《蒸汽驱技术》PPT课件.ppt

1、稠油蒸汽驱技术,12/04/2004,1,1、“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”

2、 10、“辽河齐40块蒸汽驱扩大试验油藏工程方案设计”,12/04/2004,2,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,12/04/2004,3,一、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,12/04/2004,4,一、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,12/04/2004,5,一、蒸汽驱概述,注入的蒸汽不断加

3、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。,12/04/2004,6,一、蒸汽驱概述,12/04/2004,7,一、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

4、理。,12/04/2004,8,一、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。,12/04/2004,9,一、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

5、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。,12/04/2004,10,一、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。,12/04/2004,11,一、蒸汽驱概述,蒸汽驱的开采机理,蒸汽的蒸馏作用

6、,12/04/2004,12,一、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。,12/04/2004,13,一、蒸汽驱概述,蒸汽驱的开采机理,12/04/2004,14,一、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，OIP,12/04/2004,15,一、蒸汽驱概述,蒸汽前沿

7、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，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：,前沿法线上的压力梯度,(Kr/) 流度,12/04/2004,16,一、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（uw/us）很小，而粘度比（ w/ s）却很大。 在蒸汽驱替32水的情况下，水/蒸汽的速度比是蒸汽温度的函数。 对于100260的蒸汽来说， 蒸汽/水的粘度比在44

8、65之间； 对于100260蒸汽驱替32水来说，计算的Meq在0.04-1.10之间 而热水驱的值在2.86.0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。 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。,12/04/2004,17,二、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 蒸汽驱的筛选标准 蒸汽驱采收率的预测公式,12/04/2004,18,二、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

9、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。,12/04/2004,19,二、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,12/04/2004,20,二、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

10、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。,12/04/2004,21,二、适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

11、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,12/04/2004,22,二、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驱。,影响蒸汽驱开发效果的地质因素,12/04/2004,23,二、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

12、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,12/04/2004,24,二、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； 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,12/04/2004,25,二、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

13、采收率为： （ER）1600=34.8%IOIP 800m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,12/04/2004,26,二、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,12/04/2004,27,二、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，

14、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； 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,12/04/2004,28,二、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

15、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5000mPas。,影响蒸汽驱开发效果的地质因素,12/04/2004,29,二、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,12/04/2004,30,二、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51.2m

16、3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）,12/04/2004,31,二、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400m）基本没有什么影响，而深层油藏（如800m）则有较大影响。 对于深层边水油藏，

17、水体小于油体5倍的，可以进行常规蒸汽驱，而水体大于5倍油体的，则要采取排水措施。 对于深层的底水油藏，水层厚度小于油层厚度的，避射一定油层厚度即可，而对于水层厚度大于油层厚度的，则不但避射，还要有一定的排水措施。,12/04/2004,32,二、适宜蒸汽驱的油藏条件,饱和流体性质 气顶 若油藏存在气顶，蒸汽易进入气顶，起不到加热油层的作用，因此应首先根据油藏内隔夹层发育情况，对油层与气顶之间有较好隔层的油藏，对隔层以下的油层开展蒸汽驱。对气顶与油层之间没有隔层的油藏，则应避射一定厚度。,12/04/2004,33,蒸汽驱油藏筛选标准,二、适宜蒸汽驱的油藏条件,对砾岩油藏，孔隙度可适当放宽； 对

18、于先吞吐预热的油藏，原油粘度可适当放宽； 对封闭油藏，在有高效隔热油管的条件下，深度可适当放宽。,12/04/2004,34,二、适宜蒸汽驱的油藏条件,蒸汽驱采收率预测公式（油藏参数法） 根据以上油藏参数对汽驱效果的定量分析，通过回归，得到以下具体油藏预测汽驱采收率的公式： ho有效厚度，m； O油藏温度下脱气油粘度，mPas； SO初始含油饱和度，f； VDP渗透率变异系数，无因次； hr 净总厚度比，f； D 油层中部深度，m。 此法预测的结果为油藏条件可达到的采收率。适用于中、高孔渗、边底水不太活跃油藏的蒸汽驱采收率预测。,12/04/2004,35,二、适宜蒸汽驱的油藏条件,蒸汽驱采收

