稠油油藏开发技术简述.ppt

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稠油油藏开发技术简述姓名：田丰学号：1001210041 稠油油藏开发技术第一节：稠油油藏概况第二节：稠油油藏研究现状及发展趋势第三节：稠油油藏开采方法第四节：稠油油藏水平井开发 第一节：稠油油藏概况稠油在世界油气资源中占有较大的比例，据统计，世界稠油、超稠油和天然沥青的储量约为l000×l08t。稠油资源丰富的国家有加拿大、委内瑞拉、美国、前苏联、中国、印度尼西亚等，其重油及沥青砂资源约为4000亿～6000亿方(含预测资源量)，稠油年产量高达127亿吨以上。 第一节：稠油油藏概况中国重油沥青资源分布广泛，已在12个盆地发现了70多个重质油田，预计中国重油沥青资源量可达300亿吨以上。因此，稠油的开采具有很大的潜力，而且随着轻质油开采储量的减少，21世纪开采稠油所占的比重将会不断增大。对于稠油油藏，常规的方法是很难开采出来的，因此要采取一些特殊的工艺措施，如热力采油、化学方法采油、生物采油和一些组合方法等。 第二节：稠油油藏研究现状及发展趋势由于稠油储量在国内外都是相当可观的，随着时间的推移，稠油开发势必成为石油工业中相当重要的组成部分。注蒸汽热力采油是开采稠油行之有效的方法。稠油热采早在20纪初便开始了工业性试验。 第二节：稠油油藏研究现状及发展趋势1931年在美国得克萨斯伍德森附近的威尔森、斯旺两个油矿行了蒸汽驱现场试验，1934年在前苏联进行了火烧油层试验，1959年在委内瑞拉由壳牌公司在明格兰德油田进行了蒸汽吞吐。60年代后，由于热力开采的发展，稠油资源比较丰富的美国、加拿大、委内瑞拉等国陆续开始了工业化生产。 第二节：稠油油藏研究现状及发展趋势2000年初，世界上强化采油的日产量大约是36.6×104t，其中热力采油的日产量约为20.7×104t，约占强化采油的56.6%，可见稠油热采在强化采油中占有主导地位。在热力采油中，注蒸汽开采的产量约占97%，其次为火烧油层，产量约占热力采油的2.2%，其它的热力采油方法（如蒸汽辅助重力泄油，热水驱，电加热等）还处在小规模的试验研究阶段。 第三节：稠油油藏开采方法3.1热力采油热力采油主要是通过一些工艺措施使油层温度升高，降低稠油粘度，使稠油易于流动，从而将稠油采出。其主要方法有蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层、热水驱等。 第三节：稠油油藏开采方法3.1.1蒸汽吞吐蒸汽吞吐是一种相对简单和成熟的注蒸汽开采稠油的技术，目前在美国、委内瑞拉、加拿大广泛应用。蒸汽吞吐的机理主要是加热近井地带原油，使之粘度降低，当生产压力下降时，为地层束缚水和蒸汽的闪蒸提供气体驱动力。 第三节：稠油油藏开采方法3.1.1蒸汽吞吐该技术是80年代在委内瑞拉发展起来的，注入的助剂主要有天然气、溶剂(轻质油)及高温泡沫剂(表面活性剂)。蒸汽吞吐技术的应用使油井的动用程度提高，生产周期延长，吞吐采收率由15%提高到20%以上，周期产量及油汽比可提高15倍以上，采出程度可达25%。 第三节：稠油油藏开采方法3.1.1蒸汽吞吐蒸汽吞吐工艺施工简单，收效快，不需要进行特别的试验研究，可以直接在生产井实施，边生产边试验，因而受到人们的普遍欢迎。尤其在某些油藏条件下，例如油层厚，油层埋藏浅，井距小，特别是重力排油能力达到经济产量时，蒸汽吞吐可以获得较高的采收率。 第三节：稠油油藏开采方法3.1.1蒸汽吞吐蒸汽吞吐是单井作业，对各种类型稠油油藏地质条件的适用范围较蒸汽驱广，经济上的风险比蒸汽驱开采小得多，因此蒸汽吞吐通常作为油田规模蒸汽驱开发之前的先导开发方式以减少生产的阻力和增加注入能力。此外，对于井间连通性差、原油粘度过高以及含沥青砂，不适合蒸汽驱的油藏，仍将蒸汽吞吐作为一种独立的开发方式，因而它在稠油开发中将继续占有重要的地位。 第三节：稠油油藏开采方法3.1.2蒸汽驱蒸汽驱是目前大规模工业化应用的热采技术，成为蒸汽吞吐后提高采收率的有效方法，并取得了良好的效果。蒸汽驱的机理主要是降低稠油粘度，提高原油的流度。