热力采油提高采收率.

热力采油方法热力采油方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提高采收率的方法。热力采油的地位美国EOR总产量：761000bbl/d（约3700万吨/年）热采：60%混相气驱：38%化学驱:2%(105万吨/88年→7万吨/96年→进一步降低）中国EOR总产量：约2200万吨/2004年热采：60%化学驱:37%混相气驱：3%目前世界上用此种方法采出的油量超过16万m3/d（其中：美国为80000m3/d，俄罗斯65000万m3/d，再其次是加拿大为8000m3/d）。中国热采主力油田：辽河、新疆、胜利、南阳。热力采油分类井下加热器(1865,Perry&Warner)火烧油层(In-situCombustion):二十世纪初热水驱(Hot-waterDrive)蒸汽驱(Steamflooding)：1931，Texas蒸汽吞吐(PuffandHuff,，1959，委内瑞拉，注蒸汽井，放喷，带出大量的油)蒸汽-泡沫驱(Foam-SteamDrive)蒸汽辅助重力驱(SteamAssistedGravityDrainage，SAGD)商业应用的三种方法：蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层。热采方法的适用条件筛选参数热采注蒸汽火烧油层原油重度（°API）10-3410-35原油地下粘度，mPa.s≤15000≤5000深度，ft≤3000≤11500产层厚度，ft≥20≥20油藏温度，°F——孔隙度≥0.20≥0.20平均渗透率，md25035传导系数，md·ft/cp≥5≥5油藏压力，psi≤1500≤2000最初最低含油量≥0.10≥0.08总矿化度，ppm——岩石类型砂岩或碳酸盐岩砂岩或碳酸盐岩§1稠油特性一、稠油的分类标准（1）UNITAR推荐的重油分类标准（1982年2月，委内瑞拉，联合国训练研究署）类型粘度mPa.s(油层温度下，脱气)密度，kg/m3（常压，15.6℃）重质原油（heavycrudeoil）100～10000934～1000沥青砂油（tarsandoil）100001000注：*指油层条件下的粘度;其它指油层温度下的脱气油粘度。稠油分类主要指标辅助指标开发方式名称类别粘度mPa.s相对密度g/cm3（20℃）普通稠油Ⅰ50*(或)100-100000.9200注水和热采亚类Ⅰ-150*-150*0.9200可以先注水Ⅰ-2150*-100000.9200热采特稠油Ⅱ10000-500000.9500热采超稠油(天然沥青)Ⅲ500000.9800热采——粘度最高可达100万mPa.s以上，呈半液体半固体状态。（2）刘文章推荐的重油分类标准（中国）二、我国稠油的主要特点轻质组分少（5%左右），胶质沥青质含量很高。含硫量低（8%）。金属含量低。石蜡含量低(5%)。对温度很敏感。§2注热载体的选择选择原则：载热能力强。价格便宜且来源广。流动性能好。选择依据：从物质的热力学性质分析。定义：指将蒸汽注入到生产井中，然后关井一段时间，重新开井生产的稠油热采方法。优点：油井几乎可以一直生产，因为注入蒸汽及关井时间很短；而且投资少，成本低。§5蒸汽吞吐§5蒸汽吞吐注气阶段，从生产井注2-6周的蒸汽。关井阶段，“焖井”（Soak)2-7天。回采阶段，自喷→下泵生产。一、蒸汽吞吐开采过程一般可进行多次吞吐作业循环。二、主要机理受热降粘，改善流动性。热膨胀。大量注入汽从地层中带油逸出。清除井筒或地层污染，增加产量。高温可引起油水相对渗透率和毛管压力变化，以及岩石润湿性改变。三、矿场经验四、存在问题油层应具有一定的能量。焖井时间过长，蒸汽可能完全消失。焖井时间过短，投产后可能产生大量蒸汽。应控制回压防止出砂。如果注入井到生产井连续性差时，作为主要手段。该方法投资少、工艺技术简单、增产快、经济效益好。动用程度低，未波及到远井地带。采收率低，仅仅10-20%。蒸汽驱是指蒸汽从注入井进入油层，加热油层及原油，蒸汽穿过整个油层，把原油推向生产井而产出地面。蒸汽驱需要至少一口注入井和一口生产井，而不象蒸汽吞吐只需一口生产井即可，蒸汽驱与蒸汽吞吐相比能更大范围地加热油层，从地层中产出更多的稠油，采收率更高。§6蒸汽驱§6蒸汽驱一般在蒸汽吞吐几轮以后，进行蒸汽驱，可进一步提高采收率20-30%。该方法消耗的热能多、汽窜严重、投资大、技术复杂程度高、风险大。蒸汽驱蒸汽吞吐缺陷：吞吐只能采出油井井筒附近地层中的原油，而井间仍有大量的稠油未能采出，其采收率仅为10-20%。蒸汽驱特点：进一步提高稠油的采收率20-30%。