《热采物理模拟技术》PPT课件
稠油热采
稠油热采技术研究姓名：***班级：油工084学号：************2012年3月摘要石油资源存在于天然形成的油藏之中，其开采技术随油藏类型、原油特性不同而不同。
稠油也称重油即高粘度重质原油，在油层中的粘度高，流动阻力大甚至不能流动，因而用常规的技术难以经济有效地开发稠油油田。
最近10年我国采用注蒸汽热采技术有效地开发了一批稠油油田，打开了稠油开发的新局面。
稠油的基本定义稠油是指在油层条件下原油粘度大于50mPa·s 或者在油层温度下脱气原油粘度大于100mPa·s、原油相对密度大于0.934（我国＞0.9200）的原油。
我国一般采用稠油的定义，西方国家一般采用重油的定义，以原油重度（°API ）作为第一指标。
原油重度与相对密度的换算关系为：我国稠油的特点及稠油资源的分布一、我国稠油的特点（1）粘度高，而相对密度低（我国稠油胶质成分多，一般为20～40%，沥青含量少，一般为0～5%。
）；（2）含硫较低，一般仅为0.5%左右；（3）轻质馏分少，300℃时轻质馏分约为10%；（4）金属钒（V ）、镍（Ni ）含量低。
二、我国稠油资源的分布及特点我国目前已在12个盆地发现了70多个稠油油田。
我国陆上稠油油藏多数为中新生代陆相沉积，少量为古生代的海相沉积，储层以碎屑岩为主，具有高孔隙、高渗透、胶结疏松的特征。
重质油主要分布在盆地边缘斜坡带、凸起边缘或凹陷中断裂背斜带的浅层。
陆相重质油由于受成熟度较低的影响，沥青含量低而胶质含量高。
目前，稠油储量最多的是东北的辽河油区，其次是东部的胜利油区和西北的克拉玛依油区。
稠油的一般特性1、胶质沥青质含量高、轻质馏分少。
高粘度和高相对密度是稠油最主要的特性；2、硫、氧、氮等杂原子含量较多。
例如：美国、加拿大、委内瑞拉的重油中含硫量高达3%～5%；3、稠油中含有较多的稀有金属，如：Ni 、V 、Fe 、Mo 等；4、稠油中石蜡含量一般较低，但也有极少数“双高原油”；5、同一稠油油藏中，原油性质在垂向油层的不同井段及平面上各井之间常常很大的差别；在同一油田或油区，原油性质相差更大。
稠油油藏开采技术ppt课件
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中途日落油田Potter试验区（27USL井区）
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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。
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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
稠油开采技术
这主要是由于高温高压蒸汽的热溶解作用和冲刷
作用，可以把井筒附近钻井颗粒等堵塞物溶解掉或
冲洗到底层深处去，使井筒附近渗透率提高。
3. 热膨胀作用。 原油受热产生体积膨胀，会把一部分原油从地 层孔隙中挤出，增加了驱替作用。 4. 气驱作用。 当向地层注蒸汽时，温度升高，原油当中的溶 解气即轻质组分被汽化并产生体积膨胀，形成溶解 气驱，使驱油能量增加。
力和蒸汽温度。
3. 饱和水、饱和蒸汽及蒸汽干度。当水沸腾汽化后， 汽化电水分子与回到水中的水分子数相等时达到动 态平衡，这种状态成为饱和状态。处于饱和状态的
蒸汽和水成为饱和蒸汽和饱和水。饱和蒸汽的体积
所占饱和水与饱和蒸汽体积之和的百分数成为蒸汽
干度。
4. 吞吐周期。是指从向油层注汽、焖井、开井生产
5. 重力驱作用增加。 蒸汽被逐日到地层以后，就会上升到地层顶部， 同时凝析液和被加热的原油靠重力作用流到井底被 采出，这时油层留下的空间又马上被蒸汽、水及从 冷带流入的原油充满。由于蒸汽不断注入蒸汽带中，
蒸汽带不断向垂向及横向发展，知道整个油层，原
油重力驱作用比注蒸汽前明显增加。
1. 蒸汽注入速度的影响。 当注入相同数量的蒸汽时，如果注入速度低， 由于热量散失会使储存在油层中的热能减少，油层 加热半径就小，受热降粘的可采出油量就减少。若 注入的速度高，可以减少热能的损失，则油层的加 热半径大，受热降粘的可采出油量就多，吞吐效果 好。但蒸汽注入速度要受注汽设备和地层压力的限 制，只能在允许的条件下尽可能提高蒸汽注入速度。
