方法
二、热力采油技术
1.蒸汽吞吐 2.蒸汽驱
蒸汽吞吐是指在本井中完成注
蒸汽、焖井和开井生产三个过程 的稠油开采方法。 蒸汽吞吐通常只能采出生产井 周围油层中有限区域内的原油，
单2块粘温曲线 脱气油粘度 含气油粘度
粘度(mPa.s)
粘度(mPa.s)
150
400
2.热膨胀作用 当高温蒸汽注入油层后，油藏中的流体
和岩石产生热膨胀作用，孔隙体积缩小，
流体体积增大，维持原油生产的弹性能量
增加。
4.高温相对渗透率变化
单2-1井高温相对渗透率曲线 1 Krw(50℃) Krow(50℃) Krw(200℃) Krow(200℃) 0.8
随压力的降低，蒸汽与水的体积倍数快速增大。因
此对蒸汽驱来说，油层压力尽可能降低。在较低压力
下注蒸汽，蒸汽带的体积较大，蒸汽波及体积较高， 开发效果较好。
2.原油的热特性
⑴原油粘度随温度的变化 ⑵原油的比热及热容量
⑶原油的导热系数
⑵原油的比热Co(kJ/kg.℃)及热容量Mo
●已知原油的相对密度γo，温度T(℃)，求Co：
式中：Sors为蒸汽驱残余油 μos对应Ts时的原油粘度mPa.s Ts、Ti分别为蒸汽温度和原始油层温度℃
油层注蒸汽传热机理
1.由于注入流体的运动引起的能量传递。 2.在油层中，由高温向低温的热传导。
3.在注入流体与地层中原始流体之间，由
于地层的渗透性引起的热对流。
当流体的运动速度较小时，主要传热机理是1、2。
注热载体。
水的比热为1.0 kcal/kg.℃
＝4.1868 kJ/kg.℃
⑶水蒸汽的热焓(kJ/kg)
●当水从冰点温度加热到某一压力下的饱和温度
时所吸收的热量称为显热Hw。
●饱和水变成干饱和蒸汽所吸收的热量称为汽化 潜热Lv。 ●湿饱和蒸汽的热焓Hws：Hws＝Hw＋X×Lv
当蒸汽进入油层时，首先释放潜热，待潜热释放完后，
25
在相同压力下，蒸汽干度越高，蒸汽热焓越大。当压力为5MPa
时，蒸汽干度为40%的热焓为1810kJ/kg，为饱和水的1.57倍；当 蒸汽干度为80%的热焓为2466kJ/kg，为饱和水的2.14倍。
水蒸汽的热焓(kJ/kg)
不同压力下饱和蒸汽的热焓 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 5 10 压力(MPa) 15 20 25 饱和水显热Hws 蒸汽潜热Lv 干蒸汽热焓Hs
3.火烧油层
4.热化学法
采收率一般为10%～20%。
蒸汽吞吐筛选标准
油藏参数 原油粘度（mPa.s） 原油相对密度 油层深度（m） 有效厚度（m） 净厚度/总厚度 孔隙度（%） 渗透率（10-3μm2） 一等 1 50～10000 0.92～0.95 150～1600 >10 >0.4 ≥20 ≥200 2 10000～50000 0.95～0.98 <1000 >10 >0.4 ≥20 ≥200 3 <10000 >0.98 <500 >10 >0.4 ≥20 ≥200 二等 4 50～10000 0.92～0.95 1600～1800 >10 >0.4 ≥20 ≥200 5 50～10000 0.92～0.95 <500 5～10 >0.4 ≥20 ≥200
蒸汽的比容比饱和水的比容大得多，而且干度越高，
蒸汽的比容越大。因此在注蒸汽开采过程中，注入蒸汽 的干度越高，蒸汽带的扩展体积越大，加热范围越大， 开发效果越好。
湿饱和蒸汽的比容(m3/kg)
不同压力下饱和蒸汽与饱和水的体积倍数 10000
1000
蒸汽体积/水
100
10
