第三章_稠油热采

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1、第三章 稠油热采主要内容：主要内容：第第1节节 稠油热采概论稠油热采概论第第2节节 稠油的定义、物性及分类标准稠油的定义、物性及分类标准第第3节节 水、蒸汽的热特性水、蒸汽的热特性第第4节节 蒸汽吞吐蒸汽吞吐第第5节节 蒸汽驱蒸汽驱第第6节节 火烧油层火烧油层第第1节节 稠油热采概论稠油热采概论 石油资源存在于天然形成的油藏之中，其开采技术随油石油资源存在于天然形成的油藏之中，其开采技术随油藏类型、原油特性不同而不同。稠油也称藏类型、原油特性不同而不同。稠油也称重油重油，即高粘度重，即高粘度重质原油，在油层中的粘度高，流动阻力大，甚至不能流动，质原油，在油层中的粘度高，流动阻力大，甚至不能流动

2、，因而用常规技术难以经济有效地开发。最近因而用常规技术难以经济有效地开发。最近10多年我国采用多年我国采用注蒸汽热采技术有效地开发了一批稠油油田，打开了稠油开注蒸汽热采技术有效地开发了一批稠油油田，打开了稠油开发的新局面。发的新局面。1.1 我国稠油的特点及稠油资源的分布我国稠油的特点及稠油资源的分布一、我国稠油的特点一、我国稠油的特点（1）粘度高，而相对密度低（我国稠油胶质成分多，一般为）粘度高，而相对密度低（我国稠油胶质成分多，一般为2040%，沥青含量少，一般为，沥青含量少，一般为05%。）；。）；（2）含硫较低，一般仅为）含硫较低，一般仅为0.5%左右；左右；（3）轻质馏分少，）轻质馏

3、分少，300时轻质馏分约为时轻质馏分约为10%；（4）金属钒（）金属钒（V）、镍（）、镍（Ni）含量低。）含量低。“双高原油双高原油”是指胶质沥青质含量高、石蜡含量高的原油是指胶质沥青质含量高、石蜡含量高的原油。二、我国稠油资源的分布及特点二、我国稠油资源的分布及特点 我国目前已在我国目前已在12个盆地发现了个盆地发现了70多个稠油油田。我国陆上多个稠油油田。我国陆上稠油油藏多数为中新生代陆相沉积，少量为古生代的海相沉积，稠油油藏多数为中新生代陆相沉积，少量为古生代的海相沉积，储层以碎屑岩为主，具有高孔隙、高渗透、胶结疏松的特征。储层以碎屑岩为主，具有高孔隙、高渗透、胶结疏松的特征。重质油主要

4、分布在盆地边缘斜坡带、凸起边缘或凹陷中断裂背重质油主要分布在盆地边缘斜坡带、凸起边缘或凹陷中断裂背斜带的浅层。陆相重质油由于受成熟度较低的影斜带的浅层。陆相重质油由于受成熟度较低的影响，沥青含量低而胶质含量高。响，沥青含量低而胶质含量高。目前，稠油储量最多的是东目前，稠油储量最多的是东北的辽河油区，其次是东部的胜利油区和西北的克拉玛依油北的辽河油区，其次是东部的胜利油区和西北的克拉玛依油区。区。 1.2 我国稠油热采技术的发展历程我国稠油热采技术的发展历程 从从1980年到目前，我国稠油开发技术的发展大致经历了三年到目前，我国稠油开发技术的发展大致经历了三个阶段，即（个阶段，即（1）19801

5、985（六（六五）：以稠油蒸汽吞吐开五）：以稠油蒸汽吞吐开采技术为目标；（采技术为目标；（2）1986 1990（七（七五）：以稠油蒸汽吞五）：以稠油蒸汽吞吐技术推广应用与稠油蒸汽驱先导试验为目标；（吐技术推广应用与稠油蒸汽驱先导试验为目标；（3）1991 1995（八（八五）：以改善蒸汽吞吐、蒸汽驱开采效果为目标。五）：以改善蒸汽吞吐、蒸汽驱开采效果为目标。 另外，另外，1966 1967年在克拉玛依油田、胜坨油田及扶余油年在克拉玛依油田、胜坨油田及扶余油田开展了三个火烧油层的先导试验，由于田开展了三个火烧油层的先导试验，由于“文革文革”而中途停止。而中途停止。 1.3 主要技术成就主要技术

6、成就 总结起来，稠油热采有总结起来，稠油热采有十项重大技术成就十项重大技术成就：一、油藏描述技术取得很大进展；一、油藏描述技术取得很大进展；二、热采数值模拟及物理模拟技术在稠油开发中发挥重要作二、热采数值模拟及物理模拟技术在稠油开发中发挥重要作 用；用；三、深井井筒隔热及保护套管技术；三、深井井筒隔热及保护套管技术；四、丛式定向井及水平井钻采技术；四、丛式定向井及水平井钻采技术；五、稠油油井防砂技术（机械防砂、高温化学防砂）；五、稠油油井防砂技术（机械防砂、高温化学防砂）；六、分层注汽及注入化学剂助排技术；六、分层注汽及注入化学剂助排技术；七、稠油热采井机械采油技术；七、稠油热采井机械采油技术

7、；八、井下高温测试技术（辽河油田研制的温度、压力双参数测八、井下高温测试技术（辽河油田研制的温度、压力双参数测 试仪）；试仪）；九、注蒸汽专用锅炉及热采井口设备；九、注蒸汽专用锅炉及热采井口设备；十、稠油集输、计量、脱水及输送技术。十、稠油集输、计量、脱水及输送技术。 1.4 基本理论基本理论 热力采油方法是指利用热能加热油藏，降低原油粘度，将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。热力采油包括蒸汽原油从地下采出的一种提高采收率的方法。热力采油包括蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层三种常规的方法。吞吐、蒸汽驱和火烧油层三种常规的方法。 蒸汽吞吐蒸汽吞吐是

8、指是指将蒸汽注入到生产井中，然后关井一段时间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重新开井生产的稠油热采方法。注入的蒸汽，一方面加热原油，。注入的蒸汽，一方面加热原油，降低原油粘度，降低油流动阻力；另一方面，注入的蒸汽为油降低原油粘度，降低油流动阻力；另一方面，注入的蒸汽为油藏提供了一定压力，使稀化的原油能够流到地面，蒸汽吞吐的藏提供了一定压力，使稀化的原油能够流到地面，蒸汽吞吐的一个最大优点是油井几乎可以一直生产，因为注入蒸汽及关井一个最大优点是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。时间很短，而且投资少，成本低。 蒸汽驱蒸汽驱是指是

9、指蒸汽从注入井进入油层，加热油层及原油，蒸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。蒸汽驱需要至少一口注入井和一口生产井，而不像蒸汽吞吐只需一口生产至少一口注入井和一口生产井，而不像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。层中产出更多的稠油，采收率更高。 火烧油层火烧油层的过程指的过程指将空气注入油层，然后在井底点火，使将空气注入油层，然后在井底点火，使部分原油产生就地燃烧，燃烧产

10、生的热量加热油层，产生的燃部分原油产生就地燃烧，燃烧产生的热量加热油层，产生的燃烧气体驱动原油烧气体驱动原油。火烧油层方法是在地下就地产生热。火烧油层方法是在地下就地产生热量，而不像蒸汽驱一样地面用锅炉产生热蒸汽。量，而不像蒸汽驱一样地面用锅炉产生热蒸汽。 热力采油涉及到油藏岩石、油藏流体、注入水和蒸汽的热力采油涉及到油藏岩石、油藏流体、注入水和蒸汽的物理化学性质及热力学参数，下面介绍与水、蒸汽、油层有物理化学性质及热力学参数，下面介绍与水、蒸汽、油层有关的一些基本概念。关的一些基本概念。 （1）比热比热：定义为是：定义为是单位质量的物质温度升高单位质量的物质温度升高1所需所需的热量的热量，用

11、，用C表示，单位为表示，单位为kJ/(kg)。比热越高说明原油的。比热越高说明原油的吸热量越多，放热量越大。对于液态物质来说，除了氨水以吸热量越多，放热量越大。对于液态物质来说，除了氨水以外，水的比热最高，为外，水的比热最高，为CW=4.187 kJ/(kg) 。由于水比其他。由于水比其他任何液体能载更多的热能，因而可作为热力采油中的热载体。任何液体能载更多的热能，因而可作为热力采油中的热载体。 （2）汽化潜热汽化潜热：当温度达到液体的沸点时，继续加热，当温度达到液体的沸点时，继续加热，温度不再上升，吸收的热量完全用于使液体汽化的热能称为温度不再上升，吸收的热量完全用于使液体汽化的热能称为为汽

12、化潜热为汽化潜热，用，用LV表示。单位为表示。单位为kJ/kg，汽化潜热用于把液体，汽化潜热用于把液体分子从其表面分子从其表面“拉拉”出来进入气相，同时因体积膨胀做功。出来进入气相，同时因体积膨胀做功。汽化潜热随压力而变化，压力越高，汽化潜热值越小。当压汽化潜热随压力而变化，压力越高，汽化潜热值越小。当压力增加到临界压力时，汽化潜热为零。此时为饱和蒸汽，即力增加到临界压力时，汽化潜热为零。此时为饱和蒸汽，即在蒸汽中完全不存在雾状的分散水滴。在蒸汽中完全不存在雾状的分散水滴。 （3）焓焓：是指一定量的物质在高于规定的蒸汽温度和压：是指一定量的物质在高于规定的蒸汽温度和压力下，所具有的热能参数。力

13、下，所具有的热能参数。单位质量所具有的焓，称为比焓单位质量所具有的焓，称为比焓，它由单位质量的内能和流动能组成。焓用它由单位质量的内能和流动能组成。焓用H表示，单位为表示，单位为kJ/kg。 （4）蒸汽干度蒸汽干度：是指蒸汽质量与被加热液体的总质量比是指蒸汽质量与被加热液体的总质量比值值，通常用百分数表示。即：，通常用百分数表示。即：(1-1)式式中中 1，3分别表示体系中液体和气体的密度；分别表示体系中液体和气体的密度； V1，V3分别表示体系中液体和气体的体积；分别表示体系中液体和气体的体积； （5）饱和液体饱和液体：在可产生蒸汽的温度和压力下只存在液：在可产生蒸汽的温度和压力下只存在液体

