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1、稠油热采技术交流 2008年3月 一、稠油分类 二、热力采油技术 三、热力采油机理 四、蒸汽、水、油及油藏岩石的热特性 五、井口注汽参数对井底注热参数的影响 六、蒸汽吞吐采油方法 七、蒸汽驱开采方法 稠油热采技术交流 一、稠油分类 在油层条件下，粘度大于50mPa.s或脱气原油粘度 大于100mPa.s的原油称为稠油。 中国稠油的分类标准 稠油分类类主要指标标辅辅助指标标开采方式 名称类别类别粘度mPa.s 相对对密度 (20) 普通稠油 -150*150*大于0.92可以先注水 -2150*10000大于0.92热热采 特稠油1000050000大于0.95热热采 超稠油大于50000大于0
2、.98热热采 注：*指油层层条件下的粘度，无*时时指油层层温度下的脱气粘度。 一、稠油分类 二、热力采油技术 三、热力采油机理 四、蒸汽、水、油及油藏岩石的热特性 五、井口注汽参数对井底注热参数的影响 六、蒸汽吞吐采油方法 七、蒸汽驱开采方法 稠油热采技术交流 1.蒸汽吞吐 2.蒸汽驱 3.火烧油层 4.热化学法 二、热力采油技术 蒸汽吞吐是指在本井中完成注 蒸汽、焖井和开井生产三个过程 的稠油开采方法。 蒸汽吞吐通常只能采出生产井 周围油层中有限区域内的原油， 采收率一般为10%20%。 蒸汽吞吐筛选标准 油藏参数 一等二等 12345 原油粘度（ mPa.s） 50 10000 10000
3、 50000 0.98 0.92 0.95 0.92 0.95 油层深度（m） 150 1600 1000101010510 净厚度/总厚度0.40.40.40.40.4 孔隙度（%）2020202020 渗透率（10- 3m2） 200200200200200 原始含油饱和度 （%） 5050505050 Soi0.10.10.10.10.1 储量系数 (104t/km2.m) 1010101010 极限周期油汽比0.240.260.240.250.17 注：油层条件下脱气原油粘度 1.蒸汽吞吐 2.蒸汽驱 3.火烧油层 4.热化学法 二、热力采油技术 蒸汽驱是指通过适当井网，由 注汽井连续
4、注汽，在注汽井周围 形成蒸汽带，注入的蒸汽将地下 原油加热并驱到周围生产井后产 出。 蒸汽驱采收率一般为20%30% 。 蒸汽驱筛选标准 油藏参数一等二等三等 原油粘度（ mPa.s） 50 10000 10000 50000 50000 原油相对密度 0.92 0.95 0.95 0.98 0.98 油层深度（m） 150 1400 15016001800 有效厚度（m）10105 净厚度/总厚度0.50.50.5 孔隙度（%）202020 渗透率（10- 3m2） 200200200 原始含油饱和度 （%） 505040 Soi0.10.10.08 储量系数 (104t/km2.m) 10
5、107 1.蒸汽吞吐 2.蒸汽驱 3.火烧油层 4.热化学法 二、热力采油技术 火烧油层是指通过注入井向油 层注入空气，使油层中的一部分 原油燃烧而产生热量，加热和驱 替未燃烧区的大部分原油，并从 生产井中开采出来。 1.蒸汽吞吐 2.蒸汽驱 3.火烧油层 4.热化学法 二、热力采油技术 热化学方法是指向油井注入化 学剂，以达到降低原油粘度的采 油方法。 热化学吞吐 热化学驱 4.热化学方法 CO2吞吐 N2吞吐 降粘剂CO2蒸汽吞吐 (DCSH) 表活剂CO2蒸汽吞吐 蒸汽CO2吞吐 蒸汽丙烷吞吐 蒸汽柴油吞吐 热化学吞吐 热化学驱 4.热化学方法 N2泡沫蒸汽驱 蒸汽烟道气驱 蒸汽尿素 一
