稠油及高凝油开采
辽河油田稠油开采技术(2010.2.21)
钻采工艺研究院
（5）获奖及荣誉
获省部级科技进步奖31项，其中《辽河油田中深层稠油
提高采收率技术研究与应用》获中油集团技术创新特等奖； 市局级科技进步奖137项；获国家专利165项，其中发明专利 9项。2003年被中国石油集团公司授予“科技创新”单位。
第三部分
辽河油田稠油开采工艺技术
稠油开采配套工艺技术
169 402
250
全院在职员工பைடு நூலகம்计：882人
全院技术干部总计：702人
钻采工艺研究院
钻采工艺研究院
采 油 工 艺 研 究 所
井 下 工 具 研 究 所
矿 场 机 械 研 究 所
油 田 化 学 技 术 研 究 所
仪 器 仪 表 研 究 所
油 井 防 砂 中 心
海 洋 工 程 研 究 所
钻 井 工 程 设 计 中 心
辽河油田公司产品质量检验站 钻采机械质量检测室
辽 宁 省 级 井 下 工 具 检 测 室
1999
全国执法 (1994)
辽 宁 省 级 抽 油 泵 检 测 中 心
1999
辽 宁 省 级 橡 胶 检 测 室
1999
电 子 压 力 计 检 定 中 心
2003
1992
稠油油藏开采技术ppt课件
16
中途日落油田Potter试验区（27USL井区）
23
根据辽河油田的资料，若采用φ177.8mm套 管、φ114.3mm隔热油管，则环空有水时，井筒 总传热2028W/m2℃,环空注入氮气、无水时， 井筒总传热系数为10W/m2℃,即井筒热损失将降 低12倍。
在新疆九6区J11油藏，注氮气后平均周期产 油580t，比上个周期提高218t，周期生产293d， 生产时间延长了51d。与纯蒸汽吞吐的井相比，在 相同条件下，注氮井平均周期产量达到1026t，周 期生产天数293d，油汽比0.45，回采水率104％， 而单纯注蒸汽井平均周期产油238t，周期生产天 数81d，油汽比0.11，回采水率474.％。这相当于 注氮气使蒸汽吞吐地层弹性能量增加0.66倍。
27
2、电动潜油泵举升稠油
电动潜油泵(ESPs) 耐温达149℃,泵效4470%, 免修期一般为1419个月。优点是具有处理大流量 的能力,排量一般在164100m3/d；下井深度可达 4500m。缺点是耐温问题限制了下泵深度；不适 用于低产井、高含气井、出砂井和结垢井等。
通过改进, 对于开采稠油,应选用大型马达和 泵,并可调泵级。利用修改的数据设计泵级以处理 高粘度的研究非常成功;现在在委内瑞拉Orinoco 稠油区用电潜泵每天产油400m3以上,并且设备工Hale Waihona Puke 作期平均在14个月以上。12
二、稠油开采新工艺新技术
（一）稠油热采工艺技术
第十章 稠油与高凝油开采技术1
活性剂溶液，使原油以微小油珠分散在活性水中形成水 包油乳状液或水包油型粗分散体系，同时活性剂溶液在 油管壁和抽油杆柱表面形成一层活性水膜，起到乳化降 粘和润湿降阻的作用。
主要设计参数：活性剂溶液的浓度、井下掺液器深 度、化学剂掺入量、井口的掺入温度和压力。
Xi’an Shiyou University
High-solidifying Point Crude Oil
第一节
稠油与高凝油开采特征
二、高凝油的开采特征
高凝油high-solidifying point crude oil ：蜡含量高、凝固点高的原油。
凝固点：在一定条件下原油失去流动性时的最高温度。