14、。这种液体是被蒸汽完全饱和的，其蒸汽干度为零。体。这种液体是被蒸汽完全饱和的，其蒸汽干度为零。 （6）饱和蒸汽饱和蒸汽：是在某一温度和压力下，液体：是在某一温度和压力下，液体100%由由液体转化为蒸汽。液体转化为蒸汽。 （7）显热显热：对一定质量的液体，要提高其温度又不能使对一定质量的液体，要提高其温度又不能使相态变化，必须添加的热量相态变化，必须添加的热量。它和潜热的最大区别在于显热。它和潜热的最大区别在于显热体现温度变化，相态不变；而潜热体现温度不变，相态变化，体现温度变化，相态不变；而潜热体现温度不变，相态变化，如图如图1-1所示。所示。 （8）饱和水的热焓饱和水的热焓：水和蒸汽在不同压

15、力下所含的热量：水和蒸汽在不同压力下所含的热量图图1-1 水的热焓水的热焓压力关系压力关系不同，水从冰点温度加热到某一压不同，水从冰点温度加热到某一压力下的饱和温度时吸收的热量为饱力下的饱和温度时吸收的热量为饱和水的焓。显热通常用和水的焓。显热通常用HW表示：表示： HW=CWTS (1-2)式中式中 CW水的比热，水的比热，kJ/(kg); TS饱和温度，饱和温度，； HW饱和水的焓，饱和水的焓，kJ/kg。 （9）湿蒸汽的焓湿蒸汽的焓：含有水的饱和蒸汽为湿蒸汽。湿蒸汽焓：含有水的饱和蒸汽为湿蒸汽。湿蒸汽焓表示为：表示为： H=HW+XLV （1-3）式中式中 H湿蒸汽焓，湿蒸汽焓，kJ/k

16、g； HW饱和水焓，饱和水焓，kJ/kg； LV蒸发潜热，蒸发潜热，kJ/kg； X湿蒸汽的干度，湿蒸汽的干度，%。 （10）过热蒸汽过热蒸汽：是指：是指蒸汽温度超过饱和压力下温度的蒸蒸汽温度超过饱和压力下温度的蒸汽汽。过热蒸汽中没有液相，热采中采用的蒸汽一般都是湿蒸。过热蒸汽中没有液相，热采中采用的蒸汽一般都是湿蒸汽，即蒸汽干度小于汽，即蒸汽干度小于100%的蒸汽，而不是过热蒸汽。的蒸汽，而不是过热蒸汽。 （11）比容比容：单位质量的饱和液体占的体积称为比容单位质量的饱和液体占的体积称为比容，用，用V表示，单位表示，单位m3/kg，湿蒸汽的比容（，湿蒸汽的比容（Vws）为干蒸汽和饱和）为干蒸

17、汽和饱和水的比容之和。即：水的比容之和。即： Vws=XsVs+(1-Xs)Vw (1-4)式中式中 Xs蒸汽干度，小数；蒸汽干度，小数； Vs蒸汽比容，蒸汽比容，m3/kg； Vw饱和水比容，饱和水比容， m3/kg； （12）热容热容：是：是单位体积物质的温度上升单位体积物质的温度上升1所需热量所需热量。热容与比容的区别在于前者是指体积，后者是指质量，油藏热容与比容的区别在于前者是指体积，后者是指质量，油藏岩石的热容量用岩石的热容量用Cr表示，即：表示，即： Cr=cr r （1-5）式中式中 cr岩石的比热容，岩石的比热容，kJ/(m3)； r岩石的密度，岩石的密度，kg/m3； Cr岩

18、石的热容，岩石的热容， kJ/(m3)。 （13）热扩散系数：热扩散系数是导热系数与热容之比，）热扩散系数：热扩散系数是导热系数与热容之比，即：即：（1-6）式中式中 导热系数；导热系数； Cr热容。热容。 （14）导热系数导热系数：是指在稳态条件下，单位时间内单位温是指在稳态条件下，单位时间内单位温度梯度通过单位截面积所传递的热量度梯度通过单位截面积所传递的热量。导热系数高的物体为。导热系数高的物体为热导体，导热系数低的物体为绝热体。导热系数用热导体，导热系数低的物体为绝热体。导热系数用表示，单表示，单位为位为W/(mK)。导热系数是温度和压力的函数。导热系数是温度和压力的函数。 （15）反

19、应热反应热：指单位质量的反应物在化学反应期间所释指单位质量的反应物在化学反应期间所释放的或吸收的热量放的或吸收的热量。氧气与原油在燃烧期的反应就会释放热。氧气与原油在燃烧期的反应就会释放热量，该反应为放热反应，而石灰岩的热裂解是吸热反应。量，该反应为放热反应，而石灰岩的热裂解是吸热反应。 （16）油层有效热容油层有效热容：包括固体岩石、原油、水和气：包括固体岩石、原油、水和气4个个相的热容。相的热容。 1.5 水蒸气及原油性质水蒸气及原油性质一、蒸汽性质一、蒸汽性质 热力采油中采用水作为热载体将热量引入油藏，来加热热力采油中采用水作为热载体将热量引入油藏，来加热油层。图油层。图1-1是水的压力

20、是水的压力热焓图。热焓图。 图中两相包络线和临界点将水的相图中两相包络线和临界点将水的相态分为蒸汽相、液相和汽液两相三个区。态分为蒸汽相、液相和汽液两相三个区。泡点线左侧为液态水，露点线右侧为过泡点线左侧为液态水，露点线右侧为过热蒸汽，而两相区内为湿蒸汽。蒸汽的热蒸汽，而两相区内为湿蒸汽。蒸汽的临界压力为临界压力为21.8MPa，临界温度为，临界温度为374.1。由于汽化潜热是液体转化为蒸。由于汽化潜热是液体转化为蒸汽时温度不变而产生的热量，在热焓汽时温度不变而产生的热量，在热焓压力图中，汽化潜热是在一定压力下露压力图中，汽化潜热是在一定压力下露点线与泡点线之间横坐标的差值，如图点线与泡点线之

21、间横坐标的差值，如图所示。临界点不存在汽化潜能。所示。临界点不存在汽化潜能。图图1-2 水的比容水的比容压力关系图压力关系图 右图是水的压力右图是水的压力比比容关系图。包络线内为水容关系图。包络线内为水蒸汽两相区，两相区内蒸汽两相区，两相区内有等组成线（或称等蒸汽有等组成线（或称等蒸汽干度线）。包络线左侧为干度线）。包络线左侧为饱和水，即蒸汽干度为零；饱和水，即蒸汽干度为零；右侧为饱和蒸汽线，蒸汽右侧为饱和蒸汽线，蒸汽干度为干度为100%。从图中可。从图中可以看出，饱和蒸汽的比容以看出，饱和蒸汽的比容要比饱和水的比容大得多，要比饱和水的比容大得多，而且干度越高比容而且干度越高比容越大。因此，在

22、注蒸汽开采过程中，无论是蒸汽吞吐还是蒸越大。因此，在注蒸汽开采过程中，无论是蒸汽吞吐还是蒸汽驱，注蒸汽干度越高比容越大，蒸汽带的扩展体积越大，汽驱，注蒸汽干度越高比容越大，蒸汽带的扩展体积越大，加热范围越大，开发效果越好。加热范围越大，开发效果越好。二、原油粘度温度关系二、原油粘度温度关系 稠油的粘度对温度的变化非常敏感。温度上升，稠油稠油的粘度对温度的变化非常敏感。温度上升，稠油的粘度急剧下降，这就是稠油热采的加热降粘机理。稠油的粘度急剧下降，这就是稠油热采的加热降粘机理。稠油粘度与温度的关系满足粘度与温度的关系满足Andrade方程。即：方程。即：(1-7)式中式中 T绝对温度，绝对温度，

23、K； o稠油粘度，稠油粘度，mPas； A，B常数，不同稠油常数，不同稠油A，B常数不同。常数不同。 Andrade方程（方程（1-7）表明，稠油粘度与）表明，稠油粘度与绝对温度的倒数温度的倒数关系关系为指数关系，在半指数关系，在半对数坐数坐标中，粘度与中，粘度与时间的倒数的的倒数的关系为直线。由于稠油的粘度随温度的变化范围非常大，不关系为直线。由于稠油的粘度随温度的变化范围非常大，不能采用常规的等坐标纸作出粘温关系曲线。通常采用能采用常规的等坐标纸作出粘温关系曲线。通常采用ASTMD341-43标准坐标纸。图标准坐标纸。图1-3为中国主要稠油油田的原为中国主要稠油油田的原油粘度（油粘度（AS

24、TM坐标）关系。坐标）关系。图图1-3 中国几个稠油油田的原油粘温曲线中国几个稠油油田的原油粘温曲线 从图中可以看出，从图中可以看出，不同稠油油田的原油粘不同稠油油田的原油粘度随温度增加而大幅度度随温度增加而大幅度地下降，变化规律满足地下降，变化规律满足Andrade方程，其斜率方程，其斜率十分接近（如图中直线十分接近（如图中直线的斜率）。的斜率）。第第2节节 稠油的定义、特性及分类标准稠油的定义、特性及分类标准 2.1 稠油的基本定义稠油的基本定义 稠油是指在油层条件下原油粘度大于稠油是指在油层条件下原油粘度大于50mPas或者在油层或者在油层温度下脱气原油粘度大于温度下脱气原油粘度大于10

25、0mPas、原油相对密度大于、原油相对密度大于0.934（我国（我国0.9200）的原油。我国一般采用稠油的定义，西）的原油。我国一般采用稠油的定义，西方国家一般采用重油的定义，以原油重度（方国家一般采用重油的定义，以原油重度（API）作为第一指）作为第一指标。原油重度与相对密度的换算关系为：标。原油重度与相对密度的换算关系为：2.2 稠油的一般特性稠油的一般特性 1、胶质沥青质含量高、轻质馏分少。高粘度和高相对密胶质沥青质含量高、轻质馏分少。高粘度和高相对密度是稠油最主要的特性；度是稠油最主要的特性； 2、硫、氧、氮等杂原子含量较多。例如：美国、加拿大、硫、氧、氮等杂原子含量较多。例如：美国

26、、加拿大、委内瑞拉的重油中含硫量高达委内瑞拉的重油中含硫量高达3%5%； 3、稠油中含有较多的稀有金属，如：、稠油中含有较多的稀有金属，如：Ni、V、Fe、Mo等；等； 4、稠油中石蜡含量一般较低，但也有极少数、稠油中石蜡含量一般较低，但也有极少数“双高原油双高原油”； 5、同一稠油油藏中，原油性质在垂向油层的不同井段及、同一稠油油藏中，原油性质在垂向油层的不同井段及取样井段（取样井段（m）50下脱气原油粘度（下脱气原油粘度（mPas）1541-15458951548-157513341582-160140121606-161894061652-166310202平面上各井之间常常很大的差别；

