蒸汽驱技术研究

蒸汽驱技术研究第1页/共73页内容纲要一、国外蒸汽驱发展状况二、蒸汽驱的关键技术参数三、国内中深层蒸汽驱实例四、胜利稠油蒸汽驱状况五、蒸汽驱技术发展方向第2页/共73页一、国外蒸汽驱发展状况4.55万吨/天蒸汽驱火烧热水驱95%占4.4%0.21万吨/天占0.6%0.02万吨/天2006年美国热采日增油构成图美国热采以蒸汽驱为主第3页/共73页

国外（特别是美国和印尼）蒸汽驱产量占热采产量的80%，吞吐占20%；目前，我们吞吐比例占97%，蒸汽驱仅占3%。国外蒸汽驱效果表一、国外蒸汽驱发展状况蒸汽驱是提高采收率的主导技术第4页/共73页美国科恩河油田生产历史曲线SteamFloodPriceDropCyclicSteamBOPD蒸汽驱是提高采收率的主导技术一、国外蒸汽驱发展状况第5页/共73页井网二、蒸汽驱的关键技术参数不同井网下油层压力随时间的变化曲线第6页/共73页井距二、蒸汽驱的关键技术参数第7页/共73页二、蒸汽驱的关键技术参数井距国外蒸汽驱先导试验区采收率与井网面积关系图第8页/共73页二、蒸汽驱的关键技术参数储层地质参数和流体参数第9页/共73页二、蒸汽驱的关键技术参数储层地质参数和流体参数第10页/共73页二、蒸汽驱的关键技术参数储层地质参数和流体参数第11页/共73页注汽速度优选二、蒸汽驱的关键技术参数采注比优选注采参数第12页/共73页井底蒸汽干度优选二、蒸汽驱的关键技术参数注采参数第13页/共73页二、蒸汽驱的关键技术参数蒸汽吞吐转蒸汽驱时机第14页/共73页国外成功实现蒸汽驱的四项重要技术参数：a.采注比≥1.2b.注汽速度：2.0×10-4t/m.m2.dc.井底蒸汽干度：>0.4d.油层压力降低到原始地层压力的50-60%二、蒸汽驱的关键技术参数第15页/共73页扩大试验区2003年先导试验区1998年

试验区选择在下层系的主体部位。试验区面积0.08km2，地质储量86×104t。三、国内中深层蒸汽驱实例1、辽河齐40块蒸汽驱试验（1）试验区概况第16页/共73页主要地质参数

油层埋深：

900m～924m

有效厚度：12m～48m

平均32.2m

层数：5层～8层平均7层

孔隙度：29%～34%

平均32%

渗透率：1.9～2.5μm2

平均2.1μm2

原油粘度(50℃脱气)：原始3200mPa·s，转驱前4800mPa·s。油层连通系数：86.6%

三、国内中深层蒸汽驱实例第17页/共73页

井网井距

70m×70m井距反九点注采井网，利用老井9口，钻加密井16口，总井数达到27口。其中注汽井4口，采油井21口，观察井2口。

注采参数

方案指标（2）

先导试验方案要点三、国内中深层蒸汽驱实例井底干度>50%注汽速度：1.8t/(d.ha.m)井组日注蒸汽540t(CWE)/d井组配产液量641m3/d平均单井53m3/d采注比：1.2油汽比0.18汽驱阶段累产油21.1×104t汽驱阶段采收率24.5%开采年限8年第18页/共73页汽驱开发动态符合蒸汽驱开发规律集中吞吐预热开始汽驱三、国内中深层蒸汽驱实例（3）方案实施结果第19页/共73页对比参数

方案指标试验实际年限8年9年累积注汽/104t116149.8累积产油/104t21.126.8油汽比0.180.18蒸汽驱阶段采出程度/%24.530.97吞吐+汽驱采出程度/%48.554.97先导试验实施与设计指标对比截止到2007年12月底。三、国内中深层蒸汽驱实例第20页/共73页

取得了比较好的增产效果齐40块先导试验产量对比图汽驱增油吞吐产量010002000300040005000600070001997-011998-011999-012000-012001-012002-012003-012004-01时间月月产油t吞吐产量实际产量比吞吐到底：增油18.69万吨采收率提高21.7%。三、国内中深层蒸汽驱实例第21页/共73页①0-10o倾角注汽井位于井组中间；②10-20o倾角注汽井位于井组下倾3/7处；③>20o倾角注汽井位于井组下倾3/8处。倾角数值模拟优化蒸汽带热水100蒸汽在倾角大的油藏中出现非对称性超覆通过优化注汽井在井组中的位置，消除了蒸汽超覆非对称性所带来的不利影响。针对地层倾角，合理优化注汽井部署位置。三、国内中深层蒸汽驱实例（4）

