1、过热蒸汽性质及其在稠油油藏吞吐开发中的应用（一）过热蒸汽的性质一）过热蒸汽的性质（二）过热蒸汽吞吐机理初步认识（二）过热蒸汽吞吐机理初步认识（三）过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果（三）过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果（四）结四）结 论论主要内容主要内容一、过热蒸汽的性质一、过热蒸汽的性质 1 1、过热蒸汽的定义、过热蒸汽的定义湿蒸汽；饱和蒸汽；过热蒸汽；100 xv容器中装有1kg水，MPap1.0C0atkgmva3001.00av100v100v 100v未饱和水未饱和水 饱和水饱和水 湿蒸汽湿蒸汽 饱和蒸汽饱和蒸汽 过热蒸汽过热蒸汽 0 417 2675kJ/kgCCx=0 x=0 x=1x
2、=1p0vsT0湿蒸汽区湿蒸汽区湿蒸汽区湿蒸汽区过热蒸汽区过热蒸汽区过热蒸汽区过热蒸汽区未饱和水区未饱和水区未饱和水区未饱和水区q 过热蒸汽的热焓大于饱和蒸汽和湿蒸汽。q 在4MPa条件下，过热度50 时，过热蒸汽的热焓为2956kJ/kg，饱和蒸汽的热焓为2800kJ/kg，干度为90的湿蒸汽的热焓为2628kJ/kg,分别高5.57%和12.4%。05001000150020002500300035000246810121416182022压力,MPa热焓(kJ/kg)饱和水X=0.2X=0.4X=0.6X=0.8饱和蒸汽过热蒸汽（300）过热蒸汽（340）过热蒸汽（380）过热蒸汽饱和蒸
3、汽湿蒸汽2 2、过热蒸汽的性质、过热蒸汽的性质一、过热蒸汽的性质一、过热蒸汽的性质 2 2、过热蒸汽的性质、过热蒸汽的性质q 过热蒸汽的比容大于饱和蒸汽和湿蒸汽。q 过热蒸汽比容为0.057m3/kg；饱和蒸汽比容为0.048m3/kg。q 干度50的蒸汽比容为0.030m3/kg。0204060801001201402468压力,MPa比容，10-3m3/kg饱和水X=0.2X=0.4X=0.6X=0.8饱和蒸汽过热蒸汽（300）过热蒸汽（340）过热蒸汽（380）过热蒸汽饱和蒸汽湿蒸汽一、过热蒸汽的性质一、过热蒸汽的性质 二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识 1 1
4、、井底蒸汽干度、井底蒸汽干度q井口蒸汽干度为井口蒸汽干度为100%，井底的蒸汽干度为，井底的蒸汽干度为8090；q井口蒸汽干度为井口蒸汽干度为70%，井底的蒸汽干度为，井底的蒸汽干度为4555。井下蒸汽干度变化图0501001502002503003504004505000102030405060708090100干度,%深度,mQ100-X70Q120-X70Q140-X70Q100-X100Q120-X100Q140-X100二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识 2 2、降黏作用、降黏作用1 1101010010010001000100001000010000010
5、0000100000010000000 02020404060608080100100120120140140160160180180200200220220温度，温度，粘度，mPa.s粘度，mPa.s43-50-65843-50-65843-41-65443-41-65443-42-66243-42-66243-40-66843-40-66843-100-56243-100-56243-56-66443-56-66443-42-55643-42-55643-92-55843-92-55843-38-55243-38-5520.111010010000501001502002503003504
6、00温度，原油粘度，mPa.sq过热蒸汽吞吐时，蒸汽的热焓比不同蒸汽的热焓增加了过热蒸汽吞吐时，蒸汽的热焓比不同蒸汽的热焓增加了500kJ/kg，因此，因此，加热半径内的温度较高。加热半径内的温度较高。q过热蒸汽降黏作用、热膨胀作用、解堵作用要高于普通蒸汽。过热蒸汽降黏作用、热膨胀作用、解堵作用要高于普通蒸汽。q油水流度比的降低，有利于提高波及体积。油水流度比的降低，有利于提高波及体积。二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识 3 3、蒸馏作用、蒸馏作用010203040506001234567891011121314Vw/Voi=累积蒸馏水体积（ml）/原始油体积（ml）
7、原油蒸汽蒸馏率，%28OAPI19OAPI33OAPI29OAPI23OAPI压力压力:1.55MPa,温度温度:20019OAPI压力压力:8.58MPa,温度温度:30001020304050607001234567891011121314Vw/Voi=累积蒸馏水量(ml)/原始饱和油量（ml)原油蒸汽蒸馏率，%28OAPI33OAPI23OAPI19OAPI29OAPI19OAPIq饱和条件下当温度从饱和条件下当温度从200升到升到300时，原油蒸馏率提高时，原油蒸馏率提高5.3%二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识 3 3、蒸馏作用、蒸馏作用q1.53MPa压力