27、在同一油田或油区，原油平面上各井之间常常很大的差别；在同一油田或油区，原油性质相差更大。例如辽河高升油田高性质相差更大。例如辽河高升油田高3-5-13井不同深度原油井不同深度原油性质如下：性质如下： 2.3 稠油的热特性稠油的热特性1、稠油的粘温特性（是稠油热采的理论基础）；稠油的粘温特性（是稠油热采的理论基础）；2、稠油的蒸馏特性（蒸汽驱、火驱采油机理之一）；、稠油的蒸馏特性（蒸汽驱、火驱采油机理之一）； 当温度升高到泡点（原油开始汽化时的最低温度）时，原当温度升高到泡点（原油开始汽化时的最低温度）时，原油中的轻质组分将分离为气相，重组分仍保持为液相；油中的轻质组分将分离为气相，重组分仍保持

28、为液相；3、稠油的热裂解特性（在火烧油层过程中表现的比在蒸汽驱、稠油的热裂解特性（在火烧油层过程中表现的比在蒸汽驱过程中更加突出）；过程中更加突出）； 稠油的热裂解是指当温度升高到某一程度时，稠油中的重稠油的热裂解是指当温度升高到某一程度时，稠油中的重质组分将裂解成焦炭和轻质组分；质组分将裂解成焦炭和轻质组分；4、稠油的热膨胀特性；、稠油的热膨胀特性； 原油的热膨胀系数最大，相当于水的原油的热膨胀系数最大，相当于水的3倍多，岩石的倍多，岩石的10倍。倍。原油、水及岩石的体积膨胀将产生不可忽视的驱油作用。原油、水及岩石的体积膨胀将产生不可忽视的驱油作用。2.4 稠油的分类标准稠油的分类标准一、国

29、际上对重质原油的分类标准一、国际上对重质原油的分类标准 表表2-1，表，表2-2列出了联合国训练研究署和委内瑞拉的分类列出了联合国训练研究署和委内瑞拉的分类标准（如下）。标准（如下）。表表2-1 UNITAR推荐的分类标准推荐的分类标准表表2-2 委内瑞拉的分类标准委内瑞拉的分类标准 突出强调以下几点：重油的粘度下限值为突出强调以下几点：重油的粘度下限值为100mPas，上，上限值为限值为10000mPas，超过，超过10000mPas称为沥青。称为沥青。二、我国稠油的分类标准二、我国稠油的分类标准 表表2-3列出了刘文章推荐的稠油标准（如下）。列出了刘文章推荐的稠油标准（如下）。表表2-3

30、中国稠油分类标准中国稠油分类标准注：注：*指油层条件下的原油粘度；无指油层条件下的原油粘度；无*者为油层温度下脱气原油粘度。者为油层温度下脱气原油粘度。突出强调以下几点：突出强调以下几点： 1、分类标准尽可能和国际标准一致，以便进行国际交流，、分类标准尽可能和国际标准一致，以便进行国际交流，便于进行稠油资源评价和开发方法的研究，但还要考虑便于进行稠油资源评价和开发方法的研究，但还要考虑到我国稠油的特点，粘度高，相对密度小，国际标准不适用。到我国稠油的特点，粘度高，相对密度小，国际标准不适用。 2、以原油粘度为主要指标，以相对密度为辅助指标。、以原油粘度为主要指标，以相对密度为辅助指标。 3、分

31、类标准与油田开发方法相联系，更有实用性，将稠油、分类标准与油田开发方法相联系，更有实用性，将稠油分为普通稠油、特稠油及超稠油，有利于开发方法的选择。分为普通稠油、特稠油及超稠油，有利于开发方法的选择。 a、普通稠油普通稠油（Conventional Heavy Oil），粘度在），粘度在150mPas以下的可以先注水开发，高于以下的可以先注水开发，高于150mPas则适宜于注蒸则适宜于注蒸汽开发，这类油藏是最好的注蒸汽开发的对象。汽开发，这类油藏是最好的注蒸汽开发的对象。 b、特稠油特稠油（Extra Heavy Oil），蒸汽吞吐是成功的。），蒸汽吞吐是成功的。 c、超稠油超稠油（Super

32、 Heavy Oil），估计这种稠油的资源超过），估计这种稠油的资源超过全部稠油资源的一半以上，采用非常规的蒸汽驱技术，如水平全部稠油资源的一半以上，采用非常规的蒸汽驱技术，如水平井热采等井热采等(例如例如SAGD技术，蒸汽辅助技术，蒸汽辅助重力泄重力泄油技术油技术)。 4、考虑到注蒸汽技术已有了新的发展，将特稠油及超稠、考虑到注蒸汽技术已有了新的发展，将特稠油及超稠油的粘度上限值较国际标准提高了。（油的粘度上限值较国际标准提高了。（10000mPas50000mPas）2.5 我国稠油热采筛选标准我国稠油热采筛选标准 本节讨论的是蒸汽驱筛选标准，如表本节讨论的是蒸汽驱筛选标准，如表2-4所示

33、。所示。如表如表2-4所示，主要考虑以下五组参数：所示，主要考虑以下五组参数： 1.原油粘度和相对密度原油粘度和相对密度 随着技术的进步，适宜于蒸汽驱的原油粘度上限值有所随着技术的进步，适宜于蒸汽驱的原油粘度上限值有所提高。相对密度是次要的。提高。相对密度是次要的。RIPED（石勘院）（石勘院）“双模双模”实验实验结果表明，结果表明，原油粘度越高，注蒸汽开发效果越差，蒸汽驱开原油粘度越高，注蒸汽开发效果越差，蒸汽驱开发指标随粘度增大而显著降低。发指标随粘度增大而显著降低。 2.油层深度油层深度 对蒸汽驱，油层深度存在最小极限值和最大极限值。油对蒸汽驱，油层深度存在最小极限值和最大极限值。油层太

34、浅，注汽压力不能超过油层破裂压力，因而注入压力低，层太浅，注汽压力不能超过油层破裂压力，因而注入压力低，注入速度低（热损失大），蒸汽温度低，蒸汽驱采收率低；注入速度低（热损失大），蒸汽温度低，蒸汽驱采收率低；随着油层深度增加，井筒热损失率增大，井底蒸汽干度降低，随着油层深度增加，井筒热损失率增大，井底蒸汽干度降低，套管温度高，超过安全极限而受损。套管温度高，超过安全极限而受损。 我国注蒸汽开采深度是世界上少有的，国外现有商业性我国注蒸汽开采深度是世界上少有的，国外现有商业性注汽开采深度一般在注汽开采深度一般在1000m以内，尚未达到以内，尚未达到1400m，我国进一，我国进一步技术提高后可达到

35、步技术提高后可达到1800m。 3.油层纯厚度（油层纯厚度（hn）、纯厚与总厚比（）、纯厚与总厚比（hn/ht） 蒸汽驱油藏最重要的油层条件是必须有足够的油层厚度，蒸汽驱油藏最重要的油层条件是必须有足够的油层厚度，而且油层中的非含油致密夹层（页岩、泥质粉砂岩、粘土层而且油层中的非含油致密夹层（页岩、泥质粉砂岩、粘土层等）要尽量少。等）要尽量少。 4.，Soi， Soi，储量系数，储量系数 OSR：原油蒸汽比，是指注入单位水当量蒸汽所产出的：原油蒸汽比，是指注入单位水当量蒸汽所产出的原油量。下图是原油量。下图是OSR关系曲线（取可流动油饱和度关系曲线（取可流动油饱和度S=Soi-Sor=0.35

36、）。）。 对对10m厚油层，经济极限（厚油层，经济极限（OSR=0.15）（蒸汽驱成功）（蒸汽驱成功与否最直接的标志）时的孔隙度（与否最直接的标志）时的孔隙度（）下限值为）下限值为0.20。 Soi含油量，它是判断热采项目是否合算及能否补偿含油量，它是判断热采项目是否合算及能否补偿实际燃料需要量的重要依据。实际燃料需要量的重要依据。 Soi=0.10，即相当于每公顷，即相当于每公顷米岩石中含有米岩石中含有1000m3原油。原油。1公顷公顷=10000m2。 5.K及及Kh/值 原油粘度很高原油粘度很高时，油，油层渗透率不能太低，渗透率不能太低，K值下限下限值推推荐荐为20010-3m2），），

37、传导系数系数Kh/大于大于(1.530)10-3m2m/mPas。补充补充：稠油储量品位分级标准稠油储量品位分级标准 对稠油储量，除了按探明程度分级外，还应按储量的质对稠油储量，除了按探明程度分级外，还应按储量的质量和品位分等级，这样有利于择优部署，多找高质量的储量。量和品位分等级，这样有利于择优部署，多找高质量的储量。储量分等和热采筛选标准的基础是一致的，因而，为了便于储量分等和热采筛选标准的基础是一致的，因而，为了便于使用，将两个标准统一起来。使用，将两个标准统一起来。 储量分等标准分为四等，主要是储量分等标准分为四等，主要是按油藏地质参数适宜于按油藏地质参数适宜于热采的程度及工艺技术水平

38、热采的程度及工艺技术水平确定的：确定的： 一等储量一等储量，即优质储量，是目前能成功进行蒸汽吞吐及蒸，即优质储量，是目前能成功进行蒸汽吞吐及蒸汽驱开发的普通稠油，也是开发效果及经济效益最好的油藏。汽驱开发的普通稠油，也是开发效果及经济效益最好的油藏。 二等储量二等储量，即中等储量，是能成功进行蒸汽吞吐开采的特，即中等储量，是能成功进行蒸汽吞吐开采的特稠油，但蒸汽驱开采技术还须提高。稠油，但蒸汽驱开采技术还须提高。 三等储量三等储量，即较差储量，属于天然沥青或油层较薄、油层，即较差储量，属于天然沥青或油层较薄、油层物性较差，或油层深度超过物性较差，或油层深度超过1600m，热采技术难度大的油藏。