技术要点第22页/共73页按照沉积微相的特点，优化注采系统。

蒸汽沿主河道方向的流动速度大于侧向流动速度，因此部署时将注汽井避开主河道，从而避免了蒸汽沿主河道方向的窜进，保证了驱替过程中蒸汽前缘的均匀。三、国内中深层蒸汽驱实例第23页/共73页注汽井采取限流射孔，保证层状油藏蒸汽驱的均匀动用。

齐40块油层多达6～8层，各层厚度和渗透率差异大。为避免蒸汽沿单层快速突进，注汽井采用限流射孔（厚层射开下部1/2，并限制孔密），使蒸汽在各层能够均匀推进。高渗透层低渗透层蒸汽高渗透层低渗透层蒸汽常规笼统射孔射开下部1/2，并限制孔密。三、国内中深层蒸汽驱实例第24页/共73页油层埋深

524～668m有效厚度

91.7m孔隙度36.3%渗透率5.5μm2原油粘度23.2×104mPa.s试验区含油面积

0.15km2地质储量249×104t。顶水边水底水馆陶油层SAGD试验区位置图（外边界）

2、SAGD先导试验概况三、国内中深层蒸汽驱实例（1）馆陶试验区主要地质特征第25页/共73页水平井口长期注汽井口布井方式平面与直井井距m与直井垂向距离m水平段长度m415侧下方35～455350-400

（2）设计要点4口2口12口水平生产井35m5m三、国内中深层蒸汽驱实例第26页/共73页2005年2月陆续转入SAGD，目前:注汽井：12口瞬时采注比：0.54

采油井：4口瞬时油汽比：0.23日注汽：1530t/d阶段产油：26.7×104t

日产液：816t/d阶段油汽比：0.22日产油：347t/d阶段采注比：0.79含水：57.5%阶段采出程度：10.7%

累积采出程度：23.3%平均年采油速度：3.72%目前折算采油速度：5.1%三、国内中深层蒸汽驱实例

（3）SAGD先导试验效果馆陶油层试验区蒸汽吞吐—SAGD开发日产油曲线第27页/共73页三、国内中深层蒸汽驱实例蒸汽腔So:12.7%,η：83.0%So:43.7%,η：37.5%So:40.6%,η：42.1%形成了蒸汽腔第28页/共73页高干度注汽技术一是使用球型汽水分离器，通过三级分离，使井口的蒸汽干度从75%提高95%以上。

二是配套了井筒隔热技术，保证了井底注汽干度大于70%。

压力补偿式隔热型伸缩管

多级长效汽驱密封器Y441强制解封蒸汽驱封隔器

真空隔热管喇叭口隔热管接箍密封器

油层油层三、国内中深层蒸汽驱实例

（4）蒸汽驱配套技术第29页/共73页一是使用了大型长冲程22型塔架式抽油机。二是引进应用耐高温大直径井下抽油泵。馆平11、12抽油机现场图高温大排量举升技术耐高温大直径抽油泵：泵径120mm-140mm，耐温可达250℃。进口Φ120大直径抽油泵示意图三、国内中深层蒸汽驱实例第30页/共73页1、单2厚层边底水油藏蒸汽驱试验试验区试验井组井位图2-2302-103-225-901-202-203-304-203-104-105-105-306-205-206-12-202-24观03观02观0507-X22-5观0192.391.390.389.3含水80%推进线四、胜利稠油蒸汽驱状况第31页/共73页单2蒸汽驱先导试验井组增油曲线6月9月12月3月6月9月12月3月6月9月12月3月6月9月12月1991年1992年1993年1994年750050002500蒸汽吞吐蒸汽驱实际计算蒸汽驱增油2.47×104t月产油量t四、胜利稠油蒸汽驱状况第32页/共73页单2蒸汽驱先导试验区井组开发指标四、胜利稠油蒸汽驱状况单2蒸汽驱先导试验井组试验结论

