最新SAGD稠油开采技术

SAGD技术开采稠油

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一、国内外研究现状

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在过去的时间里，全球工业化应用的稠油开采技术，一般只适用于粘度低于4

10000mPa·s的普通稠油，目前国内外针对超稠油的开采技术发展较快，已进入矿场先导试验阶段或工业型试验阶段的技术有:蒸汽吞吐、蒸汽驱、水平井蒸汽辅5

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助重力泄油技术(SAGD)、水平裂缝辅助蒸汽驱、火烧驱技术。从目前国内外稠油7

开采情况看，由于超稠油原油粘度高，油层条件下流动能力低，依靠压差驱动的方式难以获得成功。在国内，对蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发方式进行详细研究8

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的单位有辽河油田、新疆石油管理局、总公司研究院。1996年辽河油田和总公司10

研究院曾与加拿大MCG公司合作，研究认为在杜84块兴隆台油层兴V工组、馆陶11

油层可采用SAGD开发，最终采收率为45%-60%。在国外，蒸汽辅助重力泄油(SAGD) 12

开发方式在加拿大和委内瑞拉获得了商业化成功应用，尤其在加拿大在不同类型13

的油田中已经开展了20多个重力泄油的先导试验区，并建成了5个商业化开采油田，其中两个规模较大的油田已建成了日产5000吨重油的产能，另一个油田已建

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成日产7000吨产能，预计2010年在加拿大依靠重力泄油开采方式的重油产量将16

超过每天10万吨。重力泄油开采方式已成为开采重油，特别是超稠油的主要手段。

重力泄油开采方式的最终采收率一般超过50%，高的可以达到70%以上。

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二、 SAGD机理介绍

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蒸汽辅助重力泄油技术是开发超稠油的一项前沿技术，其理论首先是罗杰·巴20

特勒博士于1978年提出的，最初的概念是基于注水采盐的原理，即注入的淡水将21

盐层中的固体盐溶解，浓度大的盐溶液由于其密度大面向下流动，而密度相对较22

小的水溶液浮在上面，这样可以通过持续在盐层的上面注水，从盐层的下部连续23

的将高浓度的盐溶液采出。高浓度盐溶液向下流动的动力就是水与含盐溶液的密24

度差，将这一原理用于住蒸汽热采过程中就产生力重力泄油的概念。

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对于在地层原始条件下没有流动能力的高粘度原油，要实现注采井之间的热连

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通，需经历油层预热阶段。形成热连通后，注入的蒸汽向上超覆在地层中形成蒸

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汽腔，蒸汽腔向上及侧面移动，与油层中的原油发生热交换，加热的原油和蒸汽

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冷凝水靠重力作用泄到下面的生产井中产出。

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目前SAGD有三种布井方式，即在靠近油藏的底部钻一对上下平行的水平井，上

面水平井注汽，下面水平井采油；第二种是直井与水平井组合方式，即在油藏底30

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部钻一口水平井，在其上方钻一口或几口垂直井，垂直井注汽，水平井采油；第

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三种是单管水平井SAGD，即在同一水平井井口下入注汽管柱，通过注汽管柱向水

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平井最顶端注汽，使蒸汽腔沿水平井逆向扩展。

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SAGD机理示意图（左图为双水平井组合、右图为垂直井与水平井组合）

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SAGD过程有如下特征：

①利用重力作为驱动原油的主要动力，加热原油不必驱动而直接流入生

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产井;

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②主要利用蒸汽的汽化潜热加热油藏；

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③通过重力作用利用水平井生产获得相当高的采油速度；

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④采收率高，油汽比高；

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⑤ 除了大面积的页岩夹层，对油藏非均质性不敏感。

42 三 、 影响SAGD 的地质参数 43 (l)油层厚度

44 由于SAGD 过程是以流体的重力作用作为动力，因此，油层厚度越大，重力作用45 越明显，反之，若油层厚度太小，不但重力作用小，而且上下围岩的热损失增大，46 还会降低油比。另外，在井距一定的情况下，沥青产量与油层厚度的平方根近似47 成比例。