39、，热采技术难度大的油藏。 四等储量四等储量，即等外储量，凡不够三等储量的油藏。，即等外储量，凡不够三等储量的油藏。第第3节节 水、蒸汽的热特水、蒸汽的热特性性 在注蒸汽开采稠油技术中，向油层注入的是高温高压湿在注蒸汽开采稠油技术中，向油层注入的是高温高压湿饱和蒸汽，实践证明注热水的效果不如蒸汽好，更不能注入饱和蒸汽，实践证明注热水的效果不如蒸汽好，更不能注入过热蒸汽。本章是注蒸汽开采稠油的基础知识。过热蒸汽。本章是注蒸汽开采稠油的基础知识。3.1 水、蒸汽的热物理特性水、蒸汽的热物理特性一、注热载体的选择一、注热载体的选择 若将水连续加热，水吸取热量，水温升高，当液态水吸若将水连续加热，水吸取

40、热量，水温升高，当液态水吸取的热量达到饱和点时，水开始沸腾，此时对应的温度叫做取的热量达到饱和点时，水开始沸腾，此时对应的温度叫做某个压力下的沸点或饱和温度，此时的压力称饱和压力。图某个压力下的沸点或饱和温度，此时的压力称饱和压力。图3-1是不同压力下水的饱和温度或沸点（如下）。是不同压力下水的饱和温度或沸点（如下）。图图3-1 不同压力下水的饱和温度线不同压力下水的饱和温度线当外压力为当外压力为0.1MPa时，此沸时，此沸点称为常压沸点点称为常压沸点（99.1）。）。换算：换算：1at=0.098MPa =1Kg/cm2 若在某个稳定压力下，水的温度低于此压力下的饱和温若在某个稳定压力下，水

41、的温度低于此压力下的饱和温度，则水是热水（如点度，则水是热水（如点A ）；水的温度等于饱和温度，则称）；水的温度等于饱和温度，则称作饱和水（如点作饱和水（如点B）。）。 若将饱和水继续加热，液态水开始汽化，成为水与汽两相若将饱和水继续加热，液态水开始汽化，成为水与汽两相混合液体，此时温度并不增加，但是吸收的热量用于水的汽化，混合液体，此时温度并不增加，但是吸收的热量用于水的汽化，水的汽化所需要的热能很大，通常称作汽化潜热（水的汽化所需要的热能很大，通常称作汽化潜热（Latent Heat of Vaporization）。例如在绝对压力为）。例如在绝对压力为0.1MPa时，水的时，水的LV=2

42、259.2KJ/Kg，远比此压力下饱和水的比热焓，远比此压力下饱和水的比热焓（HW=CWTW=415.29KJ/Kg）高。和其它任何液体相比，水）高。和其它任何液体相比，水具有最大的比热焓及汽化潜热焓，因此水是最好的注热载体。具有最大的比热焓及汽化潜热焓，因此水是最好的注热载体。（除了液态氨外，比热为（除了液态氨外，比热为1.125Kcal/Kg，其它任何液体的，其它任何液体的比热都比水小，水的比热为比热都比水小，水的比热为1.0Kcal/Kg ，1cal=4.1868J，液，液态氨的汽化潜热态氨的汽化潜热LV为为1370KJ/Kg。）当将蒸汽注入油层时，加）当将蒸汽注入油层时，加热油层所需热

43、量主要来自蒸汽中的潜热，蒸汽释放潜热时，它热油层所需热量主要来自蒸汽中的潜热，蒸汽释放潜热时，它的温度并不降低。水相的热量通常称作显热（的温度并不降低。水相的热量通常称作显热（Sensible Heat），），蒸汽凝结水（热水）释放显热时，它的温度要降低蒸汽凝结水（热水）释放显热时，它的温度要降低。 若将饱和水继续加热到完全汽化时，此时的蒸汽称作饱和若将饱和水继续加热到完全汽化时，此时的蒸汽称作饱和蒸汽。若继续加热饱和蒸汽吸收更多的热量后，在固定压力蒸汽。若继续加热饱和蒸汽吸收更多的热量后，在固定压力下蒸汽温度将升高，超过了饱和温度，此时的蒸汽称作过热下蒸汽温度将升高，超过了饱和温度，此时的蒸

44、汽称作过热蒸汽（如点蒸汽（如点C）。）。 蒸汽的饱和温度（蒸汽的饱和温度（Ts）与饱和压力（）与饱和压力（Ps）的对应关系式为：）的对应关系式为： Ts=35.6784Ps0.2350，PsKpa （3-1）而修正式：而修正式：T=210.2376P0.21-30，PMPa （3-2）既可计算蒸汽的既可计算蒸汽的Ts、Ps，又可判别实测压力、温度下的饱和，又可判别实测压力、温度下的饱和状态：是湿饱和蒸汽还是热水。状态：是湿饱和蒸汽还是热水。补充：补充：蒸汽状态的判别式蒸汽状态的判别式1.饱和蒸汽（湿饱和蒸汽）饱和蒸汽（湿饱和蒸汽） 实测温度实测温度T实实及实测压力及实测压力P实实完全与蒸汽特性

45、表（见表完全与蒸汽特性表（见表3-1）中温度）中温度Tt及压力及压力Pt相等，即相等，即T实实（P实实）=Tt（Pt）2.过热蒸汽过热蒸汽 实测温度实测温度T实下实下，PtP实实 或者或者 实测压力实测压力P实下实下，TtT实实3.欠饱和蒸汽（热水）欠饱和蒸汽（热水） 实测温度实测温度T实下实下， Pt P实实 或者或者 实测压力实测压力P实下实下，Tt T实实表表3-1 饱和水及饱和蒸汽的热力学特征饱和水及饱和蒸汽的热力学特征二、湿饱和蒸汽的特性二、湿饱和蒸汽的特性 1.蒸汽干度（蒸汽干度（x） 若继续加热饱和水，则饱和状态的水部分汽化，直到完全若继续加热饱和水，则饱和状态的水部分汽化，直到

46、完全汽化。汽化。汽相占有的质量分数称作蒸汽干度汽相占有的质量分数称作蒸汽干度。稠油油田注入的蒸。稠油油田注入的蒸汽干度在注汽锅炉出口处一般控制在汽干度在注汽锅炉出口处一般控制在80%85%，以防结垢。，以防结垢。完全饱和状态的蒸汽，其干度为完全饱和状态的蒸汽，其干度为100%，也叫干蒸汽。，也叫干蒸汽。 2.湿饱和蒸汽的热焓湿饱和蒸汽的热焓 湿饱和蒸汽的热焓湿饱和蒸汽的热焓Ht由汽化潜热焓由汽化潜热焓Lv及水的显热焓及水的显热焓Hw组组成，即成，即Ht=Hw+xLv（3-3） 湿饱和蒸汽的热焓随压力变化很大，如图（湿饱和蒸汽的热焓随压力变化很大，如图（3-2） 图图3-2 不同压力下湿饱和蒸汽

47、的热焓不同压力下湿饱和蒸汽的热焓 从图从图3-2可以看出，可以看出，LV随压力增加而减小，随压力增加而减小，HW随压力增加随压力增加而增加，潜热和显热之和（总热焓）在较低压力下最大，随压而增加，潜热和显热之和（总热焓）在较低压力下最大，随压力升高而减小。当压力达临界点时，力升高而减小。当压力达临界点时，LV=0，总热焓降至最，总热焓降至最低点。低点。 3.湿饱和蒸汽的比容湿饱和蒸汽的比容 单位重量的饱和蒸汽（干蒸汽）占据的体积称作单位重量的饱和蒸汽（干蒸汽）占据的体积称作饱和蒸饱和蒸汽的比容汽的比容（Vs）；单位重量的饱和水占据的体积称作）；单位重量的饱和水占据的体积称作饱和水饱和水的比容的比

48、容（Vw）；湿饱和蒸汽的比容（）；湿饱和蒸汽的比容（Vws）是干蒸汽与饱和水）是干蒸汽与饱和水的比容之和，即的比容之和，即Vws=xVs+（1-x）Vw （3-4） 结论：结论： Vw Vs；干度越高，；干度越高，Vws越大，蒸汽带的扩展体积越大，蒸汽带的扩展体积越大，加热范围越大，开发稠油效果越好。越大，加热范围越大，开发稠油效果越好。 4.湿饱和蒸汽的密度湿饱和蒸汽的密度 （3-5） 饱和蒸汽的密度饱和蒸汽的密度s非常小，例如在非常小，例如在Ts为为200、250 300时，时， s分别为分别为7.8、20.0、46.2Kg/m3，饱和水的密度，饱和水的密度w分别为分别为864.7、799

49、.2、712.4Kg/m3。 由于蒸汽的密度非常小，因此，由于蒸汽的密度非常小，因此，注入油层中的蒸汽很容注入油层中的蒸汽很容易发生重力分离（蒸汽与凝结水），引起蒸汽向油层顶部超易发生重力分离（蒸汽与凝结水），引起蒸汽向油层顶部超覆覆，这是注蒸汽开采稠油的普遍规律，也是不利因素。，这是注蒸汽开采稠油的普遍规律，也是不利因素。第第4节节 蒸汽吞吐蒸汽吞吐4.1 蒸汽吞吐提高采收率的机理蒸汽吞吐提高采收率的机理一、蒸汽吞吐过程一、蒸汽吞吐过程 蒸汽吞吐（蒸汽吞吐（Puff and Haff）是单井作业，每口井既是注）是单井作业，每口井既是注汽井又是生产井。它有时又称油井激励处理汽井又是生产井。它有

50、时又称油井激励处理(Steam Stimulation)、循环注蒸汽、循环注蒸汽(Cyclic Steam Injection)、周期注、周期注蒸汽、蒸汽浸泡等。蒸汽吞吐这一工艺技术的每一循环包括蒸汽、蒸汽浸泡等。蒸汽吞吐这一工艺技术的每一循环包括三个步骤（如图三个步骤（如图4-1所示）：所示）： 1.注汽阶段注汽阶段( (吞蒸汽吞蒸汽) )； 2.关井（焖井）阶段；关井（焖井）阶段； 3.采油阶段（先自喷，后下泵转抽，当抽油生产达经济极采油阶段（先自喷，后下泵转抽，当抽油生产达经济极限后开始下一循环。）限后开始下一循环。）图图4-1 蒸汽吞吐过程示意图蒸汽吞吐过程示意图1.注汽阶段注汽阶段

51、注汽阶段是油层吞入蒸注汽阶段是油层吞入蒸汽的过程。根据设计要求的汽的过程。根据设计要求的施工参数（注入压力、注汽施工参数（注入压力、注汽速度、蒸汽干度、周期注气速度、蒸汽干度、周期注气量），把高温高压饱和蒸汽量），把高温高压饱和蒸汽注入油层。注入蒸汽优先进注入油层。注入蒸汽优先进入高渗透带，而且由于蒸汽入高渗透带，而且由于蒸汽与油藏流体的密度差，蒸汽与油藏流体的密度差，蒸汽占据油层的上部。油层内的温度占据油层的上部。油层内的温度分布并不均匀，靠近井眼处的地层及油层的上部温度相对较分布并不均匀，靠近井眼处的地层及油层的上部温度相对较高，随着注汽过程的进行，被蒸汽加热的区域越来越大。当高，随着注汽

