加拿大油砂开采脱砂工艺简述
加拿大油砂SAGD井钻完井技术
加拿大油砂SAGD井钻完井技术作者：张鑫李斌朱立凡来源：《科技资讯》2015年第27期摘要：加拿大是世界上油砂资源最为丰富的国家，油砂开发技术比较成熟，其中SAGD 技术是开采油砂的一种有效开发方式。
该文通过对加拿大油砂SAGD井的钻完井技术进行分析，列出了SAGD井对间距离及布井方式、钻机选择、井场位置、井身结构、定向井设计、钻井顺序、完井管柱及完井工艺等内容。
通过分析，加拿大油砂SAGD钻完井技术相对成熟，对中国的油砂开采有一定的借鉴意义。
关键词：加拿大油砂 SAGD 稠油中图分类号：TE2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（c）-0052-02作为非常规油气资源的油砂在地球上分布广泛，其中加拿大储量最为丰富，SAGD技术（蒸汽辅助重力泄油技术）是一种开采油砂比较有效的方式，1994年Butler等人提出SAGD 技术，该技术具有采收率高和井间干扰少等特点，对埋深大于75 m的油砂矿开采具有很好的适用性，主要利用水平井、浮力及蒸汽来进行稠油的有效开采[1]。
1 SAGD工作原理SAGD开发即利用一口上部水平井注入蒸汽，一口下部水平井采油。
向注入井中注入高干度蒸汽，在地层中形成蒸汽腔，蒸汽腔向上及侧面扩展，与油层中的原油发生热交换，原油被加热使得粘度降低，粘度降低的原油和蒸汽冷凝水由于重力作用向下流动，从水平生产井中采出，蒸汽腔持续扩展并占据原油的体积，在重力和加热降粘作用下原油开始流动，最终被采出。
SAGD技术需确保开采过程中有充足的举升能力，以保证重力的驱动力作用足够大；避免气窜，有利于蒸汽与原油充分接触；防止出砂引起地层破坏；要尽可能地减少来自油藏的水侵。
2 井对间距离及布井方式注蒸汽井和生产井之间的距离称为井对间距离。
井对间距离与油砂的厚度有关，一般SAGD技术开采的油砂层厚度为15 m以上[2]。
对高渗透油层和低渗透油层，增大注采井距都可以提高开发效果。
当油砂层厚度一定时，井间距离越小，可较早地建立井对之间的热连通。
油砂资源现状及其开采分离方法浅谈
油砂资源现状及其开采分离方法浅谈黄剑雄【摘要】世界油砂矿藏主要沿环太平洋带和阿尔卑斯带展布,目前大约95%所探明的油砂矿藏分布于加拿大、委内瑞拉及美国.油砂的可采资源量约为6510亿桶,占世界石油可采总量的近三分之一.露天开采的油砂要经过油砂分离,沥青改质和废物处理三个环节.其中油砂分离包括热碱水法、溶剂萃取法以及干馏法等.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2011(039)008【总页数】4页(P24-26,35)【关键词】油砂;资源现状;分离方法【作者】黄剑雄【作者单位】中冶华天工程技术有限公司,安徽马鞍山243000【正文语种】中文随着世界经济对石油需求的不断增加,常规石油资源已不能满足石油需求的快速增长,作为补充和替代,非常规石油资源正在得到人们越来越多的关注;同时,不断上涨的油价又使得其商业开发成为可能。
非常规石油资源主要包括油页岩、重质原油和油砂。
其中,油砂又称作焦油砂或沥青砂,是沥青、水、砂及粘土的混合物,形态上是砂粒或岩石被又重又粘的沥青所浸润、包覆。
油砂不能通过一般采出重油的开采方法获取原油,但油砂矿常埋深较浅,可以露天开采,再提取沥青加工成油品[1]。
目前,加拿大已经进入了大规模商业开发阶段,俄罗斯也已开始大规模工业提炼,而委内瑞拉、美国、墨西哥等都有工业化或中型试验装置。
我国也是世界油砂矿资源丰富的国家之一,但目前尚未系统地开展油砂资源调查评价工作。
根据近年来一些大型石油企业组织的地质调查结果来看,我国油砂矿藏具有量大、点多、面广、层多的特点,主要分布于西部和东部盆地。
可以预见,其将成为传统原油的重要补充。
世界油砂矿藏主要沿环太平洋带和阿尔卑斯带展布,资源极为丰富。
全世界油砂总储量约为 4万亿桶,主要分布在加拿大,委内瑞拉,前苏联,美国,马尔什加,阿尔巴尼亚,特立尼达和罗马尼亚等国家。
其中大约 95%所探明的油砂矿藏分布于加拿大、委内瑞拉及美国。