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1、稠油的概念
1.1稠油的基本特点 1.2影响稠油粘度的因素 2、稠油开采的方法 2.1稠油常规开采
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END
GRID的一般内容
DX或DXV，DY或DYV，DZ， TOPS或COORD，ZCORN
网格大小和网格深度
PORO
孔隙度
PERMX，PERMY，PERMZ
渗透率
或PERMR，PERMTHT，PERMZ
NTG或DZNET（默认值是1） 净厚比或净厚度
网格数据读取规则－笛卡儿坐标
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PROPS
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SOLUTION Put only SOLUTION keywords here
SCHEDULE Put only SCHEDULE section keywords here
WELSPECS
--Well Group I J BHP Ref Phase
1 JAN 1990 /
RUNSPEC的关键字
ACTDIMS API AQUDIMS BRINE CART DIFFUSE DIMENS DISGAS DISKING DUALPERM DUALPORO ENDSCALE EQLDIMS EQLOPTS FAULTDIM FIELD FMTIN FMTOUT GAS GRAVDR GRIDOPTS
《火烧油层技术》PPT课件
• 专业管理人员保证压缩机的正pp常t课运件转；1515/88
3、监测工艺
二、火驱关键技术
监测内容：
• 常规油、气、水产量； • 生产井产出气体组分（判断燃烧状况/监测氧气突破）； • 生产井井底流温流压（判断燃烧带前缘位置）； • 其他（产出水PH值、硫酸盐、原油组分等）。
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对地下真实的燃烧状态； 对燃烧带前缘的调整与控制； 点火、注气、举升工艺及其装备的可靠性； 产出流体组分在线监测与安全预警。
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汇报提纲
一、火烧油层采油机理 二、火驱关键技术 三、国内外典型火驱矿场实例分析 四、火驱技术的油藏适用条件及筛选标准 五、新疆油田火驱矿场试验目标区建议
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2、注气工艺
二、火驱关键技术
• 国产空气压缩机可以达到的主要技术参数：1.最大排气量75Nm3/min；2.最大排气压力 32MPa；3.排气温度≤60℃；4.电机功率1250kW；
• 胜利油田目前2台36Nm3/min压缩机多年运转正常，1台72Nm3/min 压缩机尚未投入使用
运行
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3、监测工艺
二、火驱关键技术
抽油井温度、压力测试图
自喷井温度、压力测试图
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二、火驱关键技术
4、完井及举升工艺
完井：
• 生产井热采完井（固井质量 至关重要）；
• 注气井、生产井都要防砂；
举升：
• 火驱生产井油气比高、井筒 举升效率；
• 机械开启式阀式抽油泵和气 锚举升工艺，降低气体对泵 效的影响。
物理15.3电热器与电流的热效应课件苏科版九年级下ppt
❖ 一个200Ω的电阻通电2min，电阻上消耗的电 能是4.5×104J,则通过电阻的电流是___.
❖ 一个40Ω的电阻，通过0.3A的电流，则通电 ______min释放热量为2160J.