52、过程的进行，被蒸汽加热的区域越来越大。当注入蒸汽量达到设计的周期蒸汽注入量时，油层平均温度达注入蒸汽量达到设计的周期蒸汽注入量时，油层平均温度达到最高。到最高。2.关井阶段关井阶段 注完所设计的蒸汽量后，停止注汽，关井，也叫焖井，注完所设计的蒸汽量后，停止注汽，关井，也叫焖井，焖井的时间一般为焖井的时间一般为27天，如图天，如图4-1。焖井的目的在于：。焖井的目的在于： （1）使注入近井地带的蒸汽尽可能地扩散到油层深部，）使注入近井地带的蒸汽尽可能地扩散到油层深部，加热那里的原油；加热那里的原油； （2）腾出时间准备回采条件，如下泵等。）腾出时间准备回采条件，如下泵等。 在焖井阶段，由于蒸汽的

53、热损失（上下盖层油层深部）在焖井阶段，由于蒸汽的热损失（上下盖层油层深部）导致蒸汽扩散区域的蒸汽冷凝，变成热水带，该热水带温度导致蒸汽扩散区域的蒸汽冷凝，变成热水带，该热水带温度较高（有一定的压力）仍然可以加热地层和原油。较高（有一定的压力）仍然可以加热地层和原油。3.回采阶段回采阶段 油井注完蒸汽关井达到设计的焖井时间后，开井生产进油井注完蒸汽关井达到设计的焖井时间后，开井生产进入回采阶段，如图入回采阶段，如图4-1。在回采阶段，由于油层压力较高，一。在回采阶段，由于油层压力较高，一般油井能够自喷生产（尤其是首轮蒸汽吞吐），装上较大的油般油井能够自喷生产（尤其是首轮蒸汽吞吐），装上较大的油嘴

54、以防止油层出砂，开井生产最初几天，通常是含水率很高，嘴以防止油层出砂，开井生产最初几天，通常是含水率很高，有的甚至全是热水，但很快出现产油峰值，气产量为常规产量有的甚至全是热水，但很快出现产油峰值，气产量为常规产量的几十倍。当油井不能自喷时，立即下泵生产。的几十倍。当油井不能自喷时，立即下泵生产。 随着回采时间延长，由于注入地层的热量损失及产出液带随着回采时间延长，由于注入地层的热量损失及产出液带出大量的热量，被加热的油层逐渐降温，流向井筒的原油粘度出大量的热量，被加热的油层逐渐降温，流向井筒的原油粘度逐渐升高，原油产量逐渐下降（如图逐渐升高，原油产量逐渐下降（如图4-2所示）。当产量降至所示

55、）。当产量降至某一极限产量时，结束该周期的生产，重新进行下一周期的周某一极限产量时，结束该周期的生产，重新进行下一周期的周期吞吐，如此多周期地吞吐作业，最后转入蒸汽驱开采。期吞吐，如此多周期地吞吐作业，最后转入蒸汽驱开采。 在多周期吞吐中，前一周期回采结束时留在油层中的余热在多周期吞吐中，前一周期回采结束时留在油层中的余热对下一周期的吞吐将起到预热作用，有利于下一周期的增产。对下一周期的吞吐将起到预热作用，有利于下一周期的增产。图图4-2 蒸汽吞吐生产动态示意图蒸汽吞吐生产动态示意图 总的生产有规律时，总的生产有规律时，原油峰值产量随着吞吐周原油峰值产量随着吞吐周期的增加而降低，而且在期的增加

56、而降低，而且在同一生产周期内原油回采同一生产周期内原油回采产量随回采时间增加而降产量随回采时间增加而降低，其原因在于油层产量低，其原因在于油层产量在逐渐下降，产出的油来在逐渐下降，产出的油来自同一加热层；即使在注入相同量自同一加热层；即使在注入相同量的蒸汽时，由于加热带的增加而使热损失增加，因此，为了的蒸汽时，由于加热带的增加而使热损失增加，因此，为了增加下一周期的原油产量，需逐次增加周期注汽量，以扩大增加下一周期的原油产量，需逐次增加周期注汽量，以扩大加热带，同时及时把地层中的冷凝水回采，降低热损失。加热带，同时及时把地层中的冷凝水回采，降低热损失。二、蒸汽吞吐提高采收率的机理二、蒸汽吞吐提

57、高采收率的机理 1.降低原油粘度（稠油的粘温特性）；降低原油粘度（稠油的粘温特性）；图图4-3 温度对原油粘度的影响温度对原油粘度的影响 这是蒸汽吞吐增产的一这是蒸汽吞吐增产的一个重要机理。相油层注入高个重要机理。相油层注入高温高压蒸汽后，近井地带相温高压蒸汽后，近井地带相当范围内的地层温度升高，当范围内的地层温度升高，将油层和原油加热，加热带将油层和原油加热，加热带中原油粘度将下降中原油粘度将下降12个数个数量级，从几千甚至几万毫帕量级，从几千甚至几万毫帕秒降至几百个毫帕秒（如图秒降至几百个毫帕秒（如图4-3所示）。所示）。 2.改变岩石润湿性改变岩石润湿性（实验结果表明：当温度上升时，水与

58、（实验结果表明：当温度上升时，水与石英的接触角将变小，亲水性增强，相渗曲线右移（如图石英的接触角将变小，亲水性增强，相渗曲线右移（如图4-1）；）；图图4-4 温度对接触角的影响温度对接触角的影响24下的水与下的水与600mPas的油的油含含3%NaCl的盐水与的盐水与130mPas的的Kaydol含含3%NaCl的盐水与的盐水与68mPas的的Protol含含3%NaCl的盐水与的盐水与2mPas的十四的十四烷烷 3.降低油水界面张力降低油水界面张力（温度上升时，界面张力略有减小的（温度上升时，界面张力略有减小的趋势）；趋势）； 4.流体和岩石的热膨胀特性流体和岩石的热膨胀特性； 注入的蒸汽

59、以及注入蒸汽后原油的受热膨胀使油层的弹注入的蒸汽以及注入蒸汽后原油的受热膨胀使油层的弹性能大为提高，原来油层中少量的溶解气以及游离气，加热性能大为提高，原来油层中少量的溶解气以及游离气，加热后溶解气驱作用增加后溶解气驱作用增加 5.解除井壁附近污染物，降低流动阻力解除井壁附近污染物，降低流动阻力； 稠油油藏在钻井、完井、井下作业及采油过程中，外来稠油油藏在钻井、完井、井下作业及采油过程中，外来的钻井液及油藏的石蜡、沥青质很有可能污染地层甚至堵塞的钻井液及油藏的石蜡、沥青质很有可能污染地层甚至堵塞地层，造成严重的地层伤害。在蒸汽吞吐注入过程中，注入地层，造成严重的地层伤害。在蒸汽吞吐注入过程中，

60、注入蒸汽的高温使沉积在井筒附近孔隙中的沥青胶质的相态发生蒸汽的高温使沉积在井筒附近孔隙中的沥青胶质的相态发生变化，使其由固态变为液态，溶于原油中。在回采过程中，变化，使其由固态变为液态，溶于原油中。在回采过程中，由于液流方向的改变，在放大压差下高速流入井筒时，油、蒸由于液流方向的改变，在放大压差下高速流入井筒时，油、蒸汽、水产生了对井筒附近地层的冲刷作用，将堵塞物排出地层，汽、水产生了对井筒附近地层的冲刷作用，将堵塞物排出地层，大大改善了井筒附近地层的渗透条件，提高了原油的流动能力。大大改善了井筒附近地层的渗透条件，提高了原油的流动能力。如图如图4-5为不同伤害程度油层蒸汽吞吐效果的对比结果。

61、从图为不同伤害程度油层蒸汽吞吐效果的对比结果。从图中可以看出油层伤害越严重，蒸汽吞吐效果越好。中可以看出油层伤害越严重，蒸汽吞吐效果越好。图图4-5 油层伤害程度对蒸汽吞吐效果的影响油层伤害程度对蒸汽吞吐效果的影响 6.岩石的压实作用岩石的压实作用（随着蒸汽吞吐的进行，油层压力，岩（随着蒸汽吞吐的进行，油层压力，岩石的有效地应力增加，胶结疏松或沥青胶结的沙粒可能发生石的有效地应力增加，胶结疏松或沥青胶结的沙粒可能发生重排，孔隙度减小，从而增加原油驱动能量。）重排，孔隙度减小，从而增加原油驱动能量。） 此外，回采过程中的蒸汽驱动作用，以及冷凝水的闪蒸此外，回采过程中的蒸汽驱动作用，以及冷凝水的闪

62、蒸作用也是蒸汽吞吐增产的机理。而高温下油层原油产生某种作用也是蒸汽吞吐增产的机理。而高温下油层原油产生某种程度的裂解，使原油的轻馏分增多，表现为采出原油的馏分程度的裂解，使原油的轻馏分增多，表现为采出原油的馏分随回采时间的增加而逐渐变重，而且后一周期比前一周期变随回采时间的增加而逐渐变重，而且后一周期比前一周期变重，这种蒸汽使部分原油轻度的裂解无疑对油井的增产起了重，这种蒸汽使部分原油轻度的裂解无疑对油井的增产起了积极作用。积极作用。 4.2 影响蒸汽吞吐开采效果的因素影响蒸汽吞吐开采效果的因素一、油藏参数一、油藏参数 1.原油粘度；原油粘度； 原油粘度对蒸汽吞吐的效果影响很大，原油粘度越高，

63、蒸原油粘度对蒸汽吞吐的效果影响很大，原油粘度越高，蒸汽吞吐效果越差。图汽吞吐效果越差。图4-6为相同条件下不同粘度的蒸汽吞吐效为相同条件下不同粘度的蒸汽吞吐效果对比图。果对比图。图图4-6 原油粘度对蒸汽吞吐效果的影响原油粘度对蒸汽吞吐效果的影响 从图中可以看出，原从图中可以看出，原油粘度越低，吞吐的峰值油粘度越低，吞吐的峰值产量以及周期累积产油量产量以及周期累积产油量都增大，增产期也相应地都增大，增产期也相应地延长。延长。 原油粘度对吞吐效果原油粘度对吞吐效果影响结果的解释如下，一影响结果的解释如下，一方面，尽管原油的粘度随方面，尽管原油的粘度随温度的升高而降低，当油层温度高到某一程度，高粘