1 0 5 10 压力(MPa) 15 20 25
的蒸汽为过热蒸汽。
●饱和水蒸汽的临界压力为22.12MPa，临界温度为
374.15℃。
1.蒸汽、水的热特性
⑴饱和蒸汽温度和压力的关系 ⑵水的比热
⑶水蒸汽的热焓
⑷湿饱和蒸汽的比容
⑴饱和蒸汽温度Ts与压力P的关系
不同压力下水的饱和温度或沸点 400 350 300
过热蒸汽 饱和温度线 热水
温度(℃)
随压力增加，饱和水显热增大，而蒸汽潜热减小。 当压力<9MPa时，饱和水显热<蒸汽潜热。 当压力=9MPa时，饱和水显热=蒸汽潜热。 当压力>9MPa时，饱和水显热>蒸汽潜热。
热焓(kJ/kg)
⑷湿饱和蒸汽的比容(m3/kg)
●单位质量的饱和水占据的体积称作饱和水的比 容Vw。
●单位质量的干饱和蒸汽占据的体积称作饱和蒸
1.加热降粘
单2-1井原油粘温曲线 100000
10000
粘度(mPa.s)
1000 100
y = 4.5029E+12x -4.9992E+00 R 2 = 9.9816E-01
10
1 0 50 100 温度(℃) 150 200 250
稠油的粘度随温度的变化非常敏感，温度升高，粘度
急剧下降。加热降粘是注蒸汽热采稠油的主要机理。
设γo=0.98，T=300℃，则λo=8.66(kJ/d.m.℃) ●已知温度T(273+℃)，求饱和水及蒸汽的导热系数：
w 3.51153 0.0443602T 2.41233 104 T 2 6.05099 107 T 3
蒸汽＋烟道气驱
蒸汽＋尿素
稠油热采技术交流
一、稠油分类 二、热力采油技术
三、热力采油机理
四、蒸汽、水、油及油藏岩石的热特性 五、井口注汽参数对井底注热参数的影响
六、蒸汽吞吐采油方法
七、蒸汽驱开采方法
三、热力采油机理
1.加热降粘 2.热膨胀作用
3.蒸汽蒸馏作用
4.高温相对渗透率变化 5.乳化驱替 6.重力泄油
稠油分类 名称 类别 主要指标 粘度mPa.s 辅助指标 相对密度(20℃) 开采方式
Ⅰ-1
普通稠油 Ⅰ-2 特稠油 超稠油 Ⅱ Ⅲ
50*～150*
150*～10000 10000～50000 大于50000
大于0.92
大于0.92 大于0.95 大于0.98
可以先注水
热采 热采 热采
注：*指油层条件下的粘度，无*时指油层温度下的脱气粘度。
稠油热采技术交流
2008年3月
稠油热采技术交流
一、稠油分类 二、热力采油技术
三、热力采油机理
四、蒸汽、水、油及油藏岩石的热特性 五、井口注汽参数对井底注热参数的影响
六、蒸汽吞吐采油方法
七、蒸汽驱开采方法
一、稠油分类
在油层条件下，粘度大于50mPa.s或脱气原油粘度 大于100mPa.s的原油称为稠油。 中国稠油的分类标准
油层深度（m）
有效厚度（m） 净厚度/总厚度 孔隙度（%） 渗透率（10-3μm2） 原始含油饱和度（%） φ×Soi 储量系数(104t/km2.m)
150～1400
≥10 >0.5 ≥20 ≥200 ≥50 ≥0.1 ≥10
150～1600
≥10 >0.5 ≥20 ≥200 ≥50 ≥0.1 ≥10
汽的比容Vs。
●湿饱和蒸汽的比容Vws：Vws＝(1-X)Vw＋X×Vs
湿饱和蒸汽的比容(m3/kg)
不同压力下不同干度蒸汽的比容 10 干度0 干度20% 干度40% 干度60% 干度80% 干度100%
1
蒸汽比容(m3/kg)
0.1
0.01
0.001 0 5 10 压力(MPa) 15 20 25
相对渗透率
0.6
0.4
0.2