6、、稠油分类 二、热力采油技术 三、热力采油机理 四、蒸汽、水、油及油藏岩石的热特性 五、井口注汽参数对井底注热参数的影响 六、蒸汽吞吐采油方法 七、蒸汽驱开采方法 稠油热采技术交流 1.加热降粘 2.热膨胀作用 3.蒸汽蒸馏作用 4.高温相对渗透率变化 5.乳化驱替 6.重力泄油 三、热力采油机理 稠油的粘度随温度的变化非常敏感，温度升高，粘度 急剧下降。加热降粘是注蒸汽热采稠油的主要机理。 1.加热降粘 建立地层原油粘温关系的步骤为： 取得地面脱气原油油样，并测定其粘温数据。 利用数学回归方法建立粘温关系。 进行溶解气修正。 加热降粘 osAodB A10.715(5.615Rs+100)-
7、0.515 B5.44(5.615Rs+150)-0.338 式中：os含气原油粘度mPa.s od脱气原油粘度mPa.s Rs溶解气油比m3/m3 加热降粘 当高温蒸汽注入油层后，油藏中的流体 和岩石产生热膨胀作用，孔隙体积缩小， 流体体积增大，维持原油生产的弹性能量 增加。 2.热膨胀作用 4.高温相对渗透率变化 随温度升高，束缚水Swc增大，残余油Sorw减少。 随温度升高，油相渗透率增强，水相渗透率降低。 由于高温相对渗透率资料较少，高温下的残余油可 由下式求取： Sors=0.13253+0.025956lnos-0.000317(Ts-Ti) 式中：Sors为蒸汽驱残余油 os对应
8、Ts时的原油粘度mPa.s Ts、Ti分别为蒸汽温度和原始油层温度 高温相对渗透率变化 1.由于注入流体的运动引起的能量传递。 2.在油层中，由高温向低温的热传导。 3.在注入流体与地层中原始流体之间，由 于地层的渗透性引起的热对流。 油层注蒸汽传热机理 当流体的运动速度较小时，主要传热机理是1、2。 当流体的运动速度较大时，主要传热机理是3。 一、稠油分类 二、热力采油技术 三、热力采油机理 四、蒸汽、水、油及油藏岩石的热特性 五、井口注汽参数对井底注热参数的影响 六、蒸汽吞吐采油方法 七、蒸汽驱开采方法 稠油热采技术交流 四、蒸汽、水、油及油藏岩石的热特性 1.蒸汽、水的热特性 2.原油的
9、热特性 3.油藏岩石的热特性 4.油藏加热过程中渗透率变化 1.蒸汽、水的热特性基本概念 处于饱和状态的水蒸汽和水的混合物称为湿蒸汽。 湿蒸汽中所含干饱和蒸汽的质量分数称为干度X。在饱 和点的水，蒸汽干度为0；完全饱和状态的蒸汽，其干 度为100%。 在一定压力下，温度低于对应饱和温度的水称为未饱 和水或热水。 当蒸汽温度高于该蒸汽压力所对应的饱和温度，此时 的蒸汽为过热蒸汽。 饱和水蒸汽的临界压力为22.12MPa，临界温度为 374.15。 1.蒸汽、水的热特性 饱和蒸汽温度和压力的关系 水的比热 水蒸汽的热焓 湿饱和蒸汽的比容 饱和蒸汽温度Ts与压力P的关系 过热蒸汽 饱和温度线 热水
10、Ts=280.034+14.0856lnP+1.38075(lnP)2-0.101806(lnP)3+0.019017(lnP)4 水的比热 除液态氨外，其它任何液体的比热都比水小。 同时水具有最大的汽化潜热焓，因此水是最好的 注热载体。 水的比热为1.0 kcal/kg. 4.1868 kJ/kg. 水蒸汽的热焓(kJ/kg) 当水从冰点温度加热到某一压力下的饱和温度 时所吸收的热量称为显热Hw。 饱和水变成干饱和蒸汽所吸收的热量称为汽化 潜热Lv。 湿饱和蒸汽的热焓Hws：HwsHwXLv 当蒸汽进入油层时，首先释放潜热，待潜热释放完后 ，蒸汽变成饱和水；然后再释放显热，此时温度降低， 饱