19、率预测公式（油藏参数法） 油藏蒸汽驱的开发效果决定于油藏条件，不同油藏蒸汽驱的开发效果有很大差别。 要想用本公式做出正确预测，油藏参数必须要准确，否则预测不可靠。 特别是含油饱和度及渗透率变异系数的取值不准，会给预测造成很大误差。,12/04/2004,36,二、适宜蒸汽驱的油藏条件,蒸汽驱采收率预测公式（油藏参数法） 设一油藏埋深1000m；油层厚度20m；净总厚度比0.6；油层温度下脱气油粘度2000mPas；渗透率变异系数0.6；原始含油饱和度80%；孔隙度30%；吞吐生产单井采油量1104t；井网是100m井距的正方形井网。 下面来看原始含油饱和度取80%和取60%时的吞吐采收率及公式

20、预测的汽驱采收率及采油量的差别。,12/04/2004,37,二、适宜蒸汽驱的油藏条件,蒸汽驱采收率预测公式（油藏参数法）,不同含油饱和度下的采收率和采油量预测结果对比表,若把实际原始含油饱和度80%错取为60%，会使吞吐 采收率偏高7个百分点，而使汽驱采收率预测偏低12.5 个百分点，特别是采油量几乎偏低一倍。,12/04/2004,38,三、成功蒸汽驱的操作条件,虽选出了适合汽驱的油藏，但还不一定保证汽驱成功。实践表明，蒸汽驱能否成功，不但与油藏条件有关，还与蒸汽驱的操作条件有很大关系。这里所说的成功的蒸汽驱，是指在满足蒸汽驱操作条件下实施、其开发效果达到油藏条件应有的汽驱采收率。 注汽速

21、率 采注比 井底蒸汽干度 油藏压力,12/04/2004,39,三、成功蒸汽驱的操作条件,我们知道，常规油藏水驱开采中保持注采平衡，或注采比大于1.0，是为了保持油层压力不降低，保持充足的驱动能量，这是水驱成功的必需条件。 稠油油藏蒸汽驱开采中依靠的能量是热能，尤其是湿饱和蒸汽中的汽化潜热能。依靠注入油层的热能，将原油粘度大幅度降低；依靠注入蒸汽中的大量的、连续补充的汽化潜热能，才能保持形成的蒸汽带不断扩展、驱替原油至生产井采出。 如果油层中蒸汽带的汽化潜热能的补充能量不足以抵消蒸汽带的热损失量（加热油层孔隙介质中原油及岩石基质所消耗的热量及流失于顶底岩层与非含油夹层的热量），则蒸汽带体积将缩

22、小或蒸汽前缘将停止推进，而蒸汽带前缘的凝结热水向前扩展，而同样温度下热水的驱油效率比蒸汽的驱油效率相差很大，达不到蒸汽驱的效果。因此，在汽驱过程中，必须保持一定的注汽速度，注入的蒸汽也必须保持一定的干度。,12/04/2004,40,三、成功蒸汽驱的操作条件,注汽速率 随着注汽速率的增加，蒸汽驱的采收率一直在增加。 在注汽速率小于2.0 m3/(dham)时，采收率对注入速率非常敏感；当注入速率大于2.0 m3/(dham)时，采收率对注入速率就不太敏感了。,12/04/2004,41,三、成功蒸汽驱的操作条件,采注比 随着采注比的增加，蒸汽驱采收率也在增加，当采注比小于1.0时，蒸汽驱采收率

23、非常低，基本为水驱效果，而且对采注比不敏感； 当采注比介于1.01.2之间时，蒸汽驱采收率对采注比非常敏感，几乎是突变过程，这实际上是从水驱向蒸汽驱的过渡阶段；当采注比大于1.2之后，蒸汽驱可取得好效果，而且对采注比不敏感。,12/04/2004,42,三、成功蒸汽驱的操作条件,不同采注比下，油层压力、蒸汽带的变化情况,12/04/2004,43,三、成功蒸汽驱的操作条件,井底蒸汽干度 蒸汽干度越高，蒸汽驱采收率越高，开发效果也越好； 当蒸汽干度小于0.2时，采收率随蒸汽干度增加而增加，但总的开发效果很差，基本为水驱效果；当干度介于0.20.4之间时，采收率对蒸汽干度非常敏感，随干度增加直线上

