修改论文

- 1 - 石油热采总体优化调控系统 - 1 - 摘要 石油是重要的战略资源，是世界热点关注和争夺的资源。石油分为稀油和稠油两类，目前世界上稀油资源的储备量不足1500亿吨，而世界稠油资源相对丰富，其储量为4000-6000亿吨，约占世界总石油资源的70%以上，所以，对稠油开采已成为当今世界热点关注的能源问题。世界能源专家指出：稠油将是21世纪的重要能源。当今，国内外95%以上的稠油开采是用湿蒸汽两相流灌注到稠油井下、使稠油融化降粘的石油热采工艺。为了使稠油热采取得良好收益，需根据油藏地质条件和注汽参数来确定稠油热采优化方案。 当确定了稠油热采优化方案后，热采优化方案的实施将是稠油热采生产中的关键环节。在石油热采中，对灌注到稠油井的蒸汽干度、蒸汽流量、周期蒸汽量的实施监测监控，能明显和有效提高稠油的采收率和稠油热采的经济性。然而，由于缺乏对湿蒸汽两相流的监测监控手段，导致稠油热采过程中存在着很大的能源浪费和经济损失。本课题基于已成功研制的湿蒸汽两相流流量仪和湿蒸汽等干度分配器，创新性地提出了石油热采总体优化调控系统，它的应用不仅能提高稠油采收率和热采经济性5－20％，能提高稠油热采的经济性 5-25%，可大为提升我国石油热采的技术水平，而且还能进入国际石油热采市场，对国内国际稠油开采业具有极大的影响和应用前景。

关键词：稠油热采 控制调控系统 模拟演示 - 2 -

目录 石油热采总体优化调控系统 ............................................................... - 1 - 摘要 ................................................................................................ - 1 - 目录 ................................................................................................ - 2 - 引言 ................................................................................................ - 3 - 1.1石油及稠油简介 ............................................................. - 3 - 1.2稠油热采及稠油热采优化方案 ..................................... - 4 - 1.3稠油热采目前存在的问题及解决方法 ......................... - 8 - 稠油热注总体优化调控系统 ....................................................... - 9 - 2.1系统目标与系统组成 ................................................... - 10 - 2.2工作原理 ....................................................................... - 12 - 2.3作用与功能 ................................................................... - 13 - 物理演示调控系统 ..................................................................... - 14 - 3.1基本原理 ....................................................................... - 15 - 3.2具体代换 ....................................................................... - 15 - 3.3实验过程 ....................................................................... - 16 - 结论 .............................................................................................. - 16 - 参考文献...................................................................................... - 17 - - 3 -

引言 1.1石油及稠油简介 石油是战略资源，全球石油年消费量约为 38.8 亿吨。我国石油年消费量约为 4.04亿吨。石油为当今最为实用的常规能源，是世界热点关注和争夺的资源。根据石油的稠度进行分类，可以分为稀油和稠油两类。稀油可以直接使用采油机抽取，开采成本相对较低。稠油是指在油层条件下粘度大于50MPa.s或脱气粘度大于100MPa.s的原油；重油指原始油藏温度下，脱气油粘度为100～10000MPa.s或在15.6℃及大气压条件下密度为0.934～1.0g/cm3(20～100API)的原油。由于一般情况下粘度和密度成正比，因此稠油和重油是指同一类原油，本文都称之为稠油。稠油由于粘度大，需采取二次开采，所以稠油的开采成本相对较高。然而，石油短缺是世界各国面临的重要问题，已影响到各国的经济发展和生活水平。随着常规原油的不断开采，其储量逐年递减，目前稀油资源的探明储量仅余约 1847 亿吨 ，且随时间推移，其开采难度增大、开采费用增高，相比之下，全球已探明的稠油资源其储量超过4000 亿吨，远大于可供开采的稀油资源。自从上世纪五十年代末注蒸汽技术首次投入稠油开采业以来，稠油开采业发展迅速，到目前为止，世界稠油的年产量已达 1.27 亿吨以上，在世界原油生产中占有十分重要的地位，我国的稠油年产量已达约 1500 万吨。进入 21 世纪以来，世界上强化采油的日产量约为 3.66 百万吨，其中热力采油的日产量约为 2.07 百万吨，约占强 - 4 -

