1、稠油蒸汽驱技术12/04/200421、“高升油田提高采收率可行性研究”2、“高升油田热采提高采收率可行性研究”辽河、RIPED与TEXACO公司合作项目3、“委内瑞拉Intercampo油田中新统重油油藏开发方案”4、“高3块热采提高采收率可行性研究”热采所与香港MST石油天然气公司合作项目5、“不同类型稠油油藏提高注蒸汽开发效果研究”“八五”集团公司重点攻关课题6、“蒸汽驱技术应用基础研究”“九五”集团公司科技攻关课题7、“稠油、超稠油蒸汽吞吐、蒸汽驱开采宏观决策及新方法应用基础研究”8、“水驱油藏蒸汽驱提高采收率技术研究”9、“齐40蒸汽驱先导试验跟踪研究”10、“辽河齐40块蒸汽驱扩大
2、试验油藏工程方案设计”12/04/20043稠油蒸汽驱技术 主 要 内 容一、蒸汽驱概述二、适宜蒸汽驱的油藏条件三、成功蒸汽驱的操作条件四、蒸汽驱方案设计五、蒸汽驱油藏管理六、蒸汽驱开发实例12/04/20044一、蒸汽驱概述 主 要 内 容蒸汽驱的概念蒸汽驱的开采机理蒸汽驱前沿的稳定性12/04/20045一、蒸汽驱概述在蒸汽驱过程中，蒸汽由注入井被连续不断地注入到油层中，把原油驱向周围的生产井。蒸汽驱过程如图所示。蒸汽带热水带冷油带注汽井生产井生产井12/04/20046一、蒸汽驱概述注入的蒸汽不断加热井筒周围的地层，并形成随蒸汽的不断注入而逐步扩展的蒸汽带，蒸汽可将蒸汽带中的含油饱和度降
3、到很低，并将可流动原油（即原始含油饱和度与残余油饱和度的差值）驱出蒸汽带。当注入蒸汽从注入井向生产井运动时，形成几个不同的温度带和流体饱和度带。12/04/20047一、蒸汽驱概述12/04/20048一、蒸汽驱概述 蒸汽驱的开采机理蒸汽驱过程中，有多种机理在不同程度的起作用 降粘作用 热膨胀作用 蒸汽的蒸馏作用 脱气作用 油的混相驱作用 溶解气驱作用 乳化驱作用哪个机理起主导作用则取决于油的类型。如，在重油开采中，降粘可能是重要的机理；而蒸汽的蒸馏作用和脱气作用，则是轻质油开采的主要机理。12/04/20049一、蒸汽驱概述 蒸汽驱的开采机理降粘作用：温度升高使原油粘度降低，是蒸汽驱开采重油
4、的最重要的机理。主要是随着蒸汽的注入，油藏温度升高，油和水的粘度都要降低，但水粘度的降低程度与油相比则小得多，其结果是改善了水油流度比：M=oKw/wKo在油的粘度较低时，驱替效率和波及效率都得到改善，这也是热水驱、蒸汽驱提高采收率的原因所在。12/04/200410一、蒸汽驱概述 蒸汽驱的开采机理 热膨胀作用 热膨胀是热水带中的重要采油机理。这一机理可采出510的原油，其大小取决于原油类型、初始含油饱和度和受热带的温度。随着温度的升高，油发生膨胀，饱和度增大，而且变得更具流动性。油的膨胀量取决于它的组成。轻质油的膨胀率大于重油，因此，热膨胀作用在采轻油中所起的作用比重油更大。12/04/20
5、0411一、蒸汽驱概述 蒸汽驱的开采机理 蒸汽的蒸馏作用蒸汽的蒸馏作用是蒸汽带中的重要采油机理。它降低了油藏液体的沸点。Pt=Po+Pw，当Pt等于或超过系统压力时，混合物将沸腾，引起油被剥蚀（因混合物的沸腾所引起的扰动），使油从死孔隙向连通孔隙转移，增加了驱油的机会。水蒸汽优先蒸馏油中的轻质馏分，因此，蒸汽突破前所产的油将比突破后所产的油要轻。蒸汽蒸馏在采轻质油中将起更大作用。12/04/200412一、蒸汽驱概述蒸汽驱的开采机理蒸汽驱的开采机理蒸汽的蒸馏作用蒸汽的蒸馏作用12/04/200413一、蒸汽驱概述 蒸汽驱的开采机理 油的混相驱作用 水蒸汽蒸馏出的大部分轻质馏分，通过蒸汽带和热水