24、升，这实际上是由水驱向蒸汽驱的过渡阶段；当蒸汽干度大于0.4之后，采收率对蒸汽干度基本上又不敏感了，且都能取得好效果。 要取得蒸汽驱好效果，井底蒸汽干度必须大于某一值（40）,12/04/2004,44,三、成功蒸汽驱的操作条件,油层压力 原油采收率和净产油量（产出油中扣除燃料油）均随油藏压力的增高而显著降低。低压区（26MPa）压力的变化对蒸汽驱开发效果的影响比高压区（614MPa）要大。只有当油层压力低于5MPa时才能取得较好的蒸汽驱效果。,12/04/2004,45,三、成功蒸汽驱的操作条件,油藏压力与采收率、净产油关系曲线,12/04/2004,46,三、成功蒸汽驱的操作条件,不同油藏

25、压力下蒸汽腔体积随时间变化曲线,12/04/2004,47,三、成功蒸汽驱的操作条件,蒸汽驱最佳操作条件 操作条件对汽驱效果影响非常大，只有在合理的操作条件下才能取得油藏条件应有的采收率，一旦操作条件不合理，采收率将成倍的降低。 所研究的操作条件对开发效果的影响幅度都很大，这就是说，任一个操作条件不合理，都会导致汽驱的失败。因此，要使蒸汽驱达到油藏条件应达到的汽驱采收率，必须同时满足以下四个汽驱操作条件： 注汽速率：1.6t/(dham) 采注比： 1.2 井底蒸汽干度：40% 油藏压力：5MPa,12/04/2004,48,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计思路 设计方法 设计步骤 设计实例 设计

26、中的注意事项,12/04/2004,49,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计思路：油藏的产能、注入能力来决定井网、井距 首先确定蒸汽驱过程中注入井和生产井的基本注入能力和产液能力。这可通过蒸汽驱的先导试验、吞吐的试采试注或油藏类比来确定。 根据注入能力和产液能力的比例关系，确定井网形式。如果注采能力接近，可采用五点法；如果注入能力接近产液能力的2倍，可采用反七点法；如果注入能力接近产液能力的3倍，则采用反九点法。 根据前两步确定的产液能力和井网形式、以及采注比的要求（一般取1.21.3），确定单井注汽速度。例如，若单井产液能力为50m3/d，则五点井网的单井注汽速度为42 m3/d，反七点井网的为8

27、5 m3/d，反九点井网的为125 m3/d。,12/04/2004,50,四、蒸汽驱最佳方案设计,根据单井注汽速度、油层厚度和注汽速率( 一般取1.61.8m3/(dham) 的要求，确定井组面积，由井组面积和井网形式即可确定井距。 根据单井注汽速度以及目前锅炉和隔热条件，判断是否能达到井底蒸汽干度大于40%的要求，以及在破裂压力以下能否达到这一注汽速度。如果条件能满足，则方案是合理的，否则不合理。,12/04/2004,51,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计方法,五点井网：,d 相邻生产井井距，m； ho 油层有效厚度，m； ql 平均单井最大产液能力，m3/d； qs 单井注汽速度，m3/(

28、dCWE)； RPI 采注比，其值范围在1.21.3。对油层较浅、净总厚度比 较大的油藏可取1.3，对油层较深、净总厚度比较小的油藏 可取1.2。 Qs 井组的单位油藏体积的注入速率，m3/(dham)。其值范围 在1.61.8。对油层较浅、净总厚度比较大的油藏可取 1.61.7，对油层较深、净总厚度比较小的油藏可取1.71.8。,12/04/2004,52,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计方法,七点井网：,九点井网：,12/04/2004,53,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计步骤 首先确定单井产液能力；然后将油层厚度、汽驱的最佳注汽速率和采注比代入公式，计算不同布井方式的井距和注汽速度； 最后判断

29、不同布井方式的注汽速度在油层破裂压力以下是否能达到，以及该速度下井底蒸汽干度是否能保证在40%以上? 如果这两条能满足要求，则该方案是合理的，否则该方案不合理，不能采用。 如果有几种方案是合理的，则采注井数比大的方案为最优方案，因为该方案的单井注汽速度大，热损失少；采油井点多，有利于较早达到设计的采注比。,12/04/2004,54,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计实例 实例1：美国克恩河油田米加试验区 油藏为块状油藏 埋深约300m 油层厚度25m 地层温度下脱气油粘度7000mPas 单井排液量52m3/d,12/04/2004,55,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计实例 实例1：美国克恩河油田米