在水侵影响较小的部位及时转驱是符合单2断块油藏开发实际需要的，但由于边、底水的严重侵入，在此类油藏实施常规蒸汽驱是不可行的。第33页/共73页储量：151×104t井距:141×200m井组:9个（1）草南评价Ⅰ区、Ⅱ区蒸汽驱（1996.4～1999.3）Ⅰ区Ⅱ区储量：312×104t井距:200×283m井组:10个Ⅰ区Ⅱ区2、活跃边水砂砾岩特稠油油藏

草南具有活跃边底水，厚度10～15m，粘度20000～40000mPa.s。四、胜利稠油蒸汽驱状况第34页/共73页井组数9组，总井数52口，注汽量123.6万吨,采油量20.8万吨，

采出程度13.8%，累积油汽比0.17，吞吐+汽驱采出程度42.9%。乐安油田南区评价Ⅰ区蒸汽驱工业化生产乐南评价Ⅰ区开发曲线四、胜利稠油蒸汽驱状况第35页/共73页时间

油汽比t/t乐安南区评Ⅰ区蒸汽驱油汽比曲线四、胜利稠油蒸汽驱状况第36页/共73页乐南评价Ⅱ区开发曲线吞吐四、胜利稠油蒸汽驱状况第37页/共73页评价区汽驱开发数据表四、胜利稠油蒸汽驱状况第38页/共73页草20汽驱井组汽驱效果统计表井组面积1.0km2，储量219×104t，小井组1个和6个大井组，蒸汽驱提高采收率16.6%；其中小井组采出程度达到54.34％，比大井距井组提高采收率13～30%。草20块汽驱井组井位图（2）草20蒸汽驱先导试验（1993.1～2002.4）93.1转驱93.8转驱95.8转驱97.5转驱94.5转驱94.5转驱97.5转驱具有活跃边底水厚度：12～20m粘度：20000～30000mPa.s。四、胜利稠油蒸汽驱状况第39页/共73页孤东九区西蒸汽驱（1997.10～目前）孤东九区西块汽驱井组位置图5个井组间歇蒸汽驱，汽驱比吞吐提高采收率12％左右。热4－13井组吞吐采出率20.9％，吞吐+蒸汽驱采收率35.8％，蒸汽驱提高14.9％。孤东九区稠油块历年产油注状图8年稳产吞吐阶段1992.7~1997.9吞吐＋汽驱阶段

1997.10~目前冷采阶段1989.1~1992.6年产油104t面积：2km2

，储量：375×104t油藏埋深：1320～1400m原油粘度：2000～5000mPa.s厚度：11～18m渗透率：2000×10-3μm2油水体积比：<1.5R4-133、弱边水普通稠油砂岩油藏四、胜利稠油蒸汽驱状况第40页/共73页4、蒸汽驱技术经验及认识胜利油田没有大规模实施蒸汽驱原因：（1）油层埋藏深(主要在900～1400m)

，注汽质量得不到保证。乐安油田岩心驱油效率实验数据表目前高真空隔热油管注汽，井底干度可以达到40%以上。四、胜利稠油蒸汽驱状况第41页/共73页

（2）边底水活跃，吞吐阶段水侵严重，抑制边底水措施跟不上，蒸汽驱效果较差。四、胜利稠油蒸汽驱状况胜利油田没有大规模实施蒸汽驱原因：第42页/共73页（3）井距大（主要为200×283），蒸汽驱效果差蒸汽驱提高采收率3.2%蒸汽驱提高采收率16.8%月产油t含水%月产油t含水%（井距200×283m）吞吐汽驱吞吐汽驱（井距141×200m）四、胜利稠油蒸汽驱状况第43页/共73页胜利蒸汽驱试验采注比及注汽速度表（4）不能保证采注比大于1.2和合理的注汽速度(5)国际油价低，蒸汽驱成本高，错过最佳转驱时机四、胜利稠油蒸汽驱状况第44页/共73页1、不同井网组合方式蒸汽驱研究五、蒸汽驱技术发展方向第45页/共73页蒸汽腔油水注汽井注汽井生产井坨826块沙三上井位部署井距:20-30m:75m40m：50m井数：63口产能：17.3×104t五、蒸汽驱技术发展方向第46页/共73页郑411块井位部署布井厚度：7m以上井距：100m井数：33口产能：9.3×104t五、蒸汽驱技术发展方向第47页/共73页高温热化学驱机理高温化学复合体系、高温防汽窜体系的研制高温高压下表面活性剂对油水渗流的影响高温热化学数值模拟高温热化学油藏工程研究2、高温热化学蒸汽驱蒸汽驱注采井间分带示意图复合驱油体系（降低表面张力，提高驱油效率）泡沫体系（防窜，提高波及系数）化学剂辅助蒸汽驱井间含油饱和度图攻关内容：五、蒸汽驱技术发展方向第48页/共73页

