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              1. 【石油技術】稠油油藏蒸汽驅開發技術

                發布時間:2018-10-11 20:58      

                國外大型稠油油田經過蒸汽吞吐及蒸汽驅開采 ,采收率超過了 45 %~50 %。我國自 90 年代在四大稠油區相繼開展蒸汽驅先導性試驗 ,至今仍未取得突破性進展。

                本文重點介紹了美國克恩河( Kervn) 油田蒸汽驅開發狀況及成功做法、德士古( Texaco) 石油公司深層蒸汽驅開采技術。為國內蒸汽驅開發過程中的稠油層降壓、注采參數的確定、注采井完井、蒸汽傳輸過程中的熱損失控制、等干度分配、蒸汽竄調控、蒸汽驅監測、污水處理等技術提供了經驗。

                克恩河( Kervn) 油田蒸汽驅開發狀況

                克恩河( Kervn) 油田位于美國加利福尼亞圣華金谷東部 ,探明及動用含油面積 1 萬英畝(約 4015km2) ,石油地質儲量 35 億桶(其中德士古公司占有20 億桶約 312 ×108 t) ,是加洲第二大油田。油田構造簡單 ,為一向西南傾斜的單斜構造 ,地層傾角 3°左右。油藏一般埋深 700 英尺(213 m) ,最深 1 200英尺(366 m) ,為瀝青封堵的稠油油藏。油層縱向上發育9 個砂體 ,含油井段600 英尺(183 m) 。儲層孔隙度 31 % ,滲透率 2~4μ m2 ,含油飽和度 55 %~65 % , 油 藏 有 活 躍 的 邊 底 水 , 原 始 原 油 粘 度4 000 mPa·s,汽驅前原油粘度上升到 10 000 mPa·s。蒸汽驅條件下原油粘度 10~20 mPa·s。地層溫度90 華氏度 ( 3212 ℃) , 原始地層壓力為 400 psi(2175 MPa) , 目前地層壓力 50 ~100 psi ( 0135 ~0169 MPa) 。

                克恩河油田于 1898 年投入開發 ,至 1964 年為冷采開發階段 ,采出程度僅為 6 %。1964~1971 年開始了注蒸汽試驗。目前全面蒸汽驅開發(少數井蒸汽吞吐) 。油田共有油井 5 800 口 ,注蒸汽井 1600 口 ,日注蒸汽 32 萬桶(511 ×104 t) ,日產油 10萬桶(1159 ×104 t) ,日產水 80 萬桶(12172 ×104 t) ,采油速度 1183 % , 采出程度 50 % , 綜合含 水8819 %。原方案預計的采收率為 64 %~65 % ,

                預計油田最終采收率可以達到 80 %。克恩河( Kervn) 油田蒸汽驅開發上主要采取了以下成功的做法:

                a , 低壓下轉蒸汽驅。通過蒸汽吞吐工藝及大排量提液技術最大限度地降低油層壓力。克恩河( Kervn) 油田吞吐后期主要采用氣頂放氣及提液降壓。提液主要包括深抽提液(主要方法有抽油泵深下、大泵提液 ,盡可能增大生產壓差 ,充分解放油層) 、提高油層供液能力(根據油井資料判斷有無堵塞 ,解堵方法主要有吞吐解堵、清洗炮眼等) ,將地層壓力降到 20~30 psi (0114~012 MPa) 時轉入蒸汽驅。

                b , 蒸汽鍋爐集中供熱和熱電聯供保證井下較高的蒸汽干度。四座供熱站向全油田 1 600 口注汽井提供蒸汽。兩組熱電聯供站(分別為 15 臺 23 t爐子和5 臺23 t 爐子) 日供汽32 萬桶(511 ×104 t) ,另有高效隔熱技術和蒸汽干度控制 ,使注入地層的蒸汽干度達到了 90 %左右。

                c , 合理井網、分層開采及有效的提液技術。油藏采用反九點法蒸汽驅井網 ,油井分層生產 ,蒸汽驅注入井自下而上逐層上返。油藏邊部專門打了17 口井 ,使用井下電泵排液 ,控制邊底水侵入。有效的提液措施使油藏邊部的采注比達到了 310 ,油藏內部采注比為 112 左右。

                d , 注汽井完井工藝技術。采用 7″或 9 ??″套管常規射孔完井 ,下部采用耐熱水泥固井返至地面。注汽管柱采用 2 ??″的油管 ,下部用機械熱力封隔器密封環空;相近的中途日落油田采用雙管完井工藝 ,在9 ??″孔眼內同時下入兩套 2 ??″的油管作為注汽管柱 ,采用耐熱水泥及單向射孔 ,注汽前先對其中的一個管柱射孔 ,如管柱有問題則封堵后再對另一個管柱射孔注汽。

                e , 優化井下采油管柱結構。油井均為機械采油井 ,油井管結構為:油管錨 + 抽油泵 + 2 ??″油管 ,便于減少沖程損失及防止管柱擺動影響泵效;抽油泵深下避免了氣體及吞吐、汽驅等高溫條件的影響 ,利于油層降壓。

                f , 蒸汽竄調控技術。針對汽驅過程的單向竄流 ,主要采用油井加長尾管排液及分層采油、注汽井降低注汽量、關汽竄井、未汽竄油井吞吐引效及對油井、注汽井補孔等 ,以調整蒸汽的平面波及方向。g , 蒸汽前緣監測技術。主要采用中子測井(每 3 個月一次 ,測量不同半徑范圍內蒸汽量的多少) 、溫度測井(每半年一次 ,監測溫度場的分布及變化) 、飽和度測試(每年一次 ,監測不同區域內含油飽和度的分布狀況) 等方法 ,判斷蒸汽注入量的多少及蒸汽帶的分布。