油砂的可采资源量约为 6 510亿桶,占世界石油可采总量的32%[2],已成为世界能源结构的重要组成部分。
稠油携砂冷采技术
主要内容
➢
1）螺杆泵
螺杆泵的选择 稠油技术实施的主要设备是螺杆泵，螺杆泵具有一系列优良的特性， 而用于携砂冷采螺杆泵要具有以下一些特殊要求： (1)携砂能力强，要求能够达到短时间携砂60%的能力，而长时间携 砂生产要求定子橡胶耐磨寿命高。 (2)过盈扭矩小，这要求泵在同样单转排量的情况下，采用大偏心距 的结构。 (3)单转排量适当减小，这有利于提高泵的携砂能力。
按照常识，油层较深，上覆地层对油层的压实作用大，油层砂岩 胶结强度较高，油层强度还与粘接物质有关。国内外也有些埋藏深度超 过3000m的油层，胶结强度很低，一旦射孔生产，出砂非常严重，说明 深层油藏也有胶结强度很低的油层。
油层深度在800米以内，现有的螺杆泵携砂生产工艺较易实现，当 油层深度超过800米，需要对螺杆泵携砂生产工艺进行适当的调整，以 解决抽油杆容易断脱、螺杆泵压头不够、砂埋泵以后打捞等技术问题。 目前，已经有多个报道，螺杆泵携砂生产下泵深度达到1500m，不过， 仍有许多工艺技术需要改进，如抽油杆的耐扭强度和扶正技术等。
螺杆泵的下泵深度 稠油在携砂冷采过程中，如果泵下得太浅，套管内径远大于油管
内径，产出液流速达不到携砂要求，则油层可能会在很短的时间内被 砂粒埋住，抑制砂粒和流体的进一步产出，严重降低开采效果，而且 泵下得太浅时，生产压差也较低，不利于激励油层出砂；如果泵下得 过深，则在泵排砂不及时的情况下，泵可能被砂粒埋住而使油井被迫 停产作业。因此，下泵位置是携砂冷采井很关键的一个参数。
（2）溶解气的影响 溶解气对于稠油携砂冷采的作用主要表现在三个方面，一是提供原油 从地层流向井底的能量。二是提高原油的携砂能力，三是降低井筒压 力梯度。 多数实施稠油携砂冷采的油田都有一定溶解气，但个别没有溶解气的 油田也成功地实施了稠油携砂冷采，而某些溶解气量过大的油田却不 能实施稠油携砂冷采，这说明需要正确理解和运用溶解气对于稠油携 砂冷采的作用。
加拿大油砂垂直开钻钻完井技术的应用
133加拿大油砂是中海油重要的海外资产，需要用油砂蒸汽辅助重力排泄法（SAGD）进行热采。
由于埋深浅、水平位移长，为了降低作业难度，行业内普遍采用斜钻机开钻方式，从地面开钻就保持在30~45o 井斜，可以降低作业难度，然而在作业效率、费用等方面受到制约。
为了进一步降低油砂的开发钻完井成本，中海油于2014年开始攻关加拿大油砂垂直钻机钻完井技术，并在与加拿大该井场地层较为相似的新疆轮台地区作为实验场地，成功验证了该技术体系。
2017年底，中海油在该井场共计7口调整井成功应用了垂直开钻钻井技术，均为浅层中短半径大位移井，平均垂深249m，平均水平位移1080m，最大狗腿度约15o /30m，水垂比约4.34，作业难度极高。
该技术的成功应用对该油田随后3期共计20多口调整井以及开发井提供了重要的参考价值。
1 垂直开钻钻完井技术难点1.1 井眼轨迹控制难度大应用区块油藏垂直深度只有220~250m，且水平位移在1000m以上，这就要求很高的造斜率（10~15o /30m）和精准的轨迹控制才能钻至油藏靶点。
而在疏松地层，大尺寸井眼钻具造斜率难以保证，同时由于井眼曲率高、垂深浅、水平段长，井眼高摩阻将导致水平井段的钻具一直处于负重的状态，加之调整井对油藏剩余油的位置要求精度高，给钻井带来了极大的挑战。
此外，调整井周边的邻井多、距离近，井眼防碰风险也是需要考虑的难题之一。
1.2 固井难度大由于造斜点浅，表层无法下入多层次套管，导致固井水泥浆用量少，容易混浆，表层的固井质量很难保障。
此外，技术套管只有400m左右，且调整井所钻的层位均为已经加热的地层，固井水泥浆在入井到出井的几分钟时间内须经历从常温25o 上升到100o 再返回常温状态，这对固井的配方、性能、稠化时间等都极具挑战。
1.3 完井管串下入困难在水平段下完井管串摩阻较大，筛管通常处于躺在下井壁的状态，井口没有悬重。
仅靠筛管自身的质量无法下入预定位置，需要配套井口加压装置，同时要设计旋转下入方式，以减少摩阻，使得筛管能成功下入到设计位置。
加拿大油砂SAGD开发地面处理工艺