实验结果表明，只有当剩余油饱和度低于22%时，泡沫体系才能形成有效的封堵，这也说明了泡沫体系的选择封堵性。这种特性对于解决汽窜矛盾尤为重要：（1）室内实验研究成果－－注入时机五、蒸汽驱技术发展方向多孔介质条件下泡沫体系影响因素研究－剩余油饱和度第49页/共73页

无论初期伴蒸汽注入还是蒸汽驱后期伴蒸汽注入泡沫体系，其最终采收率基本一致。伴蒸汽注入泡沫体系可以有效降低含水，泡沫剂注入时机对驱油快慢具有较大的影响。注入时机

方式一：8PV蒸汽；

方式二：5PV蒸汽→3PV（蒸汽+氮气+泡沫剂）

方式三：8PV（蒸汽+氮气+泡沫剂）蒸汽氮气泡沫驱五、蒸汽驱技术发展方向第50页/共73页连续汽驱直接转汽窜时转中间转采收率％净采油量104t转驱时机转驱时机蒸汽驱＋氮气泡沫驱时间

(天)注汽

104t注氮气

104m3累油

104t累水

104t注

表活剂

t净

采油量

104t采出

程度

％连续汽驱方案168024.19

4.2723.22

1.8620.2直接转泡沫蒸汽驱201028.94578.96.1627.945792.0129.1中间转间歇泡沫蒸汽驱228032.83561.66.2331.635622.0829.4汽窜时转间歇泡沫蒸汽驱249035.86527.06.4434.785272.1030.4五、蒸汽驱技术发展方向第51页/共73页

实验结果，当气液比在1～3之间泡沫体系阻力因子保持在较高数值，气液比低于0.5和高于3.5时阻力因子较低，无法在地层中对蒸汽进行有效封堵。结合注汽速度7t/h～10t/h，注汽压力13MPa～15MPa，推荐注氮气速度800Nm3/h～1000Nm3/h。（2）室内实验研究成果－－气液比五、蒸汽驱技术发展方向多孔介质条件下泡沫体系影响因素研究－气液比第52页/共73页气液比优化表采出程度％净采油量104t气液比气液

比时间

d注汽

104t注氮气

104m3注

表活剂量

104t累油

104t累水

104t表活性剂

浓度

%净采

油量

104t采出

程度

%60279040241110048.5634.780.51.740.67024303524498758.4631.630.52.340.18021903225237888.3427.940.52.739.510018302626356598.0823.220.53.138.3五、蒸汽驱技术发展方向第53页/共73页现场推荐使用浓度为泡沫剂在液相中的浓度为0.5%左右。（3）室内实验研究成果－－表活剂浓度五、蒸汽驱技术发展方向第54页/共73页表活剂浓度优化表表活剂浓度％采收率％净采油量104t表活剂

浓度

%泡沫驱阶段时间

(天)注汽

104t注氮气

104m3注表活剂

104t累油

104t净

采油

104t采出

程度

%0.4174025.061002.240.05016.592.4531.10.5185026.641065.60.06667.262.7634.20.6206029.661186.560.08907.462.3335.2五、蒸汽驱技术发展方向第55页/共73页

实验结果表明，泡沫剂用量相同时多段塞注入的驱替效率和封堵压差比大段塞效果最好，建议现场主要采取伴蒸汽多段塞的方式注入。方式一:3PV蒸汽→2PV泡沫→3PV蒸汽；方式二:2PV蒸汽→1PV泡沫→2PV蒸汽→1PV泡沫→2PV蒸汽；方式三:2PV蒸汽→0.8PV泡沫→1PV蒸汽→0.6PV泡沫→1PV蒸汽→0.6PV泡沫→2PV蒸汽；注入方式（4）室内实验研究成果－－注入方式五、蒸汽驱技术发展方向第56页/共73页氮气＋表活剂段塞长度优化采收率％净采油量104t