蒸汽相不仅由水蒸汽组成，同时也含烃蒸汽，烃汽与蒸汽一起凝结，驱替并稀释前缘原油，从而留下较少的但较重的残余油。 第三节：稠油油藏开采方法3.1.3火烧油层火烧油层是利用各种点火方式把注气井的油层点燃，并继续向油层中注入氧化剂(空气或氧气)助燃形成移动的燃烧前缘(又称燃烧带)。燃烧带前后的原油受热降粘、蒸馏，蒸馏的轻质油、蒸汽和燃烧烟气驱向前方，未被蒸馏的重质碳氢化合物在高温下产生裂解作用，最后留下裂解产物—焦炭作为维持油层燃烧的燃料，使油层燃烧不断蔓延扩大。在高温下地层束缚水、注入水蒸发，裂解生成的氢气与注入的氧气合成水蒸汽，携带大量的热量传递给前方的油层，把原油驱向生产井。 第三节：稠油油藏开采方法3.1.3火烧油层火烧油层的技术在国内还不是很成熟，虽然有的油田进行了一些试验．在技术上也通过了检验，但是推广到生产实际当中还有很多问题。而且火烧油层时在地下进行的反应非常复杂，对岩层物性改变也非常大，因此该技术的推广应用还有待于进一步研究和攻关。 第三节：稠油油藏开采方法3.1.4热水驱由于蒸汽与地层油的密度差及粘度比过大，易造成重力超负荷汽窜，累积波及系数低，蒸汽的热效应得不到充分发挥，而用热水驱则可有效的减缓这些不利影响。热水驱的作用机理主要是两方面，一是热水将能量传给地层油，使其温度生高，从而降低粘度；二则可以补充地层能量，将原油驱替至井底。 第三节：稠油油藏开采方法3.1.5其它热采方法以上所介绍的都是基本的热采方法，但是近年来随着技术的进步和不同地层条件的要求，传统的热采方法已经不能满足油田需要，因此诞生了一些基于传统技术的新的热采方法。 第三节：稠油油藏开采方法1.注热段塞：当注入蒸汽时，在井底附近形成一定范围的加热带然后注冷水将此加热带推向生产井。2.注蒸汽加溶剂：向蒸汽中添加可完全蒸发的溶剂，溶剂与原油掺混可极大地降低原油粘度，同时可降低热水带中的残余油饱和度。3.注热碱水：在含油饱和度低的地层中采用层内燃烧法形成加热带，以注碱性溶液的方法将加热带沿地层推进，这样可使热作用和化学作用的优点结合起来。 第三节：稠油油藏开采方法4.高温聚合物驱：在裂缝一孔隙型碳酸盐岩储集层中，根据水动力驱毛细管驱油机理进行采油。5.注蒸汽和聚合物：在注蒸汽之前先注入高浓度聚合物溶液，聚合物在很长一段时间内作用于高渗透性层带，而低渗透性层带则不受其影响，因此能使波及系数数提高一倍。6.煤层加热法：向含油层注入其上浮煤层中直接产生的热的燃烧产物，从煤层中产生富含CO2的热燃烧产物，不采到地面而直接注入含油层。 第三节：稠油油藏开采方法3.2化学采油化学驱油是重要的提高原油采收率的方法，可达到80%~90%的驱油效率，其中表面活性剂驱油及微乳状液驱油又是效率最高的两种化学驱油方法。前者是将较低浓度的表面活性剂胶团溶液注入油井；后者则是用高浓度的表面活性剂，这种注入的浆液是由三种或更多种组分构成的微乳液。 第三节：稠油油藏开采方法3.2.1表面活性剂驱油表面活性剂驱油是在水驱的基础上发展起来的。注水驱替应用较早，通过向地层注水把石油驱替至采油井。早期使用普通河水或海水，后来出现了注入表面活性剂的活性水驱油，根据油藏不同的物理化学性质和地质条件，发展了相关的碱水驱、酸水驱以及其他的化学驱油工艺。今后提高注入效果的方向，主要是针对沥青质等重质组分在采油中带来的困难，提高注入水“品质”以及向油层注入其他更加有效的活性驱替剂。 第三节：稠油油藏开采方法3.2.2微乳液驱油微乳液是由油、水、表面活性剂、助表面活性剂组成的各向同性的透明和热力稳定的分散体系。粒径约为10-100nm，液滴被表面活性剂和助表面活性剂(一般为醇)的混合膜所稳定。驱油用微乳液配方中，表面活性剂一般用石油磺酸盐，助表面活性剂一般用C3-C5的醇，水相常是NaCI水溶液。岩心模型驱油实验表明，微乳液具有很高的驱油效率，而中相微乳液的驱油效率最好(最佳几乎可达100%)。微乳液驱油的机理很复杂，如改变岩的润湿性，改变油水界面的粘度等，但能产生超低的油一水驱替液界面张力是其中的主要原因之一。 第三节：稠油油藏开采方法3.3利用微生物方法采油利用微生物方法采油主要是利用微生物的各种特性进行采油。主要有两种方法，一种是生物表面活性剂技术，一种是微生物降解技术。 