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
反馈练习
一根60Ω的电阻丝接在 36V的电源上，在5min 内产生多少热量？
二、焦耳定律
１、内容：电流通过导体产生的热量与电流 的平方成正比，与导体电阻成正比，与通电 时间成正比。
2、公式：Q 热= I2Rt 3、单位：
I-A, R-Ω, t-s, Q-J
思考：为什么电热器的材料要用电阻率大，熔点高
的电阻丝做？
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
什么？
电阻不同
2、相同的导线如果将灯泡换成大功率的
电炉，电线将显著发热，甚至烧坏电线，
这又是为什么？ 电流不同
3、电熨斗，它通电的时间过长，会产生 更多的热量，一不小心，就会损坏衣料。 这又是为什么？ 时间不同
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
二、焦耳定律
4、理论推导
电能全部转化为内能
Q热 = W = UIt Q热 = W = U2t/R =Pt Q热= I2Rt
稠油热采数值模拟技术
稠油热采过程控制
模拟稠油热采过程中的温度场、压力 场和流场等参数，预测并控制开采过 程中的关键参数，提高开采效率和经 济效益。
稠油热采数值模拟技术的发展历程
起步阶段
稠油热采数值模拟技术最早起源于20世纪70年代，主要用 于研究稠油在热力开采过程中的流动和传热规律。
发展阶段
随着计算机技术的进步和数值计算方法的不断完善，稠油 热采数值模拟技术在80年代开始得到广泛应用，模拟精度 和计算效率得到显著提高。
稠油热采数值模拟技术
• 稠油热采数值模拟技术概述 • 稠油热采数值模拟技术的基本原理 • 稠油热采数值模拟技术的实现过程
• 稠油热采数值模拟技术的应用案例 • 稠油热采数值模拟技术的发展趋势
与挑战
01
稠油热采数值模拟技术概述
稠油热采数值模拟技术的定义
稠油热采数值模拟技术是一种基于数 值计算方法，模拟稠油在热力开采过 程中的流动、传热和化学反应等过程 的计算机模拟技术。
智能化模拟
借助人工智能和大数据技术，实现稠油热采数值模拟的智能化，提 高模拟效率和准确性。
技术挑战与解决方案
01 02
复杂地质模型的建立
稠油热采地质条件复杂，建立精确的地质模型是数值模拟的关键。采用 先进的建模技术和算法，如有限元பைடு நூலகம்有限差分等，能够提高地质模型的 精度。
多物理场耦合的难度
多物理场耦合模拟涉及多个学科领域，实现难度较大。通过跨学科合作 和协同创新，攻克多物理场耦合的难题，提高模拟准确性。
03
模拟结果的验证
验证模拟结果的准确性是稠油热采数值模拟技术的难点之一。通过与实
验数据、现场实践进行对比，不断优化和完善数值模拟技术。
对未来研究的展望
稠油热采技术
稠油热采技术1概论稠油亦称重质原油或高粘度原油(英文名为heavy oil)，并不是一个严格的范畴。
按粘度分类，把在油层温度下粘度高于100mps，已，的脱气原油称为稠油。
据估计世界常规石油的总资源量为3000亿吨，此外还有稠油、油砂及油页岩等非常规石油资源，它们的储量折合为石油估计有八九千吨之多，这些将成为21世纪石油的重要来源。
据有关资料报道，我国稠油的储量在世界上居第七位，迄今已发现有9个大中型含油盆地和数量众多的稠油油藏区块。
世界各国在石油工业的发展过程中，都是先开采较易开采的、较轻的原油。
国外石油储量大的国家，因其资源丰富且开采稠油成本高、风险大，尚未将开采稠油列入议事日程。
一旦打出稠油井，除部分为满足工业生产进行开采外，一般是采用封井的办法，暂时搁置，不进行开采。
随着较轻原油资源的逐渐减少，不得不开始开采一些较难开采的重质油，因此在世界石油产量中重质油的份额正在逐渐增大。
近年来，我国也加速了稠油的开发，目前稠油的产量已经占全国石油年产量的十分之一左右。
在油田的石油开采中，稠油具有特殊的高粘度和高凝固点特性，在开发和应用的各个方面都遇到一些技术难题。
就开采技术而言，胶质、沥青质和长链石蜡造成原油在储层和井筒中的流动性变差，要求实施高投入的三次采油工艺方法。
高粘、高凝稠油的输送必须采用更大功率的泵送设备，并且为了达到合理的泵送排量，要求对输送系统进行加热处理或者对原油进行稀释处理。