0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 含水饱和度 0.6 0.7 0.8 0.9
⑴随温度升高，束缚水Swc增大，残余油Sorw减少。 ⑵随温度升高，油相渗透率增强，水相渗透率降低。
高温相对渗透率变化
由于高温相对渗透率资料较少，高温下的残余油可
由下式求取：
Sors=0.13253+0.025956lnμos-0.000317(Ts-Ti)
蒸汽变成饱和水；然后再释放显热，此时温度降低，饱
和水变成热水。
水蒸汽的热焓(kJ/kg)
不同压力不同干度下的蒸汽热焓 3000 2500 2000 1500 1000 干度0 干度20% 干度40% 干度60% 干度80% 干度100%
过热蒸汽
热焓(kJ/kg)
热水
500 0 0 5 10 压力(MPa) 15 20
注汽井连续注汽，在注汽井周围 形成蒸汽带，注入的蒸汽将地下 原油加热并驱到周围生产井后产 出。
3.火烧油层
4.热化学法
蒸汽驱采收率一般为20%～30%。
蒸汽驱筛选标准
油藏参数 原油粘度（mPa.s） 原油相对密度 一等 50～10000 0.92～0.95 二等 10000～50000 0.95～0.98 三等 >50000 >0.98
250 200 150 100 0 2 4 6 8 10 12 压力(MPa) 14 16 18 20 22 24
Ts=280.034+14.0856lnP+1.38075(lnP) 2-0.101806(lnP)3+0.019017(lnP)4
⑵水的比热
除液态氨外，其它任何液体的比热都比水小。
同时水具有最大的汽化潜热焓，因此水是最好的
μod脱气原油粘度mPa.s
Rs溶解气油比m3/m3
加热降粘
单2-1井原油粘温曲线 100000 10000 y = 4.5029E+12x -4.9992E+00 R 2 = 9.9816E-01
粘度(mPa.s)
1000 100
10
1 0 50 100 温度(℃) 150 200 250
单2块脱气油粘温曲线 100000 10000 1000 100 10 1 0.1 0 50 100 150 200 温度(℃) 250 300 350 400 实测粘度 回归粘度 100000 10000 1000 100 10 1 0.1 0 50 100
3.火烧油层
4.热化学法
热化学方法是指向油井注入化 学剂，以达到降低原油粘度的采 油方法。
4.热化学方法
⑴热化学吞吐 ⑵热化学驱
CO2吞吐
N2吞吐
降粘剂＋CO2＋蒸汽吞吐(DCSH)
表活剂＋CO2＋蒸汽吞吐 蒸汽＋CO2吞吐 蒸汽＋丙烷吞吐 蒸汽＋柴油吞吐
4.热化学方法
⑴热化学吞吐 ⑵热化学驱
N2泡沫蒸汽驱
≤1800
≥5 >0.5 ≥20 ≥200 ≥40 ≥0.08 >7
二、热力采油技术
1.蒸汽吞吐 2.蒸汽驱
火烧油层是指通过注入井向油
层注入空气，使油层中的一部分
原油燃烧而产生热量，加热和驱 替未燃烧区的大部分原油，并从 生产井中开采出来。
3.火烧油层
4.热化学法
二、热力采油技术
1.蒸汽吞吐 2.蒸汽驱
原始含油饱和度（%）
φ×Soi
≥50
≥0.1
≥50
≥0.1
≥50
≥0.1
≥50
≥0.1
≥50
≥0.1
储量系数(104t/km2.m)
极限周期油汽比
≥10
0.24
≥10
0.26
≥10
0.24
≥10
0.25
≥10
0.17
注：油层条件下脱气原油粘度
二、热力采油技术
1.蒸汽吞吐 2.蒸汽驱
蒸汽驱是指通过适当井网，由