是接替蒸汽吞吐的一种稠油开采方法消耗的热能多、投资大、技术复杂程度高、风险大。一、主要机理增温降粘，改善流动性。原油热膨胀。蒸汽蒸馏作用：轻烃蒸气+水蒸汽→轻质油+水。气驱作用。溶剂的萃取效应（轻质油起作用）。T升高可能改变岩石润湿性或界面张力（如亲油→亲水）。二、矿场经验井深1000m。井距100m。原油粘度应当有上限，应有起码的流动度。含油量10万吨/公里2.m，渗透率250md，传导率不应太低。注入速度高有利于减少热损失，太快易汽窜。汽油比（注入汽：产出油）4（m3/m3）。——1m3燃料油仅能产生13-14m3的水蒸汽。三、存在的主要问题易变成热水驱。易汽窜，不利的流度比。改进技术之一：蒸汽-泡沫驱。泵提液不足（一般整个油层受益后，产量才逐步上升）。四、注蒸汽井的对完井要求防止油层污染预防油层出砂降低油井产能的损失量便于修井作业能耐高温五、提高蒸汽驱效果的途径控制蒸汽汽窜技术提高井底蒸汽干度实行分层分注工艺调整注采动态方法六、引起蒸汽气窜的主要原因–油藏的非均质性。–蒸汽的高流动能。–蒸汽与油层流体的粘度差。–吞吐形成的蒸汽通道。七、蒸汽驱设计的内容油藏地质研究油藏工程研究工艺技术设计经济效果评价§7火烧油层（In-situcombustion）蒸汽吞吐和蒸汽驱方法在实施过程中有大量的热量由于传导、对流和辐射而损失。火烧油层（In-situcombustion）向储层中注入空气供氧，下入加热器加热空气，点燃原油，加热油层，从而提高采收率。火烧油层法定义：火烧油层是通过注入空气维持原油就地燃烧，将原油驱向生产井的提高原油采收率的热采方法。火烧油层又称层内燃烧或火驱(FireFlooding)。分类：干式正向燃烧、反向燃烧和联合热驱火烧油层的采油机理原油的高温裂解热驱冷凝蒸汽驱混相驱气驱火烧油层法分类正向燃烧法：注入井注空气，燃烧前缘从注入井向生产井推进，燃烧是正向向前的（类似吸烟）。优点：燃烧前缘后面的油层余热加热空气，燃料主要是无价值的焦炭（因轻质馏分优先被驱走）。缺点：采出原油需经过低温区，流动困难，热利用率低。反向燃烧法：注入井注空气，空气接近生产井时点火，燃烧前缘从生产井向注入井推进（类似点燃香烟后吹气）。优点：采出原油不需经过低温区，主要用于开采特稠油。缺点：燃烧的是相对轻质馏分，需大量氧气（2倍）。湿式燃烧法或联合热驱：正向燃烧，将空气和水同时注入。优点：有效利用燃烧前缘后面大量的余热。有利于火烧油层法的因素1）井距大2）油层渗透率高3）油层厚4）含油饱和度高5）油层相对均质6）油层温度较高7）垂向渗透率较小8）原油重度高一、主要机理原油的热裂解：燃烧前缘温度高达300-650℃，轻质组分向前推进，重质组分产生热裂解，形成气态烃和焦油。气态烃进入蒸发带，而焦油沉积在油砂上成为燃料。蒸汽驱作用：地层水被汽化形成蒸汽驱，增温降粘。烃类混相驱：正常挥发与热裂解产生的气态烃进入凝析带，冷凝成轻质油与地层原油混相（混溶），改善流动性。气驱作用：N2，CO2等，与原油形成混相与非混相，降低粘度，增加油层能量（驱动力）。热驱作用：热传导，加热油层。二、矿场经验空气与水一同注入或交替注入。燃烧前缘接近生产井时，防止生产井在持续高温下遭到破坏。深井稠油油藏开采的可行方法。火烧油层的缺点1）地下燃烧产生的热量不仅用于加热原油，而且有部分用来加热原油，而且有部分用来加热基岩、上下盖层。2）生产井乳状液的形成，降低了油井产能。3）产出液中CO32-存在，加速了生产井管柱及地面设施的腐蚀。4）生产井出砂和井壁坍塌造成的油井破坏。5）热裂解和原油蒸发导致生产井井筒附近区域中的蜡、沥青质沉淀，堵塞地层和井筒。6）生产井的高温导致生产管柱破坏。热采研究现状与发展方向蒸汽吞吐技术成熟，是当前热采的最主要方法。蒸汽驱技术需要进一步完善（攻关）。蒸汽驱热损失大，汽窜严重（应间歇注汽，不要太快）,对超稠油无能为力。蒸汽吞吐与蒸汽驱方法相结合，先蒸汽吞吐，后蒸汽驱，减少油层阻力。普通稠油水驱后期（fw=90%)注蒸汽。复合驱方法的探讨：蒸汽—泡沫驱、热-聚合物驱。稠油破乳技术：产出液温度高，形成油包水或水包油乳状液，结构很稳定，很难分离。稠油冷采：微生物降解稠油（微生物采油机理很多，P281）。超稠油开采（辽河就有1.5亿吨，几乎未动用）。新技术的运用：如SAGD技术。辽河油田SAGD技术试验蒸汽辅助重力驱（SteamAssistedGravityDrainage，SAGD）油层厚度47m井深1000m地面井距29m油层井距10m水平长度300m打井投资3300万元，注汽1200万元。高压阶段：油层温度310-318℃，产量336吨/天。低压阶段：产量168吨/天。应用效果