加拿大油砂SAGD开发地面处理工艺唱永磊;汪大林;王伟伟;徐敏航【摘要】加拿大是最早采用蒸汽辅助重力驱油(SAGD)技术开采油砂的国家,并利用该技术实现了油砂大规模商业化开发,其配套地面处理工艺较为成熟.近几年,在当地能源监管部门更新法律法规和新技术发展的背景下,加拿大油砂SAGD开发中井场集输和集中处理站地面处理的传统工艺及设备发生了转变,如井场计量方式、高温调频电脱水器、新型采出水气浮除油工艺、降膜式机械压缩蒸发软化工艺、汽包锅炉用于蒸汽生产和除砂及脱出物处理系统等.自2014下半年油价断崖式下跌以来,低油价逐渐成为常态,新工艺和新设备的应用在加拿大油砂SAGD开发中起到举足轻重的作用并将成为未来的研究重点.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2018(037)009【总页数】3页(P27-29)【关键词】油砂;SAGD;井场集输;沥青乳状液处理;水处理;蒸汽生产【作者】唱永磊;汪大林;王伟伟;徐敏航【作者单位】中海油研究总院有限责任公司;中海油研究总院有限责任公司;中海油研究总院有限责任公司;中海油研究总院有限责任公司【正文语种】中文油砂作为非常规石油资源的主要来源，在世界能源供给中起着举足轻重的作用。
根据油砂层的深度和厚度不同，国际上常用的开采方法主要有矿采法、井下开采及其他开采方法。
加拿大油砂中20%可以用露天开采法开采，80%需要采用井下开采法。
井下开采法可用于埋深大于75m、厚度大于10m的油砂矿[1]，不需要大面积破坏地表植被且开采深度大。
井下开采技术主要有蒸汽吞吐（CSS）、蒸汽辅助重力驱油（SAGD）和汽化萃取（VAPEX）等[2]，其中SAGD法为主要的井下开采方式。
加拿大是最早采用SAGD技术开采油砂的国家，并且开发出较为成熟的配套地面处理工艺，自1998年以来建成了10多个先导试验区，20多个商业化开采油田，代表着超稠油开发技术的国际先进水平[3]。
与SAGD开发方法配套的地面处理系统包括井场、集输管网、集中处理站及其他附属设施，采出液由各个井场汇集经集输管网送到集中处理站进行油气水处理后外输。
油砂资源分布及开采技术综述
油砂资源分布及开采技术综述摘要：油砂是一种重要的非常规石油资源，世界油砂资源折算为油砂稠油约4000×108t，大于天然石油探明储量。
世界上最大的油砂矿在加拿大西部的沉积盆地，总储量约占世界储量的50%。
委内瑞拉也拥有巨大的油砂稠油资源，其次为俄罗斯和美国等，中国的油砂资源尚未经详细勘察。
油砂的结构可以分为亲水性和亲油性两类，亲水性油砂较易将稠油与固体颗粒分开，而亲油性油砂则较难将稠油与固体颗粒开。
油砂开发、稠油提取以及油砂干馏主要有露天开发和稠油提取、油砂干馏、地下就地提取稠油三类工艺。
工业上油砂露天开采、经热碱水抽提制取的稠油了直接出售，也可加工改质制成合成原油或轻质油品出售，加工改质主要有延迟化和流化焦化两种工艺流程。
目前世界上只有加拿大有大规模的油砂开发和提取油及稠油加工工业，阿尔伯达省油砂稠油等油品的总产量达到130×104bbl/d，占加拿大总原油产量的45%，盈利较丰厚。
美国有几家公司正在进行美国油砂的提取研究和中型试验，尚无工业生产。
中国石油大学等进行了中国及其他一些国家砂的抽提和干馏研究；中国石油勘探开发研究院廊坊分院等进行了中国油砂抽提和干馏等研究及中试。
中国三大石油公司都涉足加拿大油砂工业的开发利用。
本文论述了油砂资源的分布、开采方法和油砂的分离方法，可为我国油砂的和利用提供有益的信息，促进油砂开采及加工分离技术的发展。
关键词:油砂；循环蒸汽刺激法(CSS)；蒸汽辅助重力泄油法(SAGD)；露天开发；就地开采；油砂分离技术Resource distribution and exploitation of oil sandstechnology ReviewAbstract：The oil sands is an important unconventional oil resources, the world's oil sands resources are converted into oil sands, heavy oil of about 4000 × 108t, greater