30、加试验区 根据油层埋深和美国热采工艺技术判断，在单井注汽速度40m3/d，井口蒸汽干度80%的条件下，完全可保证井底蒸汽干度在40%以上，所以反五点井网方案是合理的。但是，如果该油藏有更高的注入能力，反七点井网或反九点井网也是合理的并且可能是最优的方案。 该试验区实际实施的蒸汽驱方案: 生产井距为100m的反五点井网， 单井注汽速度平均40m3/d， 单井排液约52 m3/d， 采注比1.3， 该试验于1969年9月开始蒸汽驱，1974年4月在瞬时油汽比达0.10时结束蒸汽驱，采收率达56%55%）。,12/04/2004,56,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计实例 实例2：印尼Duri油田 互层

31、状油藏 埋深100250m 油层厚度35m，孔隙度34，渗透率200300010-3m2 地层温度下脱气油粘度200mPa.s左右 一次采油采出程度8OOIP，油层压力降至1.01.4MPa 单井排液能力大于130m3/d,12/04/2004,57,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计实例 实例2：印尼Duri油田 根据油藏条件和先导试验，三种布井方式下的注入速度和井底蒸汽干度都能达到要求，所以三种方案都是合理方案。生产井距121m的反九点井网为最优方案。 该油田实际实施的蒸汽驱方案: 初期4个区块采用井距135m的反七点井网（井网密度为1.57ha/井）， 实施中发现有些井组的产能与设计的注入速度

32、不相匹配 实际上如果采用122m井距的七点井网，单井注汽速率217m3/d， 对新区又重新进行了优化设计，采用了生产井距125m的反九点井网（井网密度为1.57ha/井）；注汽速度330m3/d，采注比1.2,12/04/2004,58,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计实例 实例3：辽河油田高3块 厚层块状油藏 埋深15001600m 油层厚度63.7m，孔隙度24 目前油层压力降至2.04.0MPa 单井排液能力不确定,生产井的排液能力越大，或者说油藏 的供液能力较强，那么，高三块蒸汽 驱就可以采用较大的井距；,12/04/2004,59,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计中的注意事项 以上的设计方法

33、只是给出最佳方案的一般原则，包括井网形式、井距、注汽速度和产液能力等，是对蒸汽驱方案设计的主要方面的宏观控制。 在具体井组或区块的蒸汽驱方案设计时，还需要采用数值模拟和油藏工程方法进行方案设计中其他内容的研究，如多方案的指标对比以及推荐方案的配产配注和指标预测等。 对于具体油藏的蒸汽驱方案设计，在上述设计思路和设计方法的基础上，还需要注意以下几方面： 一是转驱时机； 二是油藏的特殊性； 三是注汽井和采油井的射孔方式,12/04/2004,60,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计中的注意事项 转驱时机 对于埋藏较深的油藏（一般在800m以上），由于原始油层压力较高，不能直接进行蒸汽驱开发，蒸汽吞吐就成

34、为降低油层压力、预热油层的主要手段。 但吞吐期不可过长，否则就会使总开发效益变差。 一是本来可以用蒸汽驱方式采出的油，又花费大量的资金和时间用吞吐方式把它采出； 二是吞吐轮次越多，油井的套管损坏率越大，这样必然使蒸汽驱阶段因完善井网而增大钻井投资。 因此，对一个适合蒸汽驱的油藏，应尽量缩短吞吐生产时间。对于吞吐生产的设计，也应从尽快为蒸汽驱的降压和实现热连通的角度进行考虑。,12/04/2004,61,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计中的注意事项 油藏的特殊性：油藏倾角较大（超过20o）、边底水能量较大、埋藏较深、带有气顶等 对于地层倾角较大的油藏，一般优先采用线性驱动方式而不采用面积井网。若采用

35、面积井网，则主要是考虑注入井在井组中的位置及注汽条件。 对于边底水能量较充足的油藏，边底水侵入造成油藏压力降不下来是主要考虑的因素。对于这样的油藏，采用边部排水的做法是比较现实的。 埋藏较深的油藏（一般指超过1400m），为提高井底蒸汽干度，可以采用变速注汽法，前期高速注入，减少井筒热损失，以便尽快在注入井周围形成汽腔，然后再降低注汽速度。 气顶油藏比较复杂，目前所见到的方法是尽量利用隔层或避射一定的厚度,12/04/2004,62,四、蒸汽驱最佳方案设计,设计中的注意事项 射孔方式 注汽井的射孔方式对蒸汽的纵向分布有一定影响。 对于厚层块状油藏，一般注气井在油层底部射孔，且射孔厚度要低于油层