64、原油的粘温度的升高而降低，当油层温度高到某一程度，高粘原油的粘度仍比低粘原油的粘度高，但高粘原油的流动阻力较大；另一度仍比低粘原油的粘度高，但高粘原油的流动阻力较大；另一方面，在同样的蒸汽加热半径内，低粘原油的泄油半径大，供方面，在同样的蒸汽加热半径内，低粘原油的泄油半径大，供油量多，而高粘原油的泄油半径小，供油量少。当原油粘度高油量多，而高粘原油的泄油半径小，供油量少。当原油粘度高到不加热不能流动时，冷原油很难进入泄油区，因而产出量有到不加热不能流动时，冷原油很难进入泄油区，因而产出量有限。原油粘度不仅影响蒸汽吞吐时原油的产量，而且影响原油限。原油粘度不仅影响蒸汽吞吐时原油的产量，而且影响原

65、油的累积产量和最终采收率。的累积产量和最终采收率。 2.油层厚度油层厚度（厚度越小，热损失越大，开发效果越差）；（厚度越小，热损失越大，开发效果越差）； 图图4-7为油层厚度对蒸汽吞吐效果的影响结果。为油层厚度对蒸汽吞吐效果的影响结果。图图4-7 油层厚度对蒸汽吞吐效果的影响油层厚度对蒸汽吞吐效果的影响 从图中可以看出，油层越厚，从图中可以看出，油层越厚，吞吐效果越好，油层越薄，效果吞吐效果越好，油层越薄，效果越差。这是因为油层越薄注入的越差。这是因为油层越薄注入的热能向上下层的热损失越大，油热能向上下层的热损失越大，油层中的汽油比越小，热能利用率层中的汽油比越小，热能利用率越低。这一现象尤其

66、在蒸汽驱中越低。这一现象尤其在蒸汽驱中更加明显。更加明显。 3.油层渗透率油层渗透率（K20010-3m2的油藏不适宜于的油藏不适宜于热采采）；）； 4.原始含油饱和度原始含油饱和度（Soi直接决定蒸汽吞吐开采效果）；直接决定蒸汽吞吐开采效果）； 油层含油饱和度越高，增产效果越好，蒸汽吞吐的峰值产油层含油饱和度越高，增产效果越好，蒸汽吞吐的峰值产量越高，反之亦然。这是由于油层含油饱和度较低时，相对来量越高，反之亦然。这是由于油层含油饱和度较低时，相对来说油层中可动油量和可动油相饱和度较小，水相饱和度较大，说油层中可动油量和可动油相饱和度较小，水相饱和度较大，由相对渗透率曲线可知，水相渗透率增加

67、，产出水量较大。另由相对渗透率曲线可知，水相渗透率增加，产出水量较大。另外，由于水的比热比原油大很多，相同热量情况下，加热半径外，由于水的比热比原油大很多，相同热量情况下，加热半径就比较小。因此，在蒸汽吞吐的油藏筛选时，要确定就比较小。因此，在蒸汽吞吐的油藏筛选时，要确定出含油饱出含油饱和度的下限。一般含油饱和度下限为和度的下限。一般含油饱和度下限为0.5。 5.底水底水（稠油油藏油水粘度比大，底水锥进十分严重，蒸汽（稠油油藏油水粘度比大，底水锥进十分严重，蒸汽吞吐效果差。完井时应将水层可靠地封闭，在注蒸汽开发过程吞吐效果差。完井时应将水层可靠地封闭，在注蒸汽开发过程中避免打开含水层）。中避免

68、打开含水层）。二、工艺参数二、工艺参数 1.蒸汽干度（蒸汽干度蒸汽干度（蒸汽干度，峰值产油量和周期产油量，峰值产油量和周期产油量 ，OSR ；采水周期愈短，存水率愈低，回采水率愈高。）图；采水周期愈短，存水率愈低，回采水率愈高。）图4-8为蒸汽吞吐生产动态示意图（如下）。为蒸汽吞吐生产动态示意图（如下）。注蒸汽注蒸汽注蒸汽注蒸汽常规常规图图4-8 蒸汽吞吐生产动态示意图蒸汽吞吐生产动态示意图 从右图可以看出，从右图可以看出，峰值产油量递减，这是峰值产油量递减，这是因为近井地带含水饱和因为近井地带含水饱和度随着吞吐周期的增加度随着吞吐周期的增加而增加，存水量过高。而增加，存水量过高。 蒸汽干度是

69、影响蒸汽吞吐开采效果的主要因素蒸汽干度是影响蒸汽吞吐开采效果的主要因素。在总蒸。在总蒸汽量相同的条件下，蒸汽干度越高，回采期原油峰值产量越汽量相同的条件下，蒸汽干度越高，回采期原油峰值产量越 回采水率：是指采出的水量与注入地层中的水量的比值。回采水率：是指采出的水量与注入地层中的水量的比值。正常回采水率为正常回采水率为40%60%，越高越好。提高回采水率的途径：，越高越好。提高回采水率的途径： a、举升能力要足以将油井动液面降至油层附近，大压差、举升能力要足以将油井动液面降至油层附近，大压差生产；生产； b、周期注汽量不能超过最优值；、周期注汽量不能超过最优值；大。而且整个回采期的累积产油量越

70、高。因此，在现场操作大。而且整个回采期的累积产油量越高。因此，在现场操作过程中尽可能保证注入蒸汽干度较高。原因主要如下：过程中尽可能保证注入蒸汽干度较高。原因主要如下： （1）在相同注入汽量下，蒸汽干度越高，热焓越大，加）在相同注入汽量下，蒸汽干度越高，热焓越大，加热油藏体积越大；热油藏体积越大； （2）由湿饱和蒸汽性质可知，在相同压力下，干度越高，）由湿饱和蒸汽性质可知，在相同压力下，干度越高，比容越大，这种情况在高压油藏明显。比容越大，这种情况在高压油藏明显。 c、提高井底蒸汽干度至、提高井底蒸汽干度至60%以上，切忌注低干度蒸汽；以上，切忌注低干度蒸汽； d、采用化学剂防止粘土膨胀及改变

71、岩石表面性质，有利、采用化学剂防止粘土膨胀及改变岩石表面性质，有利于增油排水。于增油排水。 2.周期注汽量（一般每米注汽周期注汽量（一般每米注汽100130（t），记为注汽强），记为注汽强度度100 130t/m，针对具体油藏有一个最合适的注汽量，与油，针对具体油藏有一个最合适的注汽量，与油层厚度有关。）层厚度有关。） 在其他因素条件相同时，注入蒸汽量增加，吞吐增产油量在其他因素条件相同时，注入蒸汽量增加，吞吐增产油量也增加，但原油蒸汽比下降。对于某一具体油藏，注入量越大，也增加，但原油蒸汽比下降。对于某一具体油藏，注入量越大，肯定是加热范围越大，热油产量越高。但注入量太大，原油蒸肯定是加热范

72、围越大，热油产量越高。但注入量太大，原油蒸汽比下降，油井停产作业时间延长，对生产不利。注气量也不汽比下降，油井停产作业时间延长，对生产不利。注气量也不能太小，否则峰值产量低，增产周期短，周期累积产量低。能太小，否则峰值产量低，增产周期短，周期累积产量低。 3.注汽速度注汽速度（针对具体油藏有一个最合适的注汽速度，过针对具体油藏有一个最合适的注汽速度，过小时使热损失增大，过大时会压破地层。）小时使热损失增大，过大时会压破地层。） 蒸汽吞吐中注汽速度主要受两个因素控制，一是井底蒸汽蒸汽吞吐中注汽速度主要受两个因素控制，一是井底蒸汽干度，二是地层破裂压力。注汽速度过小，井筒热损失会增干度，二是地层破

73、裂压力。注汽速度过小，井筒热损失会增加，导致井底干度降低，从而降低吞吐效果；注汽速度不能加，导致井底干度降低，从而降低吞吐效果；注汽速度不能过大，否则注入蒸汽就会压裂地层，造成裂缝性气窜，使下过大，否则注入蒸汽就会压裂地层，造成裂缝性气窜，使下一周期的蒸汽吞吐以及后续的蒸汽驱开采效果恶化。一周期的蒸汽吞吐以及后续的蒸汽驱开采效果恶化。在油层在油层破裂压力以内，注汽速度高，可以提高蒸汽干度，缩短油井破裂压力以内，注汽速度高，可以提高蒸汽干度，缩短油井停产注汽时间，有利于提高增产效果。值得注意的是注汽速停产注汽时间，有利于提高增产效果。值得注意的是注汽速度还要受地层的吸汽能力所控制，吸汽能力取决于

74、油层厚度、度还要受地层的吸汽能力所控制，吸汽能力取决于油层厚度、原油粘度、油层压力、水汽相渗透率。原油粘度、油层压力、水汽相渗透率。 4.焖井时间焖井时间（焖井进行热交换，并使蒸汽完全凝结为热水，（焖井进行热交换，并使蒸汽完全凝结为热水，避免开井时将过多的热量带出地面。）避免开井时将过多的热量带出地面。） 5.完井井段完井井段（对厚油层一般只打开油层下部的（对厚油层一般只打开油层下部的1/31/2，以抑制蒸汽超覆。）；以抑制蒸汽超覆。）； 6.注汽压力注汽压力（尽力降低注汽压力，以保证有足够的注汽速尽力降低注汽压力，以保证有足够的注汽速度为下限，此时有足够高的井底蒸汽干度；严格防止超高压、度为

75、下限，此时有足够高的井底蒸汽干度；严格防止超高压、超高速注蒸汽导致油层压裂，形成蒸汽窜流。）超高速注蒸汽导致油层压裂，形成蒸汽窜流。） 注汽压力对吞吐效果的影响主要取决于生产压差的大小，注汽压力对吞吐效果的影响主要取决于生产压差的大小，增大生产压差，有利于提高吞吐效果。对于气举生产来说，增大生产压差，有利于提高吞吐效果。对于气举生产来说，井口压力对吞吐效果的影响，如图井口压力对吞吐效果的影响，如图4-9所示，井口压力越小，所示，井口压力越小，吞吐周期内累计产油量越高。吞吐周期内累计产油量越高。 焖井时间不能太长，否则就会增加油层热量向上下层损焖井时间不能太长，否则就会增加油层热量向上下层损失量