than the natural oil proved reserves. The world's largest oil sands in western Canada sedimentary basin, the total reserves of about 50 percent of world reserves. V enezuela has huge resources of oil sands, heavy oil, followed by Russia and the United States, China's oil sands resources has not been a detailed investigation. The structure of the oil sands can be divided into hydrophilic and lipophilic two types of hydrophilic oil sands easier to separate heavy oil and solid particles, lipophilic oil sands is more difficult to open the heavy oil and solid particles. Oil sands development, the dry distillation of heavy oil extraction and oil sands open development and heavy oil extraction, the dry distillation of oil sands underground, in situ extraction of heavy oil three types of technology. Industrial oil sands open pit mining, sold directly by the hot alkaline extraction preparation of heavy oil can be processed, but also made of modified synthetic crude oil or light oil for sale, processing modified delay and fluidized coking two kinds of process. World, only Canada has a large-scale oil sands development and extraction of oil and heavy oil processing industry, the Alberta oil sands heavy oil production reached 130 × 104bbl / d, accounting for 45% of Canada's total crude oil production , the more profitable lucrative. The United States there are a few ongoing oil sands extraction research and medium-sized trial, there is no industrial production. China Petroleum University of China and some other countries of sand extraction and the dry distillation of research; Langfang Branch of China Petroleum Exploration and Development Institute, Chinese oil sand extraction and distillation of such as research and pilot. China's three major oil companies are involved in