                h , 計量站、聯合站管理自動化。全油田5 800口生產井 ,1 600 口注汽井 ,177 座計量站和聯合站的計量、化驗、輸油、脫水均由計算機控制 ,隨時可以了解每口井、每個站的產油、產水和含水。計量站設備簡單、自動化程度高。

                i , 先進的污水處理工藝。工藝流程主要采用了氣浮加藥及過濾技術 ,即中轉站來油進聯合站大罐一次沉降 ,沉降下來的水經二次沉降、氣浮加藥、過濾后直接使用。克恩河油田日處理污水 80 萬桶(12172 ×104 t) ,水質完全達到了灌溉標準。其中32 萬桶(511 ×104 t ) 用于蒸汽驅的水源 ,48 萬桶(7162 ×104 t) 賣給農場用于農田灌溉。

                j , 高效精干的組織管理機構。克恩河油田年產原油 3 650 萬桶(580.13 ×104 t) ,員工總人數僅為255 人 ,其中經理一人 ,副經理兩人(分別主管工程和地質開發) ,人均管理井數達到了29 口(包括管理層) 。

                深層稠油藏蒸汽驅開發技術

                稠油油藏蒸汽驅開發必須在建立切合實際的油藏地質模型基礎上編制合理的油藏工程方案 ,采取高效隔熱措施 ,確保高干度蒸汽注入到油層 ,并強化提液技術 ,確保汽驅注采比大于 112 ,利于蒸汽腔的形成和擴散(圖 1) 。結合德士古( Texaco) 公司等成

                功汽驅開發油田的先進經驗 ,深層稠油油藏先導試驗區選擇、稠油油藏降低地層壓力、注汽過程熱損失控制、等干度分配等方面應采取以下相關措施。

                1 合理選擇蒸汽驅先導試驗區

                蒸汽驅先導試驗區的選擇要綜合考慮油藏地質背景、地層傾角、油層厚度、斷層發育狀況、泥巖夾層發育特點等。結合深層稠油油藏的實際 ,提出先導試驗區的選擇應遵循以下原則:一是試驗區應有連續的泥巖隔層 ,盡可能減少目的層垂向上的蒸汽竄流;二是砂巖應較純 ,厚度不宜過大;三是砂巖傾角不宜太大。

                2 ?轉驅時機及提液降壓措施

                a , 低壓下轉汽驅是形成蒸汽腔的關健。德士古( Texaco) 公司技術人員認為 1 600 m 深的稠油油藏在地層壓力為 200Psi (114 MPa) 時 ,轉汽驅開發較為有利。因為 ,高注汽壓力的存在使形成的蒸汽腔太窄 ,蒸汽一到射孔層段損失一部分熱量凝結成熱水 ,且高壓液體注入油藏亦導致指進現象。

                b , 氣頂稠油油藏的氣頂氣和油層應統一考慮。氣頂放氣是實現油層降壓的重要途徑。在生產井氣層段射孔 ,加速氣頂衰竭。但氣頂衰竭會使原油游離上竄 ,通過井眼清洗、提高泵效可消除這一短期副作用。

                c , 回收套管氣。考慮伴生氣的影響 ,安裝單獨的套管氣回收系統 ,降低油井回壓 ,回收的天然氣經處理后用作注汽鍋爐燃料。

                d , 加深泵掛或大泵提液。即將泵置于射孔段底部或更低 ,進一步增大生產壓差或使摻入的稀油與稠油在井底充分混和。但考慮到稠油膠結疏松、易出砂及抽油桿負荷重易斷脫的影響 ,泵可下至射孔段頂部。在井況較好的油井(非先防井或無落物井) 可逐級下大泵降低井筒液面 ,提高油井產液量。

                e , 采油井安裝管柱固定錨 ,最佳位置為生產層段以上10 m 左右。減少套管傷害 ,控制管柱在抽油過程中的移動 ,提高泵效 ,有助于降低油藏壓力以達到成功注汽所需的壓力水平。

                3 蒸汽傳輸過程中的熱損失控制

                a , 注汽鍋爐出口安裝汽水分離器 ,確保出口干度大于 90 % ;

                b , 地面注汽管網采用硅酸鈣隔熱、密封膠帶、金屬鋁薄片包裝 ,熱損失由一般的 10 %降低到 5 % ;

                c , 注汽前排除注汽井環空?的減少 ,從而減少了散失到上覆巖層中的熱量。雖然 SA GP 腔體中溫度較低 ,預計殘余油飽和度會較高 ,但通過延長驅替時間仍可獲得最高采收率。蒸汽腔中平均殘余油飽和度可用下式測算:

                對于Lloydminster 油層的原油而言 ,蒸汽溫度在160 ℃以上時 ,殘余油飽和度低于 10 % ,且隨溫度變化很小 ,說明不必將儲層加熱到公認的 SA GD溫度 ———超過 200 ℃,也能獲得較高的采收率。

                結   論

                a , 采用 SA GD 方法可獲得較高采收率和采油速度 ,而且沒有天然氣和錐進;對于好油層非常經濟 ,對于差油層 ,則非常不經濟。

                b , 采用 SA GP 方法比采用 SA GD 方法采油更經濟 ,殘余油飽和度更低 ,采收率更高 ,采油速度更快。

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