6、带被带入较冷的区域凝析下来，凝析的热水与油一块流动，形成热水驱。凝析的轻质馏分与地层中的原始油混合并将其稀释，降低了油的密度和粘度。随着蒸汽前沿的推进，凝析的轻质馏分也不断向前推进，其结果形成了油的混相驱。由混相机理而增加的采收率，对重油来说大约35OIP。12/04/200414一、蒸汽驱概述蒸汽驱的开采机理12/04/200415一、蒸汽驱概述 蒸汽驱的开采机理蒸汽驱中各种机理的采收率，蒸汽驱中各种机理的采收率，OIPOIP12/04/200416一、蒸汽驱概述 蒸汽前沿的稳定性与非凝析气不同，蒸汽进入油藏的冷区后要凝析成水，这使不利的流度比驱替所形成的指进，被这些流度较小的凝析物所抑止，
7、其结果是得到更稳定的前沿并改善了波及效果。驱替前沿的稳定性通常用流度比来度量。当相速度受压力影响时，则要用压力梯度比来度量：ududnpnp/np前沿法线上的压力梯度前沿法线上的压力梯度(Kr/(Kr/)流度流度12/04/200417一、蒸汽驱概述 蒸汽前沿的稳定性当蒸汽或热水驱替冷水或驱替与冷水具有相同粘度和密度的油时，对于蒸汽驱来说，速度比对于蒸汽驱来说，速度比（uw/us）很小很小，而粘度比而粘度比（w/s）却很大。）却很大。在蒸汽驱替在蒸汽驱替32水的情况下，水水的情况下，水/蒸汽的速度比是蒸汽温度的函数。蒸汽的速度比是蒸汽温度的函数。对于对于100260的蒸汽来说，的蒸汽来说，蒸汽
8、蒸汽/水的粘度比在水的粘度比在4465之间；之间；对于对于100260蒸汽驱替蒸汽驱替32水来说，计算的水来说，计算的Meq在在0.04-1.10之间之间而热水驱的值在而热水驱的值在2.86.0之间之间上述结果表明，蒸汽前沿是稳定的，而热水前沿是不稳定的。上述结果表明，蒸汽前沿是稳定的，而热水前沿是不稳定的。从量上说，蒸汽驱替冷水时前沿的稳定性，至少为热水驱替的从量上说，蒸汽驱替冷水时前沿的稳定性，至少为热水驱替的6倍以上。倍以上。eqsswwrwrssswswudMuuKKuunpnpw/12/04/200418二、适宜蒸汽驱的油藏条件影响蒸汽驱开发效果的地质因素构造储层特性流体性质蒸汽驱的
9、筛选标准蒸汽驱采收率的预测公式12/04/200419二、适宜蒸汽驱的油藏条件 影响蒸汽驱开发效果的地质因素构 造构造形态蒸汽有沿上倾方向运移的趋势，在倾角较大的地层中，蒸汽将强烈地向上倾方向运动，而在重力驱动下，把受热的油驱向下倾方向。蒸汽驱井位部署应根据油藏的构造形态来优化。断层断层分为开启性和封闭性两种。开启性断层可成为流体的运移通道，而封闭性断层对流体的流动起阻挡作用。因此在设计蒸汽驱井网前要搞清断层的分布及性质，以形成有效的注采井网。12/04/200420二、适宜蒸汽驱的油藏条件 储层特性 沉积相 储层物性 非均质性 隔夹层 油层厚度 埋深影响蒸汽驱开发效果的地质因素影响蒸汽驱开发
10、效果的地质因素12/04/200421二、适宜蒸汽驱的油藏条件 影响蒸汽驱开发效果的地质因素储层特性：沉积相：曲流河砂体，平面上蒸汽优先沿河床主流线向下游突进，纵向上蒸汽优先沿砂层底部的高渗层快速突进，蒸汽波及厚度小。三角洲前缘分流河道砂体，平面上蒸汽优先沿各分流河道主流线向下游突进，尽管有时由于几个分流河道砂侧向连接形成一个较宽的含油砂体，但其侧向上连通性不好，因此应把一个注采井组布在一个分流河道砂体内。分流河道砂层的非均质性比曲流河弱，因此它纵向上蒸汽波及厚度比曲流河大。河口坝砂体，主体部位渗透性好，向边部变差，河口坝砂体层内非均质性弱，纵向上蒸汽波及厚度大。12/04/200422二、适