the development and utilization of the Canadian oil sands industry. This paper discusses the distribution of oil sands resources, mining methods a nd the separation of the oil sands can provide useful information for China's oil sands and utilization to promote the development of oil sands mining and processing of separation technology.Key words：Oil sands;Cyclic steam stimulation;Steam assisted gravity drainage method；Open development；In situ mining；Oil sands separation technology目录1绪论 (1)1.1本文研究的目的及意义 (1)1.2国内外现状 (2)1.3本文研究的主要内容 (10)2国内外油砂的资源量，埋藏地点和矿藏特征 (11)2.1加拿大油砂资源量，埋藏地点和矿藏特征 (12)2.2其他国外油砂资源量，埋藏地点和矿藏特征 (13)2.3国内油砂资源量，埋藏地点和矿藏特征 (13)3世界油砂资源主要的开采技术 (16)3.1国外油砂资源开采技术 (16)3.2国内油砂资源开采技术 (21)3.3国内外油砂资源与开采技术对比 (24)4我国油砂资源开发技术展望 (26)4.1我国目前油砂资源开发程度 (26)4.2我国油砂资源开发技术的发展现状 (26)4.3我国油砂资源开发面临的困难 (26)5结论和建议 (28)5.1结论 (28)5.2建议 (28)参考文献 (30)致谢 (31)1绪论1.1本文研究的目的及意义油砂是一种含有天然沥青的砂岩或其他岩石，是由砂、沥青、矿物质、粘土和水组成的混合物。
加拿大SAGD开发地面工艺技术
生产 井站 具有 ４ ～８ 单井 流程 。采 出液 流程 ： 套 由生产井 组采 出一计 量 阀组一单 井计量 分离 器一 生 产 汇管一 集 中处理站 。注汽流程 ：集 中处理 站一 注 汽干 线一 配气 阀组一 注汽井 。生 产井站 运行参 数如
表 １：
表 １ Ｓ Ｄ 井 组 生产 运行 参数 ＡＧ
生产模 式整体 集 中，具有 油 、水 、汽 一条龙
生 产的特 点 。采 用 了先进 的 地 面 工 艺技 术 。 如 高 温 调 频 电 脱 水 、机 械 压 缩 法 采 出 水 处 理 、 螺 旋 式 换 热 器 等 。 年 开 采 原 油 ７ ０× ０ １ ｔ 上 ， 最 终 采 收 率 超 过 ５ ， 最 高 达 ０ 以 ０
７ 以 上 。 ０
关 键 词 超 稠 油 蒸 汽 辅 助 重 力 泄 油
汽包炉 机 械压缩 法处理 污水 地 面工艺
Ｄ Ｉ ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ ６ １ ．０ ０ ７ ０ ６ Ｏ ：１ ． ９ ９ ｊｉ ．０ ２— ４ Ｘ ２ １ ． ． １ ｓ
Ｓ ＡＧＤ技术 的汽驱 开 发油 汽 比高达 ２ ７ ． ，是 一
５ ２
国 外 油 田 工程 第 ２ ６卷 第 ７期 （００ ７ ２１． ）
加 拿大 Ｓ Ｄ开 发 地 面工 艺技 术 ＡＧ
马 强 （ 河 油 田公 司 金 马 油 田开 发公 司 ） 辽
摘要 加 拿 大 Ｆ ｒ 油 田 Ｓ Ｄ 开 发采 ｏｔ ＡＧ
用 由生产 井 站 到 集 中 处理 站 的 二 级 布 站 模
１ 加拿 大 Ｆ ｒ ｏｔ油 田 Ｓ ＡＧＤ概 况
加拿 大 Ｆ ｒ ｏ ｔ油 田位 于 阿 尔 伯 塔 省 Ｆ ｒ Ｍｃ ｏｔ —
油砂的传统开采方法及新技术展望
〔一〕、油砂的开采方法最近几年, 油砂开发技术的进步不断推进着油砂工业的开展, 并已经取得了巨大的进步。