第三节：稠油油藏开采方法3.3.1生物表面活性剂生物表面活性剂是微生物在特定条件下的生长过程中分泌并排出体外的具有表面活性的代谢产物。一方面具有化学表面活性剂的共性，另一方面又有稳定性好、抗盐性较强、受温度影响小、能被生物降解、无毒、成本低的特点。生物表面活性剂已广泛用于提高原油采收率。 第三节：稠油油藏开采方法3.3.1生物表面活性剂例如，从桉树叶毛虫体内分离出的一种菌注入油层后产生大量自然清洁剂，将原油采收率提高到70%，但这种生物表面活性剂的生成量受地层多种条件的影响。我国在80年代已筛选出了多种生物表面活性剂。生物表面活性剂在采油中的应用已扩展到小规模成片油。对地面法和地下法均进行了尝试，即用生物表面活性剂注入地下或在岩石中就地培养微生物产生生物表面活性剂用于强化采油。 第三节：稠油油藏开采方法3.3.2微生物降解技术利用微生物降解技术对原油中的沥青质等重质组分进行降解，可以降低原油粘度，提高油藏采收率，这一技术在采油过程中得到了一定的应用并有继续发展的趋势。该技术的理论依据是使用添加氮、磷盐、氨盐的充气水使地层微生物活化。其机理包括：①就地生成CO2以增加压力来增强原油中的溶解能力；②生成有机酸而改善原油的性质；③利用降解作用将大分子的烃类转化为低分子的烃；④产生表面活性剂以改善原油的溶解能力；⑤产生生物聚合物将固结的原油分散成滴状；⑥对原油重质组分进行生化活性的酶改进；⑦改善原油粘度。 第四节：稠油油藏水平井开发对于粘度较高的稠油油藏一般必须通过热采或出砂冷采方式才能有效开采。自上世纪90年代以来，随着水平井技术在稠油开发中的大量应用，目前水平井及多分支水平井开采稠油已经成为特别经济有效的开发方式，在加拿大、委内瑞拉及阿曼的稠油油田中均得到了成功有效的应用，在我国这项技术的应用也在不断发展中，辽河油田和新疆油田的稠油油藏的水平井开发取得了重大突破。 第四节：稠油油藏水平井开发4.1水平井冷采开采稠油油藏加拿大PELICANLAKE油田油藏，其油藏最主要的特征是油层厚度较小，仅有3～5m，给稠油开发带来了很大困难。PELICANLAKE油田最初采用直井投入开发，曾经尝试使用水驱、蒸汽吞吐、蒸汽驱及火烧油层等增产技术，但由于油层薄，经济上都没有取得成功。1988年，加拿大CS资源有限公司在这一地区完钻了8口水平井，水平井在油藏内水平段的长度约500m，投入开发后取得显著的经济效果，这一项目被誉为加拿大水平井技术应用的转折点。 第四节：稠油油藏水平井开发4.2水平井蒸汽吞吐开采稠油油藏加拿大冷湖油田自80年代开始采用直井蒸汽吞吐开发，为了提高蒸汽吞吐的开发效果，2000年IMPERIAL公司开始试验水平井蒸汽吞吐。水平井水平段长度500m，为了保证蒸汽沿着水平段均匀加热油藏，水平段采用限流射孔技术。 第四节：稠油油藏水平井开发4.2水平井蒸汽吞吐开采稠油油藏用四维地震检测技术对蒸汽吞吐后蒸汽带在油藏中的分布进行检测，结果表明蒸汽对脚尖部位的油藏也具有较好的加热效果，但是由于非均质影响，蒸汽在油藏中沿水平段分布不均匀，限流射孔技术应用于1000m水平段的水平井吞吐，可以改善水平井均匀加热的效果，有效提高了水平井蒸汽吞吐的生产效果。 第四节：稠油油藏水平井开发4.3水平井蒸汽驱开采稠油油藏蒸汽驱是一种在多井中完成的工艺。蒸汽注入到一口或多口井中，油和水从邻近的井中采出。如果钻直井，注汽井和生产井可布成排状、五点、七点或九点法井网。为了保证井间的原油流动性，有必要保持有效的蒸汽注入速度。在渗透率高的稠油油藏中，通常要求原油粘度小于3000mPa.s。当粘度更大时，必须经过预热才能实现井间流动。考虑到最大瞬间流动阻力出现在井眼附近，所以实施蒸汽驱前常常先进行蒸汽吞吐。 第四节：稠油油藏水平井开发4.3水平井蒸汽驱开采稠油油藏直井中采用蒸汽驱开采稠油时，蒸汽重力上窜和油藏非均质性通常是导致垂向波及效率差的主要原因。采取限流射孔和注泡沫措施解决这类问题获得过一定程度的成功。然而，更有效的办法还是采用水平井。考虑到蒸汽波及区的形状，水平井眼位于产层的位置设计可以蒸汽突破前最大限度地提高渡及效率为标准，也可以尽可能减少突破后蒸汽干扰对生产井的不利影响为依据。 谢谢！2011年10月