目前对高凝油尚无统一的划分标准。若将凝固点大于40℃，含蜡量 超过35%的原油定为高凝油，则只有辽河沈阳油田、河南魏岗油田、大 港枣园油田属高凝油田，已探明还未动用的储量约 3 亿吨。 当前，沈阳 油田是我国最大的高凝油生产基地，代表我国高凝油的开采水平。 我国高凝油油藏一般埋藏较深，在油藏温度和压力条件下具有较好 的流动性，使原油可以从油层流入井筒。因此，高凝油开采的关键在于 提高井筒中流体的温度。 Xi’an Shiyou University
Chapter 10 第一节
稠油与高凝油开采特征
Production Characteristic of Viscous Oil and High-solidifying Point Crude Oil
2. 稠油的分类标准
1981年联合国训练署推荐的分类标准
oAPI=141.5/γ －131.5 o
中国稠油分类标准
油藏温度下ห้องสมุดไป่ตู้脱气油粘度 油藏条件下 原油粘度 Xi’an Shiyou University
稠油和高凝油开发技术
稠油和高凝油开发技术发布:石油博客 | 发布时间: 2007年12月1日《加入石油杂志》1 常规地质评价技术通过精细油藏描述研究,建立了稠油、高凝油油藏的地质模型。
首先建立了地层模型、构造模型、沉积模型和储层模型,然后采用储层及其属性参数三维预测技术、油藏建模技术和数值模拟技术,以静态模型为基础,建立了预测模型。
该模型不仅利用了资料控制点的实测数据,而且保障控制点间的内插外推值的精确度,在一定范围内对无资料点具有预测能力。
针对高凝油主要在潜山储层富集的特点,对潜山储层油藏进行了精细描述,利用地层研究技术、构造及断裂系统研究技术、井点储层描述技术、储集岩空间分布预测技术、构造裂缝空间分布预测技术和裂缝性油藏储层建模技术等对潜山储层进行了研究,利用确定性建模或随机模拟的方法,根据实际的区域地质背景、构造发育特征、岩心资料、野外露头资料、测井及动态测试等资料建立了裂缝型储层三维属性模型。
2 蒸汽吞吐注汽参数优化技术根据地质特点,应用产量特征趋势分析法及数值模拟研究方法,对影响吞吐效果的注汽强度、注汽压力、注汽速度及焖井时间等参数进行了优化。
尤其是对高轮次吞吐注汽参数的优化,解决了吞吐进入高周期后油汽比低的问题。
对吞吐8 周期以上的近800 井次实施优化,平均单井周期可以节约注汽量200 m3 ,周期油汽比提高0105 。
3 蒸汽驱开发技术经过多年的研究与试验,基本上形成了适合辽河油区中深层稠油油藏的蒸汽驱技术,并通过曙12725块和齐40 块的蒸汽驱试验的应用而得到进一步的发展和完善。
4 分层和选层注汽技术针对多油组互层状油藏吸汽不均、油层纵向动用差的问题,广泛采用了分层注汽及调剖工艺技术,包括:(1) 封隔器分层、选层注汽技术用封隔器封堵高吸汽层,动用吸汽差层或不吸汽的油层。
相继又开发出滑套式分层、选层注汽技术,一次可实现两层分注或多层选注,有效地提高了油层动用程度。
(2) 机械投球选注技术堵塞高吸汽层射孔孔眼,实现选择性注汽。
复杂条件下的开采技术
第6 部分复杂条件下的开采技术稠油及高凝油开采技术一、稠油几高凝油的开采特征1.稠油和重油的区分稠油是以其粘度高低作为分类标准，而原油粘度的的高低取决于原油中胶质、沥青质及含蜡量的多少；重油则是以原油密度的大小进行分类，而原油密度的大小往往取决于其金属、机械混合物及硫含量的多少。
2.稠油的特点（1）粘度高、密度大、流动性差。
它不仅增加了开采难度和成本，而且使油田的最终采收率非常低。
稠油开采的关键是提高其在油层、井筒和集输管线中的流动能力。