主要有以下几方面: 用巨型卡车和铲车开采油砂, 增加了开采的灵活性, 同时降低了本钱; 用水力运输管道系统代替了传送带系统, 使油砂到达管输要求, 并简化了把沥青和砂别离开来的萃取过程; 在萃取阶段, 降低了加工的温度; 采用固化或合成残渣的技术, 加快了大面积残渣池的治理, 并在努力研究一种覆盖技术来处理残渣。
目前，油砂开采方式有两种，一类是露天开采，适用于埋深小于75m，厚度大于3m，另一类是井下开采，适用于埋深大于75m的矿层。
针对莫尔图克矿一层埋深较浅〔0-46m〕，因此采用露天开采。
露天开采程序上分为采矿和萃取两个局部，主要用于开采埋藏较浅的近地表油砂，具有回收率高、效率高、平安的特点。
露天开采所需的设备及费用、油砂油采收率较其他方法好，技术上较为成熟，在加拿大及委内瑞拉等都已形成大规模工业开采。
多年来，油砂的露天开采技术已经取得的重要进步如下：采矿过程主要分为以下几个局部:✓用卡车和铲车除去盖层;✓用电动或水力铲车挖出油砂;✓把油砂从矿场运送到压碎机;✓把油砂加工碾碎;✓将油砂混合成砂浆;✓用离心泵和管线〔常称为水力输送〕把油砂从矿区运送到萃取区域。
图1-1 采矿过程示意图〔二〕、油砂的萃取别离1、油砂的别离工艺步骤采矿设备和*些采矿操作是油砂工业所独有的, 现在这一操作主要受到下一别离过程的限制;而萃取过程也是沥青损失最大的过程, 因此, 必须综合考虑采矿和萃取两个步骤。
在过去的15 年里, 水力传输已经代替了其他的设备。
从矿石浆中萃取沥青由两个步骤组成:步骤一: 别离初级别离器( primary separat io nvessel) 中的沥青泡沫, 其中含60% 沥青, 30%水, 10% 微固体。
步骤二: 稀释发泡处理(见图2-1) : 提取沥青, 尽可能排除水和固体。
如今,实现此过程主要有两种方法: 最初的石脑油溶剂处理过程需要斜板别离器( inclined plate separators) 和离心别离机除去剩余固体和水; 新的石蜡溶剂处理过程需要沉降容器, 但是由于不用离心别离机, 可以得到较纯洁的产品。
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加拿大油砂开采脱砂工艺简述
油砂从矿场开采完成后，重要的是对油砂进行分离处理。
加拿大油砂分离处理工艺经过20多年的研究和实践，形成了以热水/表面活性剂洗油法、有机溶剂提取法和干溜法为主的油砂分离方法。
在分离方法的选择上主要考虑油砂特点、性质以及成本和环保等方面因素，本着优先选择热水/表面活性剂洗油法，然后再考虑干溜法、有机溶剂提取法。
（一）热水/表面活性剂洗油法
1、工作原理
通过热碱的作用，改变砂子表面润湿性，使砂子表面更加亲水，实现砂与吸附在上面的沥青分离，分离后的原油上浮进入碱液中，而油砂沉降在下部，以达到分离的目的。
表面活性剂的目的是降低油水界面张力，增强油的乳化能力，促使油砂与油的分离。
；表面活性剂还可产生协同效应，降低界面张力，提高洗油效率。
该方法适合油砂性质比较好，沙粒表面有水膜，表面润湿性为亲水的油砂。
2、工艺流程
油砂经过传送系统运输到分离中心，在反应器中加入热碱活性剂，在一定温度(一般为80摄氏度)下化学剂与油砂相互作用形成砂浆，原油乳化脱落；然后进入分离器将油砂与液体、油分离。
砂子通过输送系统再返回矿场掩埋或在专门地方存放；分离油再经过破乳、提取分离，得到原油与分离出的液体，回收的液体通过补充可以重复利用。
（二）有机溶剂萃取法
1、工作原理
主要是根据物质的相似相容原理来实现油砂分离。
即：采用石脑油或甲苯/酒精混合物，在室温状态下，溶剂与油砂混合搅拌，油砂溶解到溶剂中，然后进行蒸馏，实现油砂分离。
这种方法是洗油效率高，溶剂可重复利用。
2、工艺流程
粉碎油砂进入离心分离前加入溶剂萃取，通过分离后，干净砂子回填或堆放在指定地点，混合物进行蒸馏，产生的溶剂回收再利用，分离出的油进行精炼。
（三）干馏法
（1）工作原理
采用250摄氏度以上高温进行裂解，经过高温处理后，沥青的质量得到很大改变，分子质量变小，胶质减少，高温处理过程中产生轻质油。
该方法适合地表干燥油砂资源的开发利用。
（2）工艺流程
油砂进行粉碎，通过送料系统进入干馏炉高温燃烧，然后进入洗涤塔洗涤、分离塔进行分离，产生的副产品天然气可补充燃烧。