水平井蒸汽开采稠油技术的研究

水平井蒸汽开采稠油技术的研究摘要：随着经济的发展，人们对能源的需求量愈来愈大，石油资源日趋减少，稠油成为一种未来非常重要的能量补给资源，水平井蒸汽驱开采方法是继蒸汽吞吐后进行的一种可以显著提高采收率的方法。本文对水平井蒸汽开采稠油技术的各个方面做了相关的调研，对该技术在稠油开采中的研究有重要的指导意义。

关键词：稠油水平井蒸汽开采技术

一、前言

稠油由于其在油层中的粘度很高，渗流阻力大，举升难度大，常规开发产能低，含水上升速度快，动用程度低，最终采收率低，因而用常规开采方法难以实现经济有效的开发。目前稠油开采的主要方法有冷采和热采两大类方法，冷采稠油方法包括：无砂冷采、出砂冷采、低频脉冲法、注 co2和注烟道气等方法。热采稠油方法包括：蒸汽吞吐、蒸汽驱、热水驱、火烧油层、蒸汽辅助重力泄油和电加热等方法，而其中蒸汽吞吐是目前开采稠油最主要的技术。

水平井注蒸汽开采稠油可以提高油层吸汽能力，加速井筒到油藏之间的热传递，提高波及系数，增加原油的流动能力，提高生产井生产能力；同时水平井注蒸汽可以不用压裂而将蒸汽大面积注入油藏，提高了注入蒸汽同稠油之间的接触面积，从而提高了从井筒到低温油藏的热传导效应。因此，在石油资源日益紧张的今天，在基于实际地质条件以及技术水平的基础上，开发出适合应用的水平井蒸汽稠油开采的工艺技术，能有效的提高稠油开采率，从而提高

经济效益。

二、水平井注蒸汽开采技术概况

水平井注蒸汽开采方式包括水平井蒸汽吞吐、水平井蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油。水平井蒸汽的采油机理主要表现在降低原油粘度、原油重力泄油和流体驱替的相互结合，使原油被驱出或被携带出。

蒸汽吞吐通常作为注蒸汽开采的第一阶段，主要有两个作用：一是降低原油粘度、增加原油流动能力，提高波及体积；二是使油层压力下降，作为蒸汽驱及蒸汽辅助重力驱的预热阶段，可以使注采井间形成热连通，为下一步驱替创造有利条件。

蒸汽吞吐主要依靠油层的天然能量将降粘的原油驱动到井底，当蒸汽吞吐达到一定程度，随着油层压力下降油井产量下降、油汽比降低，要进一步提高原油采收率，则需要转入蒸汽驱。针对不同原油粘度的油藏，注采井距需要优化来选择经济合理的井距。

蒸汽辅助重力泄油方法的基本原理是以蒸汽作为加热介质，依靠原油的重力作用使流体形成热对流和热传导。

水平井注蒸汽开采的注采工艺参数主要包括：注汽速度、周期注汽量、注汽干度、生产井排液速度、蒸汽吞吐转汽驱时机、蒸汽驱结束油汽比等。这些参数可由油藏工程计算、数值模拟、类比等方法得出，并结合现场实际操作条件确定。

三、水平井蒸汽吞吐开采技术的研究

由于水平井段与油层的接触面大、单井控制储量多、注入油层

的热利用率高，因此，利用水平井蒸汽吞吐稠油比直井具有更有利的条件。蒸汽吞吐就是在单井中完成注蒸汽、焖井和开井生产三个过程的稠油热采方法，从注蒸汽开始到油井不能正常生产为止，成为一个吞吐周期。

1、蒸汽吞吐的采油机理

（1）降粘：随着高温蒸汽的注入，油层温度升高，原油粘度大幅度降低，大大提高了原油的流动能力。这是稠油热采的主要机理。

（2）解堵：高温蒸汽对岩石的冲刷可解除井筒附近钻井液的污染。

（3）热膨胀：蒸汽带来高温，导致原油、水和岩石膨胀，从而增加产油量。

（4）降低界面张力：高温蒸汽会降低油水界面张力，改善液阻和气阻效应，从而起到降低原油流动阻力的作用。

2、蒸汽吞吐开采技术

（1）注汽

将高温蒸汽快速地注入到油层中，注入量一般在千吨水当量以上，注入时间一般为几天到十几天，注入蒸汽的干度要尽量高，周期注入量取决于油层厚度。主要控制注汽量、注汽速度、注气压力及注气干度四个参数。

（2）焖井

注完汽后，立即关井，使蒸汽携带的热量交换到油层中，用于

加热油层，降低原油粘度。焖井时间的选择，以向油藏的热传递最大为准，而不是以向盖底岩层的热损失最小为准。

（3）采油

一般包括自喷和抽油两个阶段。蒸汽吞吐的自喷能力与原油粘度高低有关，自喷阶段产出的主要是油井周围的冷凝水和大量加热了的原油，自喷能量来自于注入的高压蒸汽。当井底流压与地层压力接近或者小于自喷流压时，即转入抽油阶段。该阶段是吞吐的主要产油阶段。当抽油阶段的产量接近经济极限产油量时，一个吞吐周期就结束了。

四、水平井蒸汽驱开采技术的研究

蒸汽驱是指注汽井连续注蒸汽而周围油井连续生产的过程。蒸汽驱开采技术远较蒸汽吞吐复杂，它是稠油油藏经过蒸汽吞吐开采后为进一步提高原油采出程度而采用的主要热采方式。由于水平井蒸汽驱有以下特征：吸汽能力强，注汽速度高；产液能力大，产油能力强；井口温度高，温度下降慢，高温采油期长。

1、水平井蒸汽驱开采机理

采用蒸汽驱开采技术时，由注入井连续注入高干度蒸汽，注入油层中的大量热能加热油层，从而大大降低原油粘度，而且注入的热流体将原油驱动至周围的生产井中采出。

（1）蒸馏及热解：油层中形成的蒸汽带，其温度和井底蒸汽温度相同，这使得热凝结带后面的剩余油在高温下部分汽化，并推向蒸汽前沿。原油中蒸馏出的部分是轻质组分，这种馏出石油和蒸

汽的混合物向前推进，遇到温度较低的油层岩石，

油和水的蒸汽就凝结成液体，形成轻油带，产生溶剂抽提驱油作用。

（2）混相驱作用：水蒸汽蒸馏出的大部分轻质馏分，由蒸汽带和热水带被携带至较冷的区域，此时轻质馏分与运载它们的水蒸汽同时被冷凝。

（3）剥离脱油作用：在蒸汽进入砂岩孔隙孔道中，产生剥离岩石表面的油膜及孔隙死角中的油滴，使其进入流动孔道成为可动油，因此增加驱油效率。

2、水平井蒸汽驱开采技术

要有效地进行蒸汽驱开采，一是高速连续注入足够量的高干度蒸汽，使其汽化潜热能在抵消热损失后不断得到补充；二是在连续注入和降压开采的情况下，保证蒸汽带稳定向前扩展。

注汽

蒸汽驱开采需要连续不断的向油层注入蒸汽，因此注汽速度的大小直接决定了蒸汽驱期间的总注汽量。蒸汽驱开采存在一个最优的注汽速度，在此速度下既能达到有效加热油层的目的，热能利用率高，热损失小，又能发挥有效驱油的作用，蒸汽超覆或蒸汽窜进程度较轻。

蒸汽干度

注入井底蒸汽干度的高低，不仅决定蒸汽携带热量的多少，从而能否有效的加热油层，而且还决定蒸汽带体积能否稳定扩展，驱