48 (2)油层渗透率垂向渗透率V K 主要影响蒸汽上升速度，因此在厚度大、渗透率49 低的油藏中更加重要;水平渗透率h K 主要影响蒸汽室的侧向扩展，因此在厚度较50 小的油藏中，且井对间距离又较大的情况下更加重要。

51 (3)原油粘温关系由于SAGD 生产机理的特殊性，原油粘度不是一个主要因素，52 根据加拿大UTF 项目的经验，在初期预热的情况下，原油粘度高达410500 mPa ·S 53 的沥青砂仍可得到经济有效的开发。但原油粘度随温度的变化关系将影响SAGD 蒸54 汽前缘沥青的泄流速度，因此也影响蒸汽前缘推进速度与产油速度。 55 (4)油藏深度随着油层深度增加，井筒热损失增大，井底蒸汽干度降低，而且套56 管温度升高超过安全极限也会受到破坏。因此，对于SAGD 开采，油藏深度一般小57 于1000m 。

58 (5)薄夹层的影响在厚层块状砂体中常有零星分布的低渗透或非渗透薄夹层，这59 些薄夹层对蒸汽室的扩展必将产生影响。然而如果夹层很小且在空间上广泛分布，60 也不会严重地阻止质量转换，实际上还会增加斜面数量有利于热传导。 61 (6)底水的影响一般油藏都存在有底水。底水的存在会降低SAGD 过程的原油采62 收率，但总的来说，影响并不大。这是因为SAGD 生产过程中，蒸汽压力是稳定的，63 且水平井采油的生产压差小，不会引起大的水锥，油水界面可基本保持稳定。

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四、SAGD注采工艺参数的影响

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1 蒸汽干度

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蒸汽干度是SAGD开发的重要指标,在SAGD阶段,注入蒸汽中只有潜热部分用于68

汽腔的扩展和冷油区的加热,而注入蒸汽的凝积水部分则以几乎相同的温度从生69

产井中采出,对冷油区的加热作用很小。注汽干度过低,导致油井含水高、产油量70

低。因此, SAGD阶段要求的井口蒸汽干度很高,有利于蒸汽腔的扩展和提高洗油效率。数值模拟研究表明,随着蒸汽干度的提高, SAGD生产效果明显提高。当井

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底干度大于70%时,采出程度维持较高水平,现场操作时应当尽可能提高井底干度, 73

要求的井口蒸汽干度达到95%以上,井底干度大于70%。

采用汽水分离器及高效真空隔热管+封隔器的组合管柱,增加注汽干度,降低井

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筒热损失,井口注汽干度达到95%,保证井下干度大于70%。

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2 蒸汽速率

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注汽速率取决于注入井的注入压力、吸汽能力、生产井的排液能力和油层中蒸78

汽腔的大小,注汽速率过低,热损失加大,井底干度低,井组含水高、产油量低。为79

了保证稳定的蒸汽腔和汽液界面, SAGD阶段一般注汽速度为采液速度的0. 67~0.

83倍(采注比1. 2~1. 5)。

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在转SAGD初期,为了使蒸汽腔快速发育并连通,需多口注汽井参与注汽,同时也82

可通过优化注汽参数来调整水平段的动用程度。为了保证井底的高干度,单直井的83

注汽速率必须大于100t/d,单水平井的注汽速率必须大于200t/d。

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3 生产井排液能力

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生产井排液能力对SAGD影响很大,生产井必须具备足够的排液能力,才能86

实现真正的重力泄油生产。排液能力过低,导致凝析液聚集在生产井上方,注采井87

间的蒸汽带变成液相带,降低洗油效率。排液能力太大,汽液界面就会下降,蒸汽被88

直接采出,降低泵效及热能利用率。合理的排液速度应该与蒸汽腔的泄油速度相匹