（2）稠油的粘度对温度敏感。
随着稠油温度的降低，其粘度显著增加（3）稠油中轻质组分含量低，而胶质、沥青质含量高。
3.井筒降粘开采技术1）井筒化学降粘技术是指通过向井筒流体中掺入化学药剂，从而使流体粘度降低的开采稠油及高凝油的技术。
2）井筒热力降粘技术是利用高凝油、稠油的流动性对温度敏感这一特点，通过提高井筒流体的温度，使井筒流体粘度降低的工艺技术。
提高采收率的油层热处理及微生物采油技术简介一、热处理油层采油法1.热处理油层采油法是指利用热能加热油藏，降低原油粘度，将原油从地下采出的一种方法。
2. 热处理油层采油法的基本原理：通过加热使原油粘度大大降低，改善流度比，提高波及系数；热力学能还会使原油膨胀，增加原油从油藏排出的动力；此外，热力学能对原油有蒸发甚至蒸馏的作用，蒸馏出的轻质馏分和前面较冷的地层接触时会凝析下来，在前沿形成一混相带，从而具有某种混相作用。
3.热处理油层采油包括蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层三种常规方法1）蒸汽吞吐采油过程可以分为三个阶段，即注汽阶段(吞蒸汽)、关井阶段(焖井)和回采阶段(吐蒸汽)。
2）蒸汽吞吐机理：（1）原油降粘（2）地层能量增加（3）井筒附近地层堵塞清除（4）相渗透率与润湿性改变．3）蒸汽驱采油机理（1）降粘作用（2）热膨胀作用（3）蒸汽蒸馏作用(汽提)（4）溶解气驱作用（5）溶剂抽提作用(油相混相作用、溶剂萃取作用)（6）重力分离作用（7）高温对相对渗透率的影响4）火烧油层分为正向燃烧和反向燃烧正向燃烧由于注入的仅仅是空气或氧气而无水，因此又称干式燃烧法反向燃烧法是空气从准备成为生产井的井中注入并点燃油层，燃烧很短距离后，停止注入空气，而转为向相应的注入井注空气，而最初的点火井变为生产井1）反向燃烧的缺点(1)燃烧的是相对较轻的原油馏分，而不是正向燃烧的重质组分：(2)需要大量的氧气(大约为正向的两倍)；(3)原油在注入井易于自燃，难于进行反向燃烧。
稠油热采技术探析或者浅谈稠油热采技术
稠油热采技术探析或者浅谈稠油热采技术摘要：依据稠油油田的特点，采取加热的方式，降低稠油的粘度，提高油流的温度，满足稠油油藏开发的条件。
热力采油技术措施是针对稠油油藏的最佳开采技术措施，经过油田生产的实践研究，采取注蒸汽开采，蒸汽吞吐采油等方式，提高稠油油藏的采收率。
关键词：稠油热采；工艺技术；探讨前言稠油热采工艺技术的应用，解决稠油油藏开发的技术难题，达到稠油开采的技术要求。
稠油热采可以将热的流体注入到地层中，提高稠油的温度，降低了稠油的粘度，达到开采的条件。
也可以在油层内燃烧，形成一个燃烧带，而提高油层的温度，实现对稠油的开发。
为了满足油田生产节能降耗的技术要求，因此，稠油开采过程中，优先采取注入热流体的方式，达到预期的开采效率。
1稠油热采概述稠油具有高粘度和高凝固点，给油田开发带来一定的难度。
采取化学降粘开采技术措施，应用化学药剂的作用，降低了油流的粘度，同时也会导致油流的化学变化，影响到原油的品质，因此，在优选稠油开采技术措施时，选择最佳热采技术措施，进行蒸汽驱、蒸汽吞吐等采油方式，并不断研究热力采油配套技术措施，节约稠油开发的成本，才能达到预期的开采效率。
2稠油的基本特点2.1稠油中胶质与沥青含量比较高，轻质馏分含量少稠油含有比例极高的胶质组分及沥青，轻质馏分比较少，稠油的黏度和密度在其中胶质组分及沥青质的成分增长的同时也会随之增加。
由此可见，黏度高并且密度高是稠油比较突出的特征，稠油的密度越大，其黏度越高。