76、，降低热能利用量。而焖井时间太短，会导致注入地层失量，降低热能利用量。而焖井时间太短，会导致注入地层的蒸汽在回采阶段吐出来，降低了蒸汽的加热范围，因此焖的蒸汽在回采阶段吐出来，降低了蒸汽的加热范围，因此焖井时间存在一个最优值，一般该值为井时间存在一个最优值，一般该值为36d。图图4-9 井口压力对蒸汽吞吐效果的影响井口压力对蒸汽吞吐效果的影响 7.生产气举速度生产气举速度 在蒸汽热焖后油井开井生产，一般来说，加热原油会自在蒸汽热焖后油井开井生产，一般来说，加热原油会自喷或下泵生产而产出地面。喷或下泵生产而产出地面。有时采用气举方法能够提高油井有时采用气举方法能够提高油井产量，气举速度的大小之直

77、接影响油井蒸汽吞吐效果，气举产量，气举速度的大小之直接影响油井蒸汽吞吐效果，气举速度越大，吞吐周期内累计采油量越高，速度越大，吞吐周期内累计采油量越高，如图如图4-10所示，油所示，油4.3 “汽窜汽窜”现象实质分析现象实质分析一、一、“汽窜汽窜”现象现象 “汽窜汽窜”现象的现场表现有三种。现象的现场表现有三种。井不进行蒸汽吞吐，油井产量要低得多井不进行蒸汽吞吐，油井产量要低得多。图图4-10 气举井气举速率对蒸汽吞吐效果的影响气举井气举速率对蒸汽吞吐效果的影响 （1）相邻井注汽时，生产井产油量增加，井口温度上升，）相邻井注汽时，生产井产油量增加，井口温度上升，有时可从井口（闸门刺漏处或取样口

78、）看到蒸汽冒出来。有时可从井口（闸门刺漏处或取样口）看到蒸汽冒出来。 （2）相邻井注汽时，生产井产液量上升，含水上升，井口）相邻井注汽时，生产井产液量上升，含水上升，井口温度上升，此时从井口可看到蒸汽冒出来。温度上升，此时从井口可看到蒸汽冒出来。 （3）最严重的情况是：相邻井注汽时，生产井产水量急剧）最严重的情况是：相邻井注汽时，生产井产水量急剧上升，甚至含水接近上升，甚至含水接近100%，此时从井口可看到蒸汽冒出来。，此时从井口可看到蒸汽冒出来。二、二、“汽窜汽窜”现象的实质现象的实质 三维渗流理论认为，垂向渗透率一般小于水平渗透率，所三维渗流理论认为，垂向渗透率一般小于水平渗透率，所以不管

79、注入的什么流体都会出现往以不管注入的什么流体都会出现往方向推进更快些的局面，方向推进更快些的局面，从而出现椭圆形推进形状。蒸汽吞吐过程中方向性从而出现椭圆形推进形状。蒸汽吞吐过程中方向性“汽窜汽窜”的形的形成示意图（见图成示意图（见图4-11）。蒸汽驱过程中的）。蒸汽驱过程中的“汽窜汽窜”示意图如下：示意图如下：中心井中心井A井注汽一段时间井注汽一段时间后，后，A井和井和B、C井之间井之间形成热通道，形成热通道，B井和井和C井井出现出现“汽窜汽窜”，而另外，而另外一个方向上的一个方向上的D、E井收井收效甚微，产液速度、井效甚微，产液速度、井口温度都低于口温度都低于B、C井。井。 “汽窜汽窜”现

80、象实质：邻井注汽导致本井生产压差增大，产现象实质：邻井注汽导致本井生产压差增大，产液速度增加，必然导致井口温度上升，一旦井口温度大于液速度增加，必然导致井口温度上升，一旦井口温度大于100（对应压力下饱和蒸汽温度），则可从井口见到闪蒸出（对应压力下饱和蒸汽温度），则可从井口见到闪蒸出图图4-11 蒸汽驱过程中的蒸汽驱过程中的“汽窜汽窜”示意示意图图1.常规方法常规方法 a、降低注汽速度；、降低注汽速度；b、关闭汽窜井；、关闭汽窜井；c、注泡沫段塞。、注泡沫段塞。 共同的局限性：共同的局限性：蒸汽渗流规律不变，无法从根本上解决蒸汽渗流规律不变，无法从根本上解决方向性汽窜。方向性汽窜。2.新对策新

81、对策 a、蒸汽吞吐一旦出现汽窜，则应高于地层破裂压力高速、蒸汽吞吐一旦出现汽窜，则应高于地层破裂压力高速注汽；注汽；三、解决方向性三、解决方向性“汽窜汽窜”的对策的对策来的蒸汽，这些蒸汽并非注入的蒸汽直接窜到了相邻生产井，来的蒸汽，这些蒸汽并非注入的蒸汽直接窜到了相邻生产井，而是由于热水闪蒸所致。热水在井口闪蒸成为蒸汽，即显热而是由于热水闪蒸所致。热水在井口闪蒸成为蒸汽，即显热向潜热的转换。向潜热的转换。 b、蒸汽驱过程中出现汽窜现象之后，也应周期性地或脉、蒸汽驱过程中出现汽窜现象之后，也应周期性地或脉冲式地高于地层破裂压力高速注汽。冲式地高于地层破裂压力高速注汽。 岩石力学研究表明：岩石力学

82、研究表明：油层温度对油层地应力有影响，高温油层温度对油层地应力有影响，高温区域地应力大，低温区域地应力小，裂缝优先在低温区形成。区域地应力大，低温区域地应力小，裂缝优先在低温区形成。第第5节节 蒸汽驱蒸汽驱 按驱动方式，可将稠油注蒸汽开采分为按驱动方式，可将稠油注蒸汽开采分为蒸汽吞吐和蒸汽蒸汽吞吐和蒸汽驱驱两个阶段，这是国外通常的做法。两个阶段，这是国外通常的做法。 蒸汽吞吐：方法简单，经济风险性小，每口井可进行蒸汽吞吐：方法简单，经济风险性小，每口井可进行58周期的吞吐作业，采油速度高达周期的吞吐作业，采油速度高达3% 8%,但原油采收率仅但原油采收率仅10% 20%，损失大量可采储量。蒸汽

83、吞吐有效加热半径小，损失大量可采储量。蒸汽吞吐有效加热半径小于于30m。（数模结果）。（数模结果） 蒸汽驱蒸汽驱(steam Drive)：高技术、高投入、高速度、高能耗，：高技术、高投入、高速度、高能耗，是否高收益、高水平取决于油藏地质条件和工艺技术的先进是否高收益、高水平取决于油藏地质条件和工艺技术的先进性。性。 5.1 蒸汽驱提高采收率的机理蒸汽驱提高采收率的机理一、蒸汽驱过程一、蒸汽驱过程 蒸汽驱是指从注汽井持续注汽而从相邻生产井持续产油蒸汽驱是指从注汽井持续注汽而从相邻生产井持续产油的过程。的过程。Steamdriver和和Steamflood都是指的蒸汽驱，蒸汽驱都是指的蒸汽驱，蒸

84、汽驱过程示意图（如图过程示意图（如图5-1）所示，从注汽井到生产井之间形成了）所示，从注汽井到生产井之间形成了五个不同的驱替带：五个不同的驱替带：蒸汽带；蒸汽带；凝结混相带，也叫凝析带；凝结混相带，也叫凝析带；热水带；热水带；冷水带；冷水带；冷油带。冷油带。图图5-1 蒸汽驱过程示意图蒸汽驱过程示意图1蒸汽带；蒸汽带；2凝结混相带；凝结混相带；3热水带；热水带；4冷水带；冷水带；5冷油带冷油带二、蒸汽驱提高采收率的机理二、蒸汽驱提高采收率的机理 对于蒸汽驱过程中的每一个区带，其驱替机理都不同，对于蒸汽驱过程中的每一个区带，其驱替机理都不同，因此，由注入井到生产井，形成了一个含油饱和度和温度不因

85、此，由注入井到生产井，形成了一个含油饱和度和温度不同的剖面（如图同的剖面（如图5-2所示）。所示）。图图5-2 蒸汽驱的温度及饱和度分布蒸汽驱的温度及饱和度分布 蒸汽驱过程中的含油饱和度主蒸汽驱过程中的含油饱和度主要取决于它的热力学性质，蒸汽带要取决于它的热力学性质，蒸汽带中的残余油因经受的温度最高而降中的残余油因经受的温度最高而降至最低的饱和度；凝结带中，由于至最低的饱和度；凝结带中，由于蒸汽带前缘形成的溶剂油带的抽提蒸汽带前缘形成的溶剂油带的抽提作用以及蒸汽带的温度也较高，因作用以及蒸汽带的温度也较高，因此，其残余油饱和度远远低于冷水此，其残余油饱和度远远低于冷水驱。蒸汽带和凝结带的不断推

86、进，驱。蒸汽带和凝结带的不断推进，推动可动原油前进，因而形成了前推动可动原油前进，因而形成了前面原油饱和度高于原始值的油带及面原油饱和度高于原始值的油带及冷水带，此处的驱油方式和水驱相冷水带，此处的驱油方式和水驱相同，在油层原始区，温度和含油饱同，在油层原始区，温度和含油饱和度仍是最初状态。和度仍是最初状态。 蒸汽驱机理有降粘作用、蒸汽的蒸馏作用、热膨胀作用、蒸汽驱机理有降粘作用、蒸汽的蒸馏作用、热膨胀作用、重力分离作用、相对渗透率及毛管压力的变化、溶解气驱作重力分离作用、相对渗透率及毛管压力的变化、溶解气驱作用、油相混相驱动、以及乳状液驱替作用。这些机理的作用用、油相混相驱动、以及乳状液驱替

87、作用。这些机理的作用程度主要取决于原油及油层的特性。目前比较公认的蒸汽驱程度主要取决于原油及油层的特性。目前比较公认的蒸汽驱及其提高采收率的效果如图及其提高采收率的效果如图5-3所示。所示。图图5-3 稠油蒸汽驱机理对采收率的贡献稠油蒸汽驱机理对采收率的贡献1、降粘作用、降粘作用 向地层中注入热的蒸汽，油层温度升高，原油粘度下降，向地层中注入热的蒸汽，油层温度升高，原油粘度下降，大大地改善了稠油流动能力，这是蒸汽驱开采稠油的主要机理大大地改善了稠油流动能力，这是蒸汽驱开采稠油的主要机理。高粘度的重质原油在孔隙介质中流动困难，主要原因就是粘度高粘度的重质原油在孔隙介质中流动困难，主要原因就是粘度