化采油的 56.6%，可见稠油热采在强化采油中占有主导地位。而在稠油热采中，注蒸汽开采稠油的产量约占 97% 。在常规石油资源越来越少的情况下，占全球石油资源 70%的稠油资源的开发利用就成为世界性的话题。据剑桥能源研究协会预测，稠油的年产量在今后 25 年的时间里，将以每年 150—300%的速度递增。可见稠油对未来能源的主导地位。

1.2稠油热采及稠油热采优化方案 稠油热采是以热力学和传热学的理论和方法为基础，以稠油和高凝油为主要开采对象，通过加热方式(注入蒸汽）来降低原油粘度，解除油层堵塞，改善地层渗流特性，从而提高原油采收率的开采技术。稠油热采根据加热油藏的方式和能量来源，可分为蒸汽吞吐，蒸汽驱，火烧油层，电磁加热及热化学等方式等。采用这些热力采油技术可使稠油采收率达到 60%以上，其中蒸汽吞吐约占 20%、蒸汽驱约占25-40%。为了使稠油热采取得良好收益，就要根据油藏地质条件来确定稠油热采优化方案。显然，只要严格按稠油热采优化方案来采油，就可获得稠油热采的高收益。在制定稠油热采优化方案时，主要涉及两类参数，一类为油藏参数，另一类为注汽参数。对于蒸汽吞吐稠油热采，油藏参数为原油粘度、油层厚度、渗透率、剩余油饱和度、油层底水与边水状况。注汽参数为注汽干度、周期注汽量、注汽速度、注汽压力、焖井时间；对于蒸汽驱稠油热采，油藏参数为原油粘度、油层厚度、油藏含油饱和度、油藏深度、油藏压力、油藏非均质性。 - 5 -

注汽参数为注汽干度、注汽速度、生产井与注汽井的采注比 。对不同的稠油油藏条件，其储量（有效厚度、孔隙度和含油饱和度），原油粘度和密度，油层渗透率，油层深度，纯总比，油藏压力，气顶和底水、裂缝等情况不同，要制定不同的稠油热采方案，图1-图7揭示了注气参数对稠油热采效能的影响曲线。可见，注汽方案的制定与实施，对稠油热采的采收率与经济性有着重要的影响。

图1：蒸汽干度对蒸汽吞吐稠油热采效果的影响曲线

。

图2：注汽量对蒸汽吞吐稠油热采效果的影响曲线

图3：注汽速度对蒸汽吞吐稠油热采效果的影响曲线 - 6 -

图4：蒸汽干度对蒸汽驱稠油热采效果的影响曲线

图5：注汽速度对蒸汽驱稠油热采效果的影响曲线

图6：采注比对蒸汽驱稠油热采效果的影响曲线

图7：蒸汽干度对 SAGD 稠油热采效果的影响曲线 - 7 - - 8 -

1.3稠油热采目前存在的问题及解决方法 在稠油热采中，重要的一个环节是蒸汽热注，蒸汽热注的效果制约着提高稠油采收率和降低稠油热采单耗。经过调研、分析和研究，注意到在目前稠油开采的蒸汽热注中，存在着如下八个问题，需要重视并加以解决：

(1) 热注优化方案与实际热注相脱节； (2) 实际热注还不能为热注优化提供信息反馈和技术支持； (3) 缺少对热注运行参数的实时监测监察手段； (4) 缺少对热注运行参数的调控手段； (5) 热注蒸汽输配存在干度分配偏差大的缺陷； (6) 地面热注蒸汽管网的散热损失较大且无整体的评估手段； (7) 难于使注汽炉保持为干度达标运行和热效率高效区运行； (8) 蒸汽热注缺少增产降耗优化运行的整体监测调控手段。 上述在稠油热采中的八个问题，已严重制约着稠油采收率的提高和稠油热采单耗的降低。

为解决上述问题，我们认为：第一，应进一步加强地质勘探、油藏模拟、采油分析、先导试验，研究和制定更为先进的热采方案和热注优化方案；第二，重视并开展蒸汽热注的监测监控，使蒸汽热注能按照热注优化方案实施；第三，加强采油设计、采油生产与蒸汽热注