2.2稠油对温度非常敏感稠油的黏度随着温度的增长反而降低。
在ASTM黏度-温度坐标图上做出的黏度-温度曲线，大部分稠油油田的降黏曲线均显现出斜直线状，这也验证了稠油对温度敏感性的一致性。
2.3稠油中含蜡量低。
2.4同一油藏原油性质差异较大。
3稠油热采技术的现状针对稠油对温度极其敏感这一特征，热力采油成为当前稠油开采的主要开采体系。
热力采油能够提升油层的温度，稠油的黏度和流动阻力得到了降低，增加稠油的流动性，实现降黏效果，从而使稠油的采收率变高。
稠油油藏热采开采方式
渤海油田的注多元热流体吞吐采油
• ２ 增能保压 • 多元热流体中的气体一方面可降低蒸汽的分压， 提高蒸汽的干度；另一方面可形成微小气泡，吸 附在孔隙中，增大了蒸汽主流线上的流动阻力， 迫使蒸汽波及未波及区域。与注蒸汽相比，注热 多元热流体可明显增大加热腔体积。同时该气体 可在油藏上部捕集，能有效抑制蒸汽携带热量向 上渗透，减缓热损失，同时上部气体还具有明显 的增压和向下驱替作用，利于将更多的加热稠油 驱替至生产井采出。
2在各种不同的油田地质埋藏条件下热采方法通常都可得到较高的原油采收稠油油藏热采开采方式简介火烧油层注蒸汽用电化学等的方法使油层温度达到原油燃点并向油层注入空气或氧气使油层稠油持续燃烧这就是火烧油层蒸汽吞吐蒸汽驱蒸汽吞吐就是先向油井注入一定量的蒸汽关井一段时间待蒸汽的热能向油层扩散后再开井生产的一种开采重油的增产方法蒸汽驱采油是稠油油藏经过蒸汽吞吐采油之后为进一步提高采收率而采取的一项热采方法常规稠油油藏热采开采方式简介电磁加热
而采取的一项热采方法
稠油油藏热采开采方式简介 (新兴) 电磁加热： 通过电磁激发器发出的电磁波对有限范围
的原油加热，达到原油降粘，接触井底阻 塞的目的。
热化学：
通过向油井中注入化学热剂， 经过焖井以达到降低原油粘度 的开采方式
常规热力采油法
1.蒸汽吞吐
特点：
注蒸汽和采油是在同一口井完成的。一个周期 包括三个过程： 1）注蒸汽（10～15天） 提供能量 2）焖井 （3～5天） 释放能量 3）开井生产（至降到经济极限产量为止）
蒸汽吞吐和蒸汽驱的关系
⑴蒸汽吞吐采出一定原油后，地层压力降低，能 进一步发挥蒸汽的膨胀作用，为蒸汽驱做准备； ⑵蒸汽吞吐属于衰竭式开采，能解除井附近的堵 塞，为蒸汽驱创造有利的油藏条件； ⑶蒸汽吞吐转化为蒸汽驱具备一定的条件和时机。
稠油与高凝油开采技术
概述：储量大；稀油储量减少；短时间内， 液体碳氢化合物作为燃料和化工原料的独特 优点是其它能源无法替代的。
一、稠油及高凝油开采特征 （一）稠油的基本特点 １、稠油的分类标准
1
国际标准： 联合国训练署于1981年2月在加拿大召开了关于
重油和沥青砂的标准： (1)重油是指在原始油藏温度下，脱气油粘度为 100 ～ 10000mPa.s 或 在 15.6℃(60℉) 及 1 个 大 气 压 条件下密度为934～1000kg/m3。 (2)沥青砂是指在原始油藏温度下，脱气油粘度大 于10000mPa.s或在15.6℃(60℉) 及1个大气压条 件下密度大于1000kg/m3。
7
(6)稠油中的金属含量较低 中国陆相稠油与国外海相稠油相比，稠油中镍、
钒、铁及铜等金属元素含量很低。特别是钒含量 仅为国外稠油的1/200～1/400，这是中国稠油粘 度较高，而密度较小的重要原因之一。 (7)稠油凝固点较低
大多数稠油油藏属于次生油藏，由于石蜡的大 量脱损，以及前部氧化作用强烈，因此，稠油性 质表现为胶质沥青含量高、含蜡量及凝固点低的 特点 .