11、宜蒸汽驱的油藏条件储层特性油层厚度：对蒸汽驱来说，存在最佳厚度：油层太薄，开发价值差；另一方面，向盖底层的热损失比例增大，热利用率变低；油层过厚时汽驱效果也不太好，在这种情况下井筒中的汽水分离以及油层中的蒸汽超覆加剧，也会使蒸汽的热利用率变低。蒸汽驱的有效油层厚度大约为1050m，油层厚度在2045m之间时能取得较好效果。影响蒸汽驱开发效果的地质因素影响蒸汽驱开发效果的地质因素12/04/200423二、适宜蒸汽驱的油藏条件储层特性 油层非均质性：在实际油层的非均质范围内（渗透率变异系数从0.4到0.8），蒸汽驱采收率与渗透率变异系数基本是线性关系；渗透率变异系数大于0.8的油藏基本不适合蒸汽
12、驱。影响蒸汽驱开发效果的地质因素影响蒸汽驱开发效果的地质因素12/04/200424二、适宜蒸汽驱的油藏条件储层特性油层净总厚度比：随着净总厚度比的增加，蒸汽驱采收率越来越大。当净总厚度比大于0.6以后，改善幅度变小。当净总厚度比小于0.6时，随着净总厚度比的减小，蒸汽驱效果急剧下降。当净总厚度比小于0.4时蒸汽驱效果较差。影响蒸汽驱开发效果的地质因素影响蒸汽驱开发效果的地质因素12/04/200425二、适宜蒸汽驱的油藏条件储层特性油藏埋深油藏埋深不但影响注入蒸汽的质量，而且其压力降低程度对开发效果也有影响，因此一般不好确定。但根据以下假设还是能够确定其影响程度的：假设油藏是封闭的，可以降压
13、；在现有的隔热技术条件下，井深1600m时注入的蒸汽已全部变为热水；从800m到1600m采收率的降低是线性的。影响蒸汽驱开发效果的地质因素影响蒸汽驱开发效果的地质因素12/04/200426二、适宜蒸汽驱的油藏条件根据以上假设，深度为1600m时计算的热水驱采收率为：（ER）1600=34.8%IOIP800m深度时蒸汽驱的采收率为：（ER）800=55.6%IOIP因此，蒸汽驱的采收率与深度的关系为：式中:D为油藏深度，800D1600m。当深度大于1400m时，在现有隔热技术下蒸汽驱已基本无效影响蒸汽驱开发效果的地质因素影响蒸汽驱开发效果的地质因素DDDEEEERRR026.036.76
14、800026.056.558008001600160080080012/04/200427二、适宜蒸汽驱的油藏条件饱和流体及性质 原油物性 初始含油饱和度 水体情况 气顶 影响蒸汽驱开发效果的地质因素影响蒸汽驱开发效果的地质因素12/04/200428二、适宜蒸汽驱的油藏条件饱和流体及性质原油物性普通稠油，比重在0.920.95g/cm3，脱气油粘度为5010000mPas，这类油，在油藏中本身具有一定的流动能力，因此可以进行常规蒸汽驱；特稠油，比重在0.950.98g/cm3，脱气油粘度为1000050000mPas，这类油流动性很差，常规汽驱有一定困难，必须采取预热或吞吐引效才能实现汽驱；
15、超稠油，比重大于0.98g/cm3，脱气油粘度大于50000mPas，这类油在油藏条件下基本没有流动性，不把它预先加热到一定温度是无法驱动的，因此这类油常规汽驱是无效的。影响蒸汽驱开发效果的地质因素影响蒸汽驱开发效果的地质因素12/04/200429二、适宜蒸汽驱的油藏条件饱和流体性质原油物性在半对数坐标上，随着油藏原油粘度对数的增大，蒸汽驱的采收率呈线性下降；原油粘度对蒸汽驱效果的影响幅度并不太大，当地层油粘度从50mPas增高到5000mPas时，采收率只降低了15%(IOIP)。需要注意的是，原油粘度过大，所需驱动力很高。从开采效果和操作因素考虑，常规蒸汽驱的地层油粘度最好小于5000m