注20天注30天注40天注60天连续注入（氮气＋表活剂）段塞注入天数氮气

段塞泡沫驱阶段时间

(天)注汽

104t注氮气

104m3注表活剂

104t累油

104t净

采油

104t采出

程度

％注20天停30天162023.33933.120.05836.022.0828.4注30天停30天185026.641065.600.06667.262.7634.2注40天停30天198028.511140.480.07137.462.6435.2注60天停30天188027.071082.880.06777.122.5533.6连续注入158022.75910.080.05696.102.2628.8五、蒸汽驱技术发展方向第57页/共73页

中二北蒸汽泡沫驱预测比蒸汽吞吐可提高采收率19.8％。中二北泡沫辅助蒸汽驱井网图

选区：中二北Ng5稠油，两个试验井组，储量25万吨。五、蒸汽驱技术发展方向（5）先导试验第58页/共73页EOR工艺蒸汽驱蒸汽驱-碱蒸汽驱-表活剂蒸汽驱-表活剂-碱水驱开始时的Sor(%)80.2971.2074.8780.28热驱开始时的Sor(%)41.3534.9338.0839.15热驱后的Sor(%)27.7622.2720.6419.30Swir(%)19.7128.8025.1319.72水驱采收率(%)48.5050.9449.1451.23热工艺采收率(%)16.9217.7923.2824.74总采收率(%)65.4268.7372.4275.97热驱替效率(%)32.8636.2445.7950.70采油机理是降低原油粘度。驱油效率为32.86％。生成蒸汽的蒸馏水（在54.7lb/in2下过度加热，饱和温度为150ºC）五、蒸汽驱技术发展方向第59页/共73页EOR工艺蒸汽驱蒸汽驱-碱蒸汽驱-表活剂蒸汽驱-表活剂-碱水驱开始时的Sor(%)80.2971.2074.8780.28热驱开始时的Sor(%)41.3534.9338.0839.15热驱后的Sor(%)27.7622.2720.6419.30Swir(%)19.7128.8025.1319.72水驱采收率(%)48.5050.9449.1451.23热工艺采收率(%)16.9217.7923.2824.74总采收率(%)65.4268.7372.4275.97热驱替效率(%)32.8636.2445.7950.70采油机理是降低粘度和减小界面张力。驱替效率为45.79%蒸馏水和表活剂（TritonX-100,浓度为3.0%）五、蒸汽驱技术发展方向第60页/共73页EOR工艺蒸汽驱蒸汽驱-碱蒸汽驱-表活剂蒸汽驱-表活剂-碱水驱开始时的Sor(%)80.2971.2074.8780.28热驱开始时的Sor(%)41.3534.9338.0839.15热驱后的Sor(%)27.7622.2720.6419.30Swir(%)19.7128.8025.1319.72水驱采收率(%)48.5050.9449.1451.23热工艺采收率(%)16.9217.7923.2824.74总采收率(%)65.4268.7372.4275.97热驱替效率(%)32.8636.2445.7950.70采油机理是降低粘度和减小界面张力。驱替效率为36.24%蒸馏水和表活剂（碱NaOH,浓度为3.0%）蒸汽驱-碱五、蒸汽驱技术发展方向第61页/共73页EOR工艺蒸汽驱蒸汽驱-碱蒸汽驱-表活剂蒸汽驱-表活剂-碱水驱开始时的Sor(%)80.2971.2074.8780.28热驱开始时的Sor(%)41.3534.9338.0839.15热驱后的Sor(%)27.7622.2720.6419.30Swir(%)19.7128.8025.1319.72水驱采收率(%)48.5050.9449.1451.23热工艺采收率(%)16.9217.7923.2824.74总采收率(%)65.4268.7372.4275.97热驱替效率(%)32.8636.2445.7950.70采油机理是降低粘度、减小界面张力和乳化作用。蒸馏水、表活剂（TritonX-100,浓度为１.５%）和碱（NaOH,浓度为１.５%）五、蒸汽驱技术发展方向第62页/共73页3、蒸汽驱+轻烃提高采收率技术（LASER）

在循环注蒸汽项目中，在井口将大约占总体积6%的稀释剂加入蒸汽中。汽化后，稀释剂同蒸汽一起注入储层直至在较冷区域发生大范围冷凝。该技术在加拿大冷湖油田实施了现场先导试验，取得了很好的效果。开采原理五、蒸汽驱技术发展方向第63页/共73页4、膨胀溶剂-SAGD技术