对密度大于0.95的原油； 超稠油：将粘度大于5×104 mPa·s，且相对密度
大于0.98的原油或称为天然沥青。
3
表8-1 中国稠油分类标准
稠油分类
主要指标
辅助指标
名称
级 别 粘度m Pa.s
相对密度 （20℃）
Iห้องสมุดไป่ตู้
50* （ 或 100 ） ～ 10000
>0.92
普通稠油
I1 亚 类 I2
50*～100* 100*～10000
硫量都比较低，一般小于0.8％。河南油田稠油中 含硫量仅为０.8%～０.38%，远低于国外含硫量。 (5)稠油中含蜡量低
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20世纪20 年代
改变岩石的润湿性，改变油水 界面的粘度，但产生超低的油 水驱替液界面张力是主要原因
之一。
研究较早，50年代美国和苏联 相继进行了试验，70年代后达
到了高峰。
20世纪20 年代
利用微生物对原油中的沥青质 从1926年开始研究，到80年代， 等重质组分进行降解，降低原 美国和前苏联进入矿场试验阶 油粘度，提高油藏采收率。 段，进入90年代驱如成熟，很
(需热采）稠油储量17.8×108t，只占0.08%。
4
前言
7%
稠油 稀油
93%
至2004年，中国累计探明石油地质储量248.44亿吨
需要热采的稠油储量17.8×108t，占中国石油总探明储量的
7%
5
前言
中国稠油油田资源量对比
0.43,
2.63, 15%
2%
4.41, 25%
胜利
辽河
新疆
10.3, 58%
陈家庄油田陈379～陈7-39井Ng下油藏剖面图（南东-北西向）
12-1 12-2 13-2
2211--12 21-3 23
42 43
13-1 14
22
12-2
21-1
32
31 41
剖面位置示意图
12-1
21-2 21-3 23
42
11 14 22
43
21-1 32
油层
水层
干层
13-2
21-3
42 43
➢储层敏感性强：注汽压力高、产量低，需加强储层保护
➢边底水活跃：边底水入侵严重影响热采效果和开发方式的转
变，需要优化设计开发方案及边底水抑制技术
14
前言
稠油开采技术状况
成熟技术
蒸汽吞吐
成 熟 的 蒸汽驱 稠 油 冷采 开 采 技 表面活性 术剂 列 表 微生物采
油
始用时间
开采机理
应用效果
20世纪50 在一口井中注入蒸汽后关井， 最成熟的稠油热采技术，在所
不同沉积相油藏储量分布图
8% 11%
7% 1% 20%
11% 11% 15% 15%
乐安 陈家庄 东辛 金家 孤岛 单家寺 孤东 王庄 胜坨
39% 61%
河道砂 湖相砂体
11
前言 开采方式受限制
开采难度
由于储层埋藏深、层薄、边底水活跃等特点，
SAGD及携砂冷采技术在中石化重油油藏的应用难
度大。
12
蒸汽吞吐采油是一种单井作业，在一口井中注入一定 量的蒸汽(一般在几百吨以上)，随后关井，让蒸汽与油 藏岩石进行热交换，然后再开井采油。此过程可循环往 复进行，又称循环注蒸汽工艺。
1
一、前言 二、稠油的定义、特点和分类 三、水和水蒸气热物理性质 四、蒸汽吞吐采油技术 五、蒸汽驱采油技术 六、热采新技术 七、井筒降粘技术
2
前言
单位：万亿桶 8 6 4 2 0
世界石油资源
常规石油 稠油 沥青
稠油在世界油气资源中占有较大的比例。据统计，到 2005年，世界稠油、超稠油和天然沥青的储量约 10×1012 ～12.5×1012桶（约合15000×108～ 19000×108t）,约占世界原油和天然气总储量的71.4%。
年代 让蒸汽与油藏岩石进行热交换，
有稠油油田均有应用