就炼化技术而言，重油中的重金属会迅速降低催化剂的效果，并且为了将稠油转化为燃料油，还需要加入氢，从而导致炼化成本大大增加，渣油量大，硫、氮、金属、酸等难处理组份含量高，也是炼油厂不愿多炼稠油的原因。
可见，稠油的特殊性质决定了稠油的采、输、炼必然是围绕稠油的降粘降凝改性或改质处理进行的。
针对稠油粘度大等特征和各油藏的构造可采取不同的采油工艺。
稠油油藏水驱开采技术主要包括机械降粘、井筒加热、稀释降粘、化学降粘、微生物单井吞吐、抽稠工艺配套等:稠油油藏热采技术主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、丛式定向井以及水平井、火烧油层以及与稠油热采配套的其它工艺技术等。
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★物模和数模是两个互相依存但又不相同的为进行油藏注蒸 汽方案设计及预测动态的不可缺少的基本手段。
★物理模拟最主要的优点是它来为数学模型定标，提供必需 的参数。
★数值模拟和物模技术是稠油注蒸汽开发方案设计的主要手 段，其应用效果取决于“双模”的准确性及互相补充、验
证 和修正的技巧。
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注蒸汽物理模拟主要模型
● 蒸汽—水模型（非相似）
★研究孔隙介质中蒸汽－水的驱动（蒸汽带移 动和扩展）
★研究温度分布和流动形态，获得传热参数 ★研究在理论模式中所作的简化和假定的影响 ★研究流体力学，饱和度和温度的分布 ★评价蒸汽前缘的稳定性和重力超覆作用 特点：制作、操作和解释都比较简单。
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注蒸汽物理模拟主要模型
★高温相对渗透率装置
该套装置采用非稳态法测定不同温度下注水 或注蒸汽(气)驱油时松散或固结岩芯的相对渗透 率及其变化,残余油饱和度及束缚水饱和度及其随 温度的变化 技术条件: 温度:常温-200 ℃热水及蒸汽驱（气） 岩心:直径:38.1mm或25.1mm；长度:108mm或略 短 围 压:能模拟地层上覆压。
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注蒸汽主要物理模拟技术
★稠油PVT相态特性研究设备
稠油PVT相态平衡装置用于研究稠油-气体二 相体系的相态平衡关系和组分运移特性,亦可测定 多相体系在相态平衡下的流体特性.该套设备同样 适应于稀油体系的PVT特性研究。 — 测定气体在原油中的溶解度 — 平衡状态下原油（含气）的比重、粘度测定 — 平衡状态下原油体积系数的测定 —注气体原油膨胀实验及混相压力测定 （温度可达250℃,压力达16.0MPa）
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热采物理模拟技术主要任务
● 物理模拟的作用
★ 用物理模拟可以直接观测到注蒸汽采油 过程中的许多复杂的物理化学变化。
★ 物理模拟最主要的优点是为数学模型定 标，提供必需的参数。
★ 当数模不能正确地表达采油过程时，物 模就成为数学模拟的一个重要的助手。
★ 物理模拟不能满足所有的相似标准。
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热采物理模拟技术主要任务
另外，注蒸汽开采稠油的新方法、新技术一般也都来自室内 物理模拟实验和数值模拟研究。
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热采物理模拟技术的主要任务
★ 研究注蒸汽采油机理 ★ 研究改善注蒸汽提高采收率方法的采油
机理 ★ 研究稠油开采新技术、新方法的理论 ★ 对注水开发后油田注蒸汽开采的可能性
探讨 ★ 为油藏数值模拟提供基础数据
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热采物理模拟技术现状
★研究注蒸汽采油的全过程，为数模定标，提供 参数
★研究油藏地质因素及工艺参数的影响 ★预测蒸汽吞吐、蒸汽驱的动态等 特点：用途最多、作用最大，但模型制作和操作相 对费时费力。
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注蒸汽主要物理模拟技术
★三维相似物理模拟装置
研究稠油和稀油油藏在注蒸汽开发中的一些技术问题.