8、下，蒸汽温度从压力下，蒸汽温度从200升高到升高到300（过热度（过热度100）时，时，19OAPI和和28OAPI两种原油的蒸馏率分别提高两种原油的蒸馏率分别提高28.9%和和17.5%。010203040506070800123456789101112131415Vw/Voi=累积蒸馏水体积（ml)/原始油体积（ml)原油蒸汽蒸馏率，%28OAPI，饱和28OAPI，过热19OAPI，饱和19OAIP，过热19OAPI200300二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识 4 4、驱油效率、驱油效率q温度越高，驱油效率越高。温度越高，驱油效率越高。0 0101020203
9、0304040505060607070808090901001000 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9 1010 1111 1212 1313 1414 1515 1616 1717 1818 1919 2020 2121 2222 2323 2424 2525驱替孔隙体积倍数，P V驱替孔隙体积倍数，P V驱油效率，%驱油效率，%60水驱60水驱120水驱120水驱200水驱200水驱200汽驱200汽驱岩心驱油效率与驱替孔隙体积倍数（岩心驱油效率与驱替孔隙体积倍数（PVPV）的关系）的关系0 0101020203030404050506060707080809090
10、1001000 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9 1010 1111 1212 1313 1414 1515 1616 1717 1818 1919 2020 2121 2222 2323 2424 2525驱替孔隙体积倍数，P V驱替孔隙体积倍数，P V剩余油饱和度（S o），%剩余油饱和度（S o），%60水驱60水驱120水驱120水驱200水驱200水驱200汽驱200汽驱残余油饱和度与驱替孔隙体积倍数（残余油饱和度与驱替孔隙体积倍数（PVPV）的关系）的关系二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识 4 4、驱油效率、驱油效率q温度越高，岩石
11、的水润湿程度越高，束缚水饱和度越高；温度越高，岩石的水润湿程度越高，束缚水饱和度越高；q温度越高，驱油效率越高，残余油饱和度越低。温度越高，驱油效率越高，残余油饱和度越低。q改变了油水运动关系。改变了油水运动关系。0 00.10.10.20.20.30.30.40.40.50.50.60.60.70.70.80.80.90.91 10 00.10.10.20.20.30.30.40.40.50.50.60.60.70.70.80.80.90.91 1含水饱和度，Sw含水饱和度，SwKroKro0 00.10.10.20.20.30.30.40.40.50.50.60.60.70.70.80.8
12、0.90.91 1KrwKrw55Krw55Krw55Kro55Kro120Krw120Krw120Kro120Kro200Kro200Kro200Krw200Krw二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识 5 5、波及体积、波及体积q相同注汽量，过热蒸汽吞吐时蒸汽的比容较大，为0.042m3/kg，普通蒸汽吞吐时蒸汽的比容为0.030m3/kg，前者是后者的1.4倍。q提高了波及体积，油水流度比的降低更进一步提高了波及系数。过热蒸汽 普通蒸汽 蒸汽吞吐压力场分布 过热蒸汽 普通蒸汽 蒸汽吞吐温度场分布二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识二、过热蒸汽吞吐机理的初步认识 6 6、水
13、热裂解作用、水热裂解作用q过热蒸汽吞吐过程中，蒸汽带和蒸汽凝结带范围内的高温油层足以使稠油发生某些化学反应，如裂解、加氢、水热裂解等。q稠油水热裂解反应能够对稠油粘度和流变性等性质、组成、结构产生重要影响，反应的主要特征是粘度不可逆降低。qHyne等人在研究中报道了水热裂解（240）对阿萨巴斯卡样品SARA组分的影响：沥青质含量降低；胶质含量减少约30%；饱和烃和芳香烃含量增加；平均分子量下降、硫含量明显降低、氧含量降低；总环数减少，脱掉部分烷基侧链；反应中主要生成 CO2、H2S、H2、CO、CH4等气体。三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果 q 含油层位：中