然后再开井采油。
20世纪50 年代
向注入井连续注入一定量的蒸 汽，蒸汽将油驱向生产井，在
生产井中采出。
较为成熟，应用较为广泛。
20世纪80 年代中期
出砂形成蚯蚓洞渗透率提高， 油层中溶解气析出驱油同时油 层大量出砂，发生压实作用使
驱动能量增加。
加拿大发明，现在主要应用在 加拿大及委内瑞拉地区效果较
在接近油柱底部油水界面以上钻水平生产 井，蒸汽通过井上方与平行的水平井持续 注入，形成蒸汽室。蒸汽凝析水和被加热 的原油在重力驱替下产出。
首先进行吸热反应，将蒸汽和甲烷转化成
氢和一氧化碳，后将冷却气体输进井内催
化反应器，气体反应产生蒸汽和甲烷，热
量传到油层，气驱采油。
16
前言
稠油开采技术状况
（1）蒸汽吞吐
95%的储量埋深>900m 79%储量的油层厚度小于15m
边底水活跃
58%储量的水：油体积比>5
粘土含量高
平均5%－28%
埋藏深、层薄、边底水活跃、粘土含量高导致开发难度 大，对工艺技术的要求高。
9
薄互层稠油油藏储层为砂泥岩间互层，具有多个含油小层，且单层有效 厚度小于5m、叠合有效厚度一般小于10m、纯总比小于0.6的稠油油藏，该类 型油藏油水关系复杂，多为层状稠油油藏。
多国家用于稠油开采 15
前言
发展中的稠油开采技术
发展技术
磁降凝降 粘
始用时间 发明国家/人
20世纪 前苏联 60年代
声波采油 20世纪 前苏联 90年代
地震采油
蒸汽辅助 重力泄油 技术
20世纪 60年代
1994年
前苏联 Bulter等人
地下催化 20世纪 Michael
反应法
90年代 Gondouin
3
前言
75.0%
12.9% 12.1%
加稠油 委稠油 世界其它
稠油资源丰富的国家有加拿大、委内瑞拉、美国、俄罗斯、
中国、印度尼西亚等。加拿大最为丰富，到2005年稠油累计探
明储量1.8×1012桶（约合2860×108t)，约占世界石油储量的
12.9%，其次为委内瑞拉，约占世界石油储量的12.1%，中国
12-1 32
11
13-1 14
12-213-2
22
21-1 21-3
21-2
41
23 32
31
43
42+3
10
胜利油田已发现稠油探明储量达4.4×108t。其中薄互层稠油储量为 1.39×108t，占总探明稠油储量的31%，主要分布在9个油田31个区块， 大部分分布在河道砂储层内。
ห้องสมุดไป่ตู้
胜利油田薄互层稠油油藏储量分布图
河南
单位：亿吨
6
前言
中国主力稠油油田特点
油田
埋藏深度
油层厚度
胜利 辽河 新疆 河南
深 中深
浅 浅
较薄 厚 薄 薄
胜利油田稠油油藏埋藏深、层薄、油水关系复 杂，在中国稠油油藏最具有代表性。
7
前
言
胜利主要稠油油田位置图
桩139
罗家－垦西
孤岛
陈家庄北坡
孤东
单家寺
王庄
金家
乐安
东辛复杂断块 八面河
前言 埋藏深 层薄
前言 对工艺要求高
开采难度
➢埋藏深：注汽压力高、井筒热损失大，对注汽工艺要求高
➢储层薄：地层热损失大，生产有效期短，需要采取工艺措
施延长生产有效期
13
前言
开采难度
对工艺要求高
800
模拟水K
600
蒸馏水K
渗透率(×10 -3μm2)
400
200
0
郑363 郑365 坨82-X1 郑X41
王庄油田沙一段敏感性实验
开采机理
靠地层压力或机械力量使原油沿油管向上 流动，当温度下降到凝点时，出现结蜡现 象，磁化作用产生诱导磁距，抑制蜡晶形 成，降低原油的粘度
通过声波处理使流体的物性及流态发生变 化，改善井底近井地带的流通条件及渗透 性，使停喷、低产井提高产能。
通过研究天然地震的弹性波及传播规律， 运用人工振动设备提高原油采收率。