11、和水变成热水。 水蒸汽的热焓(kJ/kg) 过热蒸汽 热水 在相同压力下，蒸汽干度越高，蒸汽热焓越大。当压力为5MPa 时，蒸汽干度为40%的热焓为1810kJ/kg，为饱和水的1.57倍；当 蒸汽干度为80%的热焓为2466kJ/kg，为饱和水的2.14倍。 水蒸汽的热焓(kJ/kg) 随压力增加，饱和水显热增大，而蒸汽潜热减小。 当压力蒸汽潜热。 湿饱和蒸汽的比容(m3/kg) 单位质量的饱和水占据的体积称作饱和水的比 容Vw。 单位质量的干饱和蒸汽占据的体积称作饱和蒸 汽的比容Vs。 湿饱和蒸汽的比容Vws：Vws(1-X)VwXVs 湿饱和蒸汽的比容(m3/kg) 蒸汽的比容比饱和水的
12、比容大得多，而且干度越高， 蒸汽的比容越大。因此在注蒸汽开采过程中，注入蒸汽 的干度越高，蒸汽带的扩展体积越大，加热范围越大， 开发效果越好。 湿饱和蒸汽的比容(m3/kg) 随压力的降低，蒸汽与水的体积倍数快速增大。因此 对蒸汽驱来说，油层压力尽可能降低。在较低压力下注 蒸汽，蒸汽带的体积较大，蒸汽波及体积较高，开发效 果较好。 2.原油的热特性 原油粘度随温度的变化 原油的比热及热容量 原油的导热系数 原油的比热Co(kJ/kg.)及热容量Mo 已知原油的相对密度o，温度T()，求Co： 原油的热容量Mo=Coo 设o=0.98，T=300， 则Co=2.73(kJ/kg.) Mo=Coo
13、=2675(kJ/m3.) 原油的导热系数o(kJ/d.m.) 已知原油的相对密度o，温度T()，求o： o10.124(10.00054T)/o 设o=0.98，T=300，则o=8.66(kJ/d.m.) 已知温度T(273+)，求饱和水及蒸汽的导热系数： 设T=300，则w=47.3(kJ/d.m.) s=5.95(kJ/d.m.) 3.油藏岩石的热特性 油藏岩石的导热系数 油藏岩石的热容量 热扩散系数 热膨胀系数 油藏岩石的导热系数s(kJ/d.m.) s的范围为59.6329.2(kJ/d.m.) cmg软件提供的缺省值为149.6(kJ/d.m.) 已知砂岩的孔隙度、液体饱和度SL
14、、温度T()， 求固结砂岩的导热系数s： 设=0.3，SL=1，T=300 ，则s=160(kJ/d.m.) 已知砂岩的孔隙度、含水饱和度Sw，求疏松砂岩的 导热系数s： 设=0.3，Sw=0.4，则s=146(kJ/d.m.) 油藏岩石的热容量MR(kJ/m3.) 热容量是指单位体积的油藏岩石温度升高1所需要的 热量。 cmg软件提供的缺省值为2347(kJ/m3.) 已知温度T()，求砂岩的比热CR： CR=0.813+9.79710-4T 岩石的热容量MR=CRR 设T=300，R=2000(kg/m3) 则CR=1.107(kJ/kg.) MR=CRR=2214(kJ/m3.) 热扩散
15、系数(m2/h) 热扩散系数是导热系数与热容量之比。 =/M 热膨胀系数(-1) 热膨胀系数是指在恒压条件下，温度升高1时物质比 容的变化率。 原油的热膨胀系数约为910-4(-1) 水的热膨胀系数约为310-4(-1) 岩石的热膨胀系数约为910-5(-1) 温度升高，孔隙度减少，绝对渗透率下降。 随温度升高，岩石的表面性质趋向强亲水。 随温度升高，束缚水Swc增大，残余油Sorw减少。 随温度升高，油相渗透率增强，水相渗透率降低。 随温度升高，油水流度比得到改善。 4.油藏加热过程中渗透率变化 一、稠油分类 二、热力采油技术 三、热力采油机理 四、蒸汽、水、油及油藏岩石的热特性 五、井口注汽参数对井底注热参数的影响 六、蒸汽吞吐采油方法 七、蒸汽驱开采方法 稠油热采技术交流 五、井口注汽参