14、侏罗统q 油藏底部埋深：290 380 mq 沉积厚度：100130mq 平均油层厚度：18 mq 含油岩性：中细砂岩q 孔隙类型：粒间孔q 油层平均孔隙度：36.6q 油层平均渗透率：187510-3m21 1、盐上油藏基本情况、盐上油藏基本情况三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果 q 原油黏度：20地面脱气油粘度为144690mPasq 原油密度：0.90470.9284 g/m3q 胶质含量：21%28%q 含硫量：0.542%0.792%q 凝固点低：-37-50q 沥青含量低：0.26%0.43%q 石蜡含量低：0.086%0.467%。q 地层温度：
15、19 q 原始地层压力：2.443.17MPa1 1、盐上油藏基本情况、盐上油藏基本情况三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果 2 2、现场试验情况、现场试验情况 采用直流注汽锅炉蒸汽再加热装置产生过热蒸汽。工艺流程为：注汽锅炉产生干度为80%的湿蒸汽，输出到安装在井口的蒸汽再加热装置，首先对湿蒸汽进行“汽水分离”，分离后的“干饱和蒸汽”通过蒸汽再加热装置继续加热生产过热蒸汽。注注过过热热蒸蒸汽汽流流程程示示意意图图 井井口口热热补补偿偿器器 混混合合后后过过热热蒸蒸汽汽 过过热热蒸蒸汽汽（480）油油管管 干干饱饱和和蒸蒸汽汽 室 高高干干度度湿湿蒸蒸汽汽90%
16、套套管管 浓浓缩缩水水 热热封封隔隔器器 注注汽汽干干线线来来低低干干度度湿湿蒸蒸汽汽（干干度度5 50 0）燃燃烧烧器器控控制制室室 过过热热段段 提提高高干干度度段段 锅锅炉炉燃燃烧烧室室 汽汽水水分分离离器器 三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果 2 2、现场试验情况、现场试验情况 蒸汽再加热装置于2005年10月6日正式通汽点火调试，对43井进行注汽试验，历时20d，累计运行372h，累计注入过热蒸汽1920t，累计注入湿饱和蒸汽1050t，累计注入蒸汽总量2970t。采油工作制度：57mm泵径，冲程2m，冲次每分钟4次，理论排量30 m3/d。43井不
17、同吞吐周期的注汽参数 三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果 3 3、试验生产及开发效果、试验生产及开发效果肯基亚克盐上43井注过热蒸汽吞吐开发曲线 截至2006年10月30日，该井累积生产357d，累积产油4021.1t，油汽比1.35，过热蒸汽吞吐的产量已远远超过湿蒸汽吞吐的产量，过热蒸汽吞吐增产效果明显。43井过热蒸汽吞吐第1个月（2005年11月）为吐水期，日产量无明显变化；但第2、3个月含水大幅度下降，日产油量从3.3t/d大幅度增加到10t/d以上；2006年2月进行检泵冲砂作业后，产液能力有所下降，生产正常后产液量逐渐上升到20t/d左右，含水由60
18、%持续下降到40%，日产油维持在1016t/d。肯基亚克盐上过热蒸汽吞吐井生产数据表 三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果 3 3、试验生产及开发效果、试验生产及开发效果 根据43井的吞吐效果，又先后对9口井进行了过热蒸汽吞吐扩大试验。其中55井投产后一直频繁修井，生产不正常，过热蒸汽吞吐效果没有完全发挥；49和38井在射孔时射开了底部的水淹层，由于地层水的影响，其吞吐效果不明显。三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果三、过热蒸汽吞吐现场试验及开发效果 3 3、试验生产及开发效果、试验生产及开发效果盐上油藏普通蒸汽(1周期)与过热蒸汽(2周期)吞吐生产效果对比图 从
19、正常生产井的生产效果看，过热蒸汽吞吐具有明显的增产效果，主要表现为产液量增加，含水下降，产油量大幅升高。在相同生产时间下，过热蒸汽吞吐比普通湿蒸汽的增产效果明显 四、结四、结 论论 （1）盐上油藏进行过热蒸汽吞吐试验取得了较好的开发效果。（2）与普通蒸汽吞吐相比，过热蒸汽具有更高的热焓和更大的比容；在注汽量相同的情况下，过热蒸汽的井底干度、加热半径更大，蒸馏率更高，驱油效率更好，增产效果更显著。（3）同盐上油藏类似的稠油油藏可开展过热蒸汽吞吐先导试验，提 高稠油油藏的开发效果。参考文献：参考文献：1 闵 娜,过热蒸汽性质及应用J.电器工程设计，2005.2 张义堂等，热力采油提高采收率技术M.北京：石油工业出版社，2006.3 杨立强等，蒸汽辅助重力泄油中注过热蒸汽技术研究J.油气地质与采收率，2007.4 张锐等，稠油热采技术M 北京：石油工业出版社，1999.5 吴淑红等,原油蒸汽蒸馏作用对蒸汽驱开发效果的影响J.特种油气藏，2002.6 刘文章等，稠油注蒸汽热采工程M.北京：石油工业出版社，1999.过热蒸汽性质及其在稠油油藏吞吐开发中的应用以肯基亚克油田盐上稠油油藏为例新疆油田公司勘探开发研究院 2008年10月