36、厚度的1/2。这对于减缓蒸汽在油层中的超覆有一定作用。 对于层状油藏，一般要考虑射开厚度和限流射孔两个问题。单层厚度大于5m的油层可射开下部的1/2，小于5m的油层可射开下部的2/3。高渗透层采用低孔密，低渗透层采用高孔密。,12/04/2004,63,五、蒸汽驱油藏管理,油藏管理包括油藏开发过程中的所有活动，包括开发规划、钻井、开采、项目的实施与管理、动态监测、修井作业等等。 只是涉及到开发过程中的动态监测、跟踪分析以及为改善开发效果而进行的措施和调整， 油藏管理的目的是充分利用现有技术，达到最好的开发效果和经济效益。,12/04/2004,64,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱动态监测 跟踪研究

37、 方案调整 蒸汽驱开发效果评价,12/04/2004,65,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱动态监测 蒸汽驱动态监测是分析蒸汽驱效果及进行蒸汽驱调整的基础。一般监测数据有五项来源，即注汽井、生产井、观察井、取心井及套管气收集系统。,12/04/2004,66,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱动态监测注汽井监测 注汽井的监测主要用来确保注入剖面和注热速度与设计的一致，同时为评价蒸汽驱效果提供物质平衡和能量平衡的计算参数。监测内容包括： 井口及井底蒸汽干度、注汽速度测量； 注汽压力与温度测量； 注入剖面测试； 井间示踪剂测试。 如果蒸汽分配系统内蒸汽干度和注汽速度较为稳定，则监测频率可以一个月一次，甚至半年一

38、次。 示踪剂测试是判别油藏注入层段非均质性的一个重要手段。理想的蒸汽示踪剂包括水相示踪剂和多相示踪剂。水相示踪剂有溴化物、氯化物和碘盐。多相示踪剂有乙醇、醚及异巳醇。监测频率可根据实际需要确定。,12/04/2004,67,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱动态监测生产井监测 生产井的监测可确定产液响应及蒸汽突破时间。监测内容包括： 产液量、产油量、含水率； 出油温度； 套管压力；产出流体分析； 泵的工作状况 产液量、产油量、含水率是蒸汽驱开采中最重要的测量内容，务必要准确。产液量一般都采用计量器来测量，产油量则通过含水化验来计算。为减少误差，要采用每口井连续计量48小时的产液量，监测频率可减少到每周

39、一次。 产出流体的分析可每季度进行一次。出油温度、套管压力可每周测量一次。 泵的工作状况可采用示功图分析方法来获得，频率每月一次,12/04/2004,68,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱动态监测观察井监测 观察井主要用于温度监视和压力监视，以了解油藏加热速度和蒸汽带扩展情况。也可进行气、油饱和度的测试。 温度观察井不射孔，油层温度一般用接触式温度传感器测量，频率每月一次； 压力观察井在注采对应层位中部射孔，油藏静压采用压力传感器测量，频率每月一次 利用脉冲中子捕获测井（PNC）可识别蒸汽驱油层中的气相饱和度。用C/O测井可计算出油饱和度。频率每年一次。 观察井测井可提供油层温度和气/液饱和度等信

40、息。通过这些信息，可了解： 油藏加热速度 蒸汽带的形成、蒸汽带的压力和驱扫效率 油藏的非均质性 采油机理的识别等,12/04/2004,69,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱动态监测取心井监测 蒸汽驱前的岩心数据，可用来确定油层物性、初始流体饱和度和初始石油储量； 蒸汽驱后的岩心，则可用于评价蒸汽驱的效果及蒸汽驱的相对成熟度，估算蒸汽驱的采收率； 由于取心过程是非常复杂的，因此在取心井位置、取心井段及取心方法的选择、岩心处理和岩心分析方法等诸多环节要格外慎重，以尽量真实地掌握数据。,12/04/2004,70,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱动态监测跟踪研究 跟踪研究的程序 蒸汽驱过程中的跟踪研究，是蒸汽