16、Pas。影响蒸汽驱开发效果的地质因素影响蒸汽驱开发效果的地质因素 12/04/200430二、适宜蒸汽驱的油藏条件饱和流体性质含油饱和度 随着油藏含油饱和度的增加，蒸汽驱的采收率线性增加；影响蒸汽驱开发效果的地质因素影响蒸汽驱开发效果的地质因素 12/04/200431二、适宜蒸汽驱的油藏条件饱和流体性质 含油饱和度 含油饱和度对蒸汽驱采油量的影响幅度非常大，如孔隙体积为100m3的油藏，当含油饱和度为80%时，可采出51.2m3油（采收率为64%IOIP）；而含油饱和度为50%时则只能采出22.5 m3油（采收率为45%IOIP），即当含油饱和度从80%降到50%时，虽然采收率只降低了19个
17、百分点，而实际采油量却下降了一半多。如果蒸汽驱开始时油藏的含油饱和度低于45%，则蒸汽驱基本无效。含油饱和度对蒸汽驱效果影响的实质是油的丰度（即So）。因为稠油砂岩的孔隙度一般都比较大（大都在0.250.3左右）12/04/200432二、适宜蒸汽驱的油藏条件饱和流体性质边底水 对于有边底水油藏的蒸汽驱，一般来讲，浅层油藏（如50%50%生产时间：生产时间：8 8年年阶段累产油：阶段累产油：17.317.310104 4t t；阶段累注汽：阶段累注汽：86.5 86.5 10104 4t t阶段采出程度：阶段采出程度：34.6%34.6%；阶段累积；阶段累积OSROSR：0.200.20六、蒸
18、汽驱开发实例实例212/04/2004115六、蒸汽驱开发实例实例2四个70100m反九点井组各类井29口，注汽井4口，油井21口，观察井2口，报废井2口试验前：吞吐阶段累积注汽26.6104t，累积产油30.5104t，累积产水24.0104t，累积油汽比1.1，采出程度24.0%.试验阶段：注汽92.9104t，产油16.79104t，产水59.5104t,采注比0.82，油汽比0.18，采出程度33.6%（吞吐+汽驱：57.7%)12/04/2004116六、蒸汽驱开发实例实例2时间（年月）时间（年月）1010010001998011998071999011999072000012000
19、07200101200107200201200207日产油日产液井组日产水平井组日产水平 (t/d)(t/d)转驱转驱12/04/2004117六、蒸汽驱开发实例实例2大样含水分析的日产油量大样含水分析的日产油量12/04/2004118齐齐40蒸汽蒸汽驱试验区驱试验区与克恩河与克恩河十井组试十井组试验区效果验区效果对比对比12/04/2004119井况是制约汽驱效果的重要因素，良好的井况是汽驱取得较好效果的先决条件。高度泄压油藏的钻井和完井，必须采取有效的油层保护措施，以保证油井的应有产能。汽驱中油藏压力保持较低水平，并实现油井排空生产，是保证汽驱成功的重要操作条件。蒸汽驱是项大的系统工程，