— 蒸汽驱过程中注汽工艺参数的优选 — 油藏注蒸汽开发时完井井段的优选 — 特殊稠油油藏的注蒸汽开发方法 —注水开发已水淹油藏的注蒸汽开发工艺方法 — 添加化学剂强化采油工艺参数的优选 — 化学剂（聚合物）调剖堵水评价。 （ 压力：2.0MPa(绝对); 温度：205℃;
热采物理模拟技术
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主要内容
● 热采物理模拟技术的主要任务 ● 热采物理模拟技术现状 ● 主要的物理模拟技术 ● 近期研究成果介绍
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热采物理模拟技术主要任务
● 物理模拟：
能够将油藏的有代表性部位的井组缩小为 几百分之一，花很少的钱和时间，重复实验， 可以相对来说不含糊地回答如果采取这种或那 种开发方案及工艺将会有怎样的结果。物理模 拟的价值在于它可以描述油藏及注蒸汽作业参 数的作用和规律。对设计的各种方案能提供定 性的及半定量的预测，对制定开发方案有重要 的指导作用。
● 三个阶段
★ 二十世纪五、六十年代 —着重研究蒸汽驱油机理因素 —油层中传质传热基本规律
★ 七十年代 —着重研究蒸汽驱油工艺参数设计影响 —特殊油藏（大倾角、 八十年代 —着重研究改善注蒸汽开发效果，提高采收率
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热采物理模拟技术现状
● 物理模拟技术发展趋势
★目前，物模技术一直在发挥作用，并非能由数 模取代；今后，仍将发挥必不可少的作用；而 研究的重点是围绕当前油田生产急需解决的问 题而定，随着注蒸汽技术的发展而发展。 — 蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD） — 溶剂萃取技术（Vapex） — 出砂冷采技术 — 稠油非混相驱技术 — 水驱油藏注蒸汽开采技术 — 稠油蒸汽吞吐后转CO2吞吐技术 — 含蜡低渗透油藏注蒸汽技术
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近期主要研究成果
增效蒸汽驱物理模拟研究
●物理模拟研究目的
希望通过室内物模研究考察： ★ 尿素辅助蒸汽驱 ★ 高温泡沫辅助蒸汽调剖驱 ★ 高温驱油剂、尿素辅助蒸汽驱
在技术上的可行性，为油藏数值模拟研究 和现场施工工艺设计提供必要的参数。
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近期主要研究成果
增效蒸汽驱物理模拟研究
● 研究内容
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注蒸汽主要物理模拟技术
★高温高压原油蒸馏研究装置
原油蒸汽蒸馏机理是热力采油方法提高采收率 的主要机理，而目前蒸汽蒸馏机理的研究还属空白 ，为了完善热采实验室各种研究手段,热采所自行设 计委托加拿大Hycal石油公司加工了原油注蒸汽蒸馏 模拟装置，该套装置可研究多孔介质中原油的蒸汽 蒸馏机理 （工作温度为:350℃，压力:20MPa）
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注蒸汽主要物理模拟技术
★高温一维物理模拟装置
研究稠油和稀油油藏注（气）蒸汽、化学添 加剂等开发中的一些技术问题 — 针对不同油藏的注入方式的优选(不同注入方式
下的驱油效率和残余油饱和度) — 高温注蒸汽化学添加剂的筛选、评价以及注入
工艺参数的优选 （温度：300℃;压力15.0MPa）
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注蒸汽主要物理模拟技术
● 单元模型（主要是单管模型）
★研究注蒸汽过程中及采用化学添加剂时 岩石与液体间的相互作用和化学反应
★研究研究蒸汽驱油机理及液体和热分布 ★进行注蒸汽添加化学剂的筛选与评价 特点：模型制作简单、操作方便，研究目 的针对性强。
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注蒸汽物理模拟主要模型
● 相似和半相似模型（两维或三维模型）
★研究那些数值模拟不易解答的参数影响（含水 层、倾角、非均质或油层中遮挡层等的影响）