41、驱油藏管理的一个重要部分，主要包括： 数据资料分析 油藏模拟与优化 首先建立一个能代表蒸汽驱开始前油藏状况的油藏模型。一般利用该模型来进行蒸汽驱方案设计及方案的动态预测。,12/04/2004,71,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱动态监测跟踪研究 跟踪研究的程序 根据方案实施效果（包括生产动态、油藏温度、压力的变化等监测数据）与方案预测之间的差异，分析研究基础模型是否符合油藏实际，如果有不符之处，应根据动态作出修正，然后做各种方案预测，从而发现实施中存在的问题，确定应采取的措施，必要时提出调整方案。 调整措施实施之后，再回到数据收集和措施优化阶段。监测与调整循环往复，贯穿整个项目的全过程。 可以看

42、出，蒸汽驱的跟踪研究，基本上是以油藏模型和监测数据为基础，以油藏工程分析和数值模拟为手段，不断优化开发进程的一个过程。实践表明，这种做法是保证蒸汽驱过程向着好的方向发展的一项必不可少的工作。,12/04/2004,72,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱动态监测跟踪研究 跟踪研究的内容 跟踪数值模拟研究 基础地质模型的建立：对先导试验区来讲，可建立全试验区的地质模型。考虑到试验井组的非封闭性，还要外扩一个井距。建模的油藏参数主要来自井点的测井解释结果，纵向上的分层是依据油层组划分结果，可适当合并。 转驱前的历史拟合：历史拟合的主要目的是进一步确定模型的油藏参数。历史拟合所修正的参数有：油层渗透率、孔隙

43、度、含油饱和度、相对渗透率、综合压缩系数及流体粘度等。 蒸汽驱过程中的跟踪拟合与调整措施优化：跟踪拟合的目的是根据试验动态进一步验证和修正历史拟合中所确定的参数。由于蒸汽驱与蒸汽吞吐的开采机理不同，蒸汽驱注采井之间的连通状况、所处的沉积相带对蒸汽驱过程将起重要作用，因此，在跟踪拟合时要给予特别注意。这时可能需要修正模型中的有关油藏参数。 根据跟踪拟合中发现的问题以及可能的改进策略，提出各种改进方案，并对每个方案进行预测。把预测效果好、便于实施的方案作为下步的实施方案。与此同时，提出为保证方案的实现而要采取的切实可行的措施。,12/04/2004,73,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱动态监测跟踪研究

44、 跟踪研究的内容 生产动态分析。 生产动态分析一般是利用油藏工程和采油工程经验，分析油井产液、产油及动液面的变化是否正常，如果发生异常，要找出原因并加以解决。,12/04/2004,74,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱动态监测方案调整 由于蒸汽驱方案设计时资料有限，对油藏的了解还不一定全面，还可能有没预见到的因素存在，因此，没有任何调整的方案是不存在的。 一般是根据实际情况进行不同程度的调整，以取得最好的开发效果。 需要解决局部的特殊问题 新技术的应用 为使项目达到最佳，有许多调整蒸汽驱动态的方法： 降低蒸汽干度和/或减小注汽速度； 蒸汽驱后转水驱 钻加密井 修井作业 剖面调整,12/04/200

45、4,75,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱效果评价 方案设计评价 开发效果评价,12/04/2004,76,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱效果评价 方案设计评价：蒸汽驱方案是否科学合理是决定蒸汽驱能否取得成功的决定性因素。 油藏是否适合蒸汽驱：根据汽驱先导试验对油藏的认识，重新用筛选标准和预测公式进行评价，以进一步落实蒸汽驱的可行性。 汽驱方案设计能否同时满足汽驱的四个操作条件： 注汽速度1.6 m3/（dham） 采注比1.2 井底蒸汽干度40 油藏压力5MPa,12/04/2004,77,五、蒸汽驱油藏管理,蒸汽驱效果评价 开发效果评价 生产动态分析 物质平衡分析 热利用率分析 驱替效果分析,12/

46、04/2004,78,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,杜66断块的井位图,12/04/2004,79,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,试验区杜I6II4层位的主要油藏参数,12/04/2004,80,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,蒸汽驱试验油藏条件评价,12/04/2004,81,蒸汽驱前的开发概况 1986年投入吞吐开发，1991年9月转汽驱。 蒸汽吞吐阶段：平均吞吐3周期，共注汽4.4104t ，采油5.2104t ，阶段采出程度21.4%，阶段油汽比1.2. 蒸汽驱方案设计 4个注采井距为100m的五点井组，单井注汽速度120t/d，井底蒸汽干度60%，采注比1.3。采出程度21.5%