20、要使汽驱顺利进行并取得应有的效果，一定要保证每项工程的质量。试验的跟踪研究和及时调整是保障蒸汽驱取得成功的必要条件。一个强有力的领导组织机构是项目正常运行的保障。六、蒸汽驱开发实例实例212/04/2004120结 束 语 要搞好一个蒸汽驱，一是选择好油藏，这主要是要选择油藏条件适合汽驱的油藏；二是要有合理的蒸汽驱开发方案，它包括合理的蒸汽驱的井网、井距、注采工艺参数等。三是必须在蒸汽驱实施过程中有严格的油藏管理，从注入到生产的每一环节，都要实现技术的系统配套和技术的科学化运行。在注入蒸汽环节上，要解决好蒸汽的分配和计量，保证注入蒸汽具有高干度，保质保量地向油层注入蒸汽；在采液环节上，一定实现
21、油井排空生产，实现采出大于注入，这样即发挥了油井的最大产液能力，又利于降低油藏压力，保证蒸汽带扩展搞好数据采集和动态监测，不断跟踪注入及产出动态，分析整个蒸汽驱系统的热能利用状况，及时采取调整措施，优化整个开发过程。以达到蒸汽驱的最佳开发效果。12/04/2004121六、蒸汽驱开发实例实例1：美国Kern River油田克恩河油田油藏参数（平均）克恩河油田油藏参数（平均）12/04/2004122结 束 语李 秀 娈E-mail：L电话：010-6209815512/04/2004124蒸汽驱油藏筛选标准研究朱杰、Shell、J.J.Taber 和 F.D.Martin、NPC（美）Carl
22、os J.(委内瑞拉)刘文章(1985年)、张锐 (1995年)适宜蒸汽驱的油藏条件油油 藏藏 条条 件件标标 准准油油 层层 深深 度度 ,m m 1 1 4 4 0 0 0 0油油 层层 净净 总总 比比 ,f f 0 0.4 4孔孔 隙隙 度度 ,%0 0.2 2初初 始始 含含 油油 饱饱 和和 度度 ,f f 0 0.4 4 5 5渗渗 透透 率率 ,1 1 0 0-3 3 m m2 2 2 2 0 0 0 0原原 油油 粘粘 度度 ,m m P P a a S S 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0油油 层层 厚厚 度度 ,m m 1 1 0 0渗渗 透透 率率 变变 异异 系
23、系 数数 ,f f 0 0.7 7原原 油油 丰丰 度度(.S S o o i i),0 0.1 1其其 它它 条条 件件边边 底底 水水 体体 积积 5 5 倍倍 油油 区区 体体 积积无无 窜窜 流流 通通 道道；地地 层层 倾倾 角角 2 2 0 00 012/04/2004125试验区蒸汽吞吐生产概况12/04/2004126试验区蒸汽驱注汽参数和生产数据12/04/2004127试验区蒸汽驱生产动态曲线0.000.501.001.502.002.5091.8 91.11 92.292.592.8 92.11 93.293.593.8 93.11 94.294.594.8 94.11
24、95.295.50.000.501.001.502.002.500.000.100.200.300.400.500.600.000.100.200.300.400.500.60生产时间生产时间(月月)累积采注比累积采注比 月采注比月采注比 累积油汽比累积油汽比 月油汽比月油汽比油汽比油汽比油汽比油汽比采注比采注比采注比采注比12/04/2004128试验区蒸汽驱实际含水率与计算含水率对比曲线生产时间生产时间(月月)含水率含水率(%)(%)计算计算含水含水率率 实际实际含水率含水率 12/04/200412946-37井在试验区转汽驱前后吞吐动态曲线生产时间生产时间(月月)日产量日产量(t/d)t/d)含水率含水率(%)(%)转蒸汽驱前转蒸汽驱前转蒸汽驱后转蒸汽驱后