88、过高，粘滞力即渗流阻力过大，在油层的原始温度下，高粘度过高，粘滞力即渗流阻力过大，在油层的原始温度下，高粘度原油具有不同于达西渗流的流变特性，甚至于根本流不动，只原油具有不同于达西渗流的流变特性，甚至于根本流不动，只有在油层压力与井底压力的压力差大于一定的压力（启动压力）有在油层压力与井底压力的压力差大于一定的压力（启动压力）时，高粘度原油的流动才符合径向流动或才开始流动。在蒸汽时，高粘度原油的流动才符合径向流动或才开始流动。在蒸汽驱过程中，油层的温度升高，原油粘度大幅度下降，启动压力驱过程中，油层的温度升高，原油粘度大幅度下降，启动压力减小甚至消失。减小甚至消失。 在高温下代表地层渗流能力的

89、流动系数在高温下代表地层渗流能力的流动系数Koh/o发生很大的生很大的变化化：一方面由于：一方面由于o大幅度下降；另一方面，随着温度的升高，大幅度下降；另一方面，随着温度的升高，油层有效厚度油层有效厚度h中进入产油状态的实际动用厚度增加了，中进入产油状态的实际动用厚度增加了，此外，油的相对渗透率（后面要讨论的内容）此外，油的相对渗透率（后面要讨论的内容）Kro也增加，这也增加，这样，流动系数样，流动系数Kroh/o大大增加，故油井大大增加，故油井产量大幅增加。量大幅增加。 另一方面，在油另一方面，在油层温度升高后，水相的粘度温度升高后，水相的粘度w随温度上升随温度上升其下降幅度非常小，可近似其

90、下降幅度非常小，可近似为常数，而且，随温度的升高，水常数，而且，随温度的升高，水相相对渗透率渗透率Krw也有所下降，也有所下降，这样，大大改善了流度比：，大大改善了流度比：(5-1) 这样，驱油效率和波及系数都得到了改善，从而进一步这样，驱油效率和波及系数都得到了改善，从而进一步提高了原油采收率。提高了原油采收率。 2、热膨胀作用、热膨胀作用 地层中的油、水、岩石在注入的热蒸汽作用下，温度升地层中的油、水、岩石在注入的热蒸汽作用下，温度升高，体积膨胀。其中，油水的体积膨胀系数分别为高，体积膨胀。其中，油水的体积膨胀系数分别为110-3和和310-4，相对而言，岩石的体积膨胀系数非常小，相对于油

91、水，相对而言，岩石的体积膨胀系数非常小，相对于油水体积随温度的变化，岩石的体积随温度变化可忽略不计。油水体积随温度的变化，岩石的体积随温度变化可忽略不计。油水体积的膨胀驱动流体流向生产井，而油相的体积膨胀较水相的体积的膨胀驱动流体流向生产井，而油相的体积膨胀较水相的体积膨胀明显得多，因此，大大降低了残余油饱和度。当温度体积膨胀明显得多，因此，大大降低了残余油饱和度。当温度增加增加150，原油体积将增加，原油体积将增加15%，残余油饱和度将减少，残余油饱和度将减少10%30%，从而提高了原油的采收率。轻质油的热膨胀系数较稠，从而提高了原油的采收率。轻质油的热膨胀系数较稠油大，因此，热膨胀作用对轻

92、质原油油藏的蒸汽驱替开采更具油大，因此，热膨胀作用对轻质原油油藏的蒸汽驱替开采更具优越性。优越性。3、蒸汽蒸馏作用、蒸汽蒸馏作用 蒸汽蒸馏是指某种液态混合物中的挥发性组分在直接引入蒸汽蒸馏是指某种液态混合物中的挥发性组分在直接引入蒸汽时，可以在低于其沸点的温度下蒸发为气态，也称蒸汽时，可以在低于其沸点的温度下蒸发为气态，也称“汽提汽提”作用作用。在汽提过程中蒸汽从原油中把比较轻的组分抽出，被。在汽提过程中蒸汽从原油中把比较轻的组分抽出，被汽提的轻烃蒸汽与水蒸汽混合后一道向前流动，这种混合蒸汽汽提的轻烃蒸汽与水蒸汽混合后一道向前流动，这种混合蒸汽在凝析带内凝结为液态的水和轻质油，轻烃与当地原油混

93、合，在凝析带内凝结为液态的水和轻质油，轻烃与当地原油混合，原油粘度降低，被驱向下游，导致异常低的残余油饱和度，原油粘度降低，被驱向下游，导致异常低的残余油饱和度，从而增加了原油的采收率。从而增加了原油的采收率。 B.T.Willman等人的室内岩心驱替实验结果（见表等人的室内岩心驱替实验结果（见表5-1）进一步验证了蒸馏作用提高原油采收率的机理。进一步验证了蒸馏作用提高原油采收率的机理。表表5-1 不同可蒸馏组分含量原油的采收率不同可蒸馏组分含量原油的采收率4、气驱作用、气驱作用 在蒸汽带内流动着的水蒸汽因不断地向毗邻地层散热，在蒸汽带内流动着的水蒸汽因不断地向毗邻地层散热，干度下降、水分增加

94、，实际上逐干度下降、水分增加，实际上逐渐形成一种气渐形成一种气-液联合驱动液联合驱动的状态的状态。并且由于温度的大幅度提高，原油中溶解气溶解。并且由于温度的大幅度提高，原油中溶解气溶解度降低而分离出来，体积膨胀对原油产生驱替作用，而提度降低而分离出来，体积膨胀对原油产生驱替作用，而提高采收率。高采收率。 5、溶剂萃取效应、溶剂萃取效应 由于蒸汽蒸馏作用，在蒸汽前缘下游的原油不断增加轻由于蒸汽蒸馏作用，在蒸汽前缘下游的原油不断增加轻质含量，形成并维持一个质含量，形成并维持一个“溶剂溶剂”带，即带，即轻质馏分富集带轻质馏分富集带，起到油相的混相驱替作用，从而有助于降低热水带的残余起到油相的混相驱替

95、作用，从而有助于降低热水带的残余油饱和度，提高蒸汽驱的最终采收率（可提高重质原油采油饱和度，提高蒸汽驱的最终采收率（可提高重质原油采收率收率3%5%）。室内岩心流动试验结果表明，当蒸汽前）。室内岩心流动试验结果表明，当蒸汽前缘接近岩心出口时，产出油中轻质组分急剧增加。缘接近岩心出口时，产出油中轻质组分急剧增加。6、重力分离作用、重力分离作用 在蒸汽驱过程中，由于蒸汽的密度远远小于原油和水的密在蒸汽驱过程中，由于蒸汽的密度远远小于原油和水的密度，因而要发生气水分离，进入油层的蒸汽发生度，因而要发生气水分离，进入油层的蒸汽发生超覆现象：超覆现象：蒸汽聚集于油层顶部，并向平面方向扩散，蒸汽凝结水从油

96、蒸汽聚集于油层顶部，并向平面方向扩散，蒸汽凝结水从油层下部向前推进层下部向前推进。上部的原油在蒸汽加热条件下，粘度降低。上部的原油在蒸汽加热条件下，粘度降低很快，原油变轻膨胀，促进超覆于油层顶部的蒸汽向前推进很快，原油变轻膨胀，促进超覆于油层顶部的蒸汽向前推进的速度上升，并先于热水带突入生产井。由于热水驱的效率的速度上升，并先于热水带突入生产井。由于热水驱的效率低于蒸汽驱，且热水带在油层下部推进，因而采收率远低于低于蒸汽驱，且热水带在油层下部推进，因而采收率远低于蒸汽驱。蒸汽驱。7、高温对相对渗透率的影响、高温对相对渗透率的影响 温度升高引起相对渗透率的变化而提高原油采收率，主温度升高引起相对

97、渗透率的变化而提高原油采收率，主要原因有：要原因有： （1）温度升高，油水粘度比大幅度下降，油水流度比得）温度升高，油水粘度比大幅度下降，油水流度比得到改善，引起油相相对渗透率增加，水相相对渗透率降低，到改善，引起油相相对渗透率增加，水相相对渗透率降低，残余油饱和度降低（如图残余油饱和度降低（如图5-4所示）；所示）；图图5-4 相对渗透率与温度及含水饱和度的关系相对渗透率与温度及含水饱和度的关系 （2）温度升高，吸附于岩）温度升高，吸附于岩石颗粒表面及油石颗粒表面及油水界面上的水界面上的沥青胶质等极性物质解附，使沥青胶质等极性物质解附，使油油水界面张力减小，岩石润水界面张力减小，岩石润湿性发

98、生反转，从而导致油的湿性发生反转，从而导致油的相对渗透率升高，水的相对渗相对渗透率升高，水的相对渗透率降低，促使水驱残余油饱透率降低，促使水驱残余油饱和度降低而提高了原油的采收和度降低而提高了原油的采收率。率。 8、稠油的热特性、稠油的热特性是蒸汽驱开采稠油的基础。是蒸汽驱开采稠油的基础。 总之，温度升高，残余油饱和度降低，束缚水饱和度增总之，温度升高，残余油饱和度降低，束缚水饱和度增加，水相渗透率降低，油相渗透率增加。另外，有些文献还加，水相渗透率降低，油相渗透率增加。另外，有些文献还提出了气体脱油作用，乳化液驱油作用等蒸汽驱驱油机理。提出了气体脱油作用，乳化液驱油作用等蒸汽驱驱油机理。不同

99、类型的原油，起主导作用的蒸汽驱机理不同。图不同类型的原油，起主导作用的蒸汽驱机理不同。图5-5为热为热水中各种机理对提高原油采收率的贡献。水中各种机理对提高原油采收率的贡献。图图5-5 热水驱中各种机理对提高采收率的贡献热水驱中各种机理对提高采收率的贡献5.2 影响蒸汽驱开采效果的主要因素影响蒸汽驱开采效果的主要因素一、油藏地质特性一、油藏地质特性1、原油粘度、原油粘度（对常规蒸汽驱，（对常规蒸汽驱，5000mPas） 高粘原油是热采的首要选择对象，然而原油应在地下高粘原油是热采的首要选择对象，然而原油应在地下有一个起码的流动度。随着原油粘度的增大，蒸汽驱的采有一个起码的流动度。随着原油粘度的

100、增大，蒸汽驱的采收率下降，低粘度下原油的粘度大小对蒸汽驱的效果影响收率下降，低粘度下原油的粘度大小对蒸汽驱的效果影响并不大