47、，油汽比0.22。 实施情况 1991年9月开始汽驱，汽驱至1997年9月，汽驱6年，共注汽57.6104t ，采液45.5104t ，采油10.5104t ，采注比0.79，油汽比0.18，采出程度43.0%。,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,12/04/2004,82,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,试验大致可分两个阶段： 第一阶段：1991.91994.4 该阶段注汽33.8104t ，采液28.0104t ，采油4.94104t ，采注比0.83，油汽比0.15。该阶段平均单井注汽速度86.7t/d，单井产液71.8t/d，单井产油12.7t/d。 第二阶段：1994.51997.9

48、间歇注汽阶段 该阶段注汽23.8104t ，采液17.5104t ，采油5.56104t ，采注比0.74，油汽比0.23。该阶段平均单井注汽速度47.7t/d，单井产液35.0t/d，单井产油11.1t/d。,蒸汽驱开发效果评价实例,12/04/2004,83,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,汽驱情况分析 井网设计不够合理。 在设计的五点井网，注汽速度120t/d，采注比1.3的条件下，则要求单井排液速度必须达到156t/d。油井没有这么大的产能(实际只有72t/d，考虑到采油工艺的不完，最大产能估计也只有8090t/d左右)，必然会使汽驱变为热水驱。 事实上，如果将试验井网改为70m井距的

49、九点井网就可能实现汽驱了，这时单井注120t/d，单井产液52t/d，即可满足汽驱操作四个条件。如果按实际产能70t/d，注汽速度160t/d考虑，则120m井距的九点井网为最优井网。 实施中注汽速度太低，第一阶段平均注汽速度87t/d，第二阶段只有48t/d，这样的注汽速度在当时的隔热技术，1000m井深条件下，井底干度达不到40%以上，所以实际为热水驱。,蒸汽驱开发效果评价实例,12/04/2004,84,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,第一阶段,第三阶段,第二阶段,试验区蒸汽驱过程中油层压力变化曲线,12/04/2004,85,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,试验区蒸汽驱生产动态曲线,1

50、2/04/2004,86,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,杜163试验区井位图,12/04/2004,87,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,46-35井在试验区转汽驱前后吞吐动态曲线,12/04/2004,88,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,简化的蒸汽驱模型,12/04/2004,89,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,在这个两相带模型中：,被驱替的油量：,被驱替的水量：,被驱替的总流体量：,B地层体积系数，m3/m3； S流体饱和度，小数； V1蒸汽带体积，m3； WS注入的蒸汽量，m3（CWE）。,12/04/2004,90,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,蒸汽驱物质平衡方程 假设条件：

51、初始气体饱和度为零 每个相带中的流体饱和度和流体性质不变 两个相带中的孔隙度是相同的 流入油藏的流体为零 注入的蒸汽都留于油藏内 由于BO=BW=1且BS1，而任何相带中的流体饱和度之和为1，上述方程可简化为：,12/04/2004,91,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,蒸汽驱物质平衡方程 包括孔隙体积压缩系数影响的物质平衡方程为： 在物质平衡的计算过程中，首先要知道蒸汽带的体积。蒸汽带体积的计算可用Myhill和Stegemeier方法。,Cp孔隙体积压缩系数，1/MPa； Pe净有效压力，MPa； Vt总的油藏体积，m3。,Vs蒸汽带的体积，m3； Ho平均注热速率，kJ/d； T 注热时

52、间，d； Ehs油层的热效率，小数； Ms蒸汽带的体积热容，kJ/（m3d）； Ts蒸汽带的温度，； Tr初始油藏温度，。,12/04/2004,92,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,试验区计算流体外溢量时的油藏参数,12/04/2004,93,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,蒸汽驱物质平衡方程 计算结果 被驱替的油量： 87 103t 被驱替的水量： 391 103t 外溢的油量：87 103t - 66 103t = 21 103t 外溢的水量：391 103t - 272 103t = 119 103t 外溢的液量：21 103t +119 103t = 140 103t,12/04/2

53、004,94,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,齐40蒸汽驱试验跟踪研究,12/04/2004,95,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,试验区流体外溢量统计结果表,齐40蒸汽驱试验跟踪研究,12/04/2004,96,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,热平衡的计算式 Qt = Qs + Qh +Qi Qi = Qp + Qo +Ql Qp:,热利用率的分析：热利用率是指加热油藏的热量与净注入热量（即注入油藏热量产出热量）之比。,Qt总注入热量； Qs地面管线的热损失 Qi注入到油藏中的热量Qo加热油层的热量； Ql 向顶底盖层的热损失Qp产出流体带走的热量,Cw水的比热，kJ/（kg）； Co油的比

54、热，kJ/（kg）； No产油量，kg； Nw产水量，kg； Tp井底产液温度，； Ti油藏温度，。,12/04/2004,97,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,热平衡的计算式 油层热效率 应用Myhill and Stegemeier 方法,K上、下盖层的热传导率，kJ/（m）； C上、下盖层的体积热容，kJ/（m3）； 上、下盖层的热扩散系数，m2/d； Xs注入蒸汽的井底干度，小数； hfg注入蒸汽温度下的蒸汽潜热，kJ/kg； Cw水的比热，kJ/（kg）； T注入蒸汽温度与油藏温度之差，。,12/04/2004,98,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,热平衡的计算结果 Qt: 100%

55、 (915 109KJ) Qs: 3% Qh: 23% Qp: 8% Ql: 30% Qo: 35%,12/04/2004,99,五、蒸汽驱油藏管理效果评价实例,驱替效率分析 根据数值模拟研究结果和实际测试资料，汽驱三年多，杜163试验区汽驱的平面波及系数为50，纵向上波及系数为50。蒸汽驱的体积波及系数为25。杜163试验区的主要吸汽层是上部油层的杜I69。由于杜163试验区油层的非均质性比较严重，其体积波及系数是比较低的，其驱替效率是比较差的 小结 由于采注比低，蒸汽干度低，热效率低及流体外溢等因素的影响，该试验区的汽驱效果并不是很理想。 杜163试验区不封闭井组的汽驱存在着流体外溢。在汽

56、驱过程中，外溢的油量达到2.1104t，占实际产量的29%。如果外溢油量作为汽驱产量考虑，则其汽驱油汽比可达0.19。 需优选合理的井网、井距及其开发系统，汽驱中，严格按注入高干度蒸汽，高速排液(采注比大于1.2)加强科学管理，汽驱开采是可行的。,12/04/2004,100,六、蒸汽驱开发实例,实例1：美国Kern River油田 实例2：辽河齐40汽驱先导试验,12/04/2004,101,KERN RIVER FIELD,六、蒸汽驱开发实例实例1,12/04/2004,102,JPM/DSM4 J9800209,6,Reservoir Properties,900,900,90,90,5

57、0,50,13,13,4500,4500,31,31,2000,2000,45,45,60,60,3,3,homocline,homocline,Pleistocene,Pleistocene,Well Depth (ft),Well Depth (ft),Reservoir Temperature (F),Reservoir Temperature (F),Reservoir Pressure (,Reservoir Pressure (,psia,psia,),),Oil Gravity (API),Oil Gravity (API),Oil Viscosity (,Oil Viscosi

58、ty (,cp,cp, 90, 90,F),F),Porosity (%),Porosity (%),Permeability (,Permeability (,md,md,),),Pre-Flood So (%),Pre-Flood So (%),Net Sand Thickness (ft),Net Sand Thickness (ft),# of Sands,# of Sands,Structure,Structure,Geologic Age,Geologic Age,400 - 1000,400 - 1000,80 - 95,80 - 95,40 - 100,40 - 100,10

59、- 15,10 - 15,500 - 30,000,500 - 30,000,25 - 36,25 - 36,1000 - 5000,1000 - 5000,0 - 65,0 - 65,30 - 250,30 - 250,1 - 8,1 - 8,Pliocene - recent,Pliocene - recent,Average,Range,o,o,.5,.5,六、蒸汽驱开发实例实例1,12/04/2004,103,JPM/DSM4 J9800209,7,Production History,六、蒸汽驱开发实例实例1,12/04/2004,104,Kern River 发展史,一次采油 井底加热器 蒸汽吞吐 蒸汽驱 面积驱：自下而上 5 Acre, 2.5 Acre, 1.25 Acre 5 spots 热管理,六、蒸汽驱开发实例实例1,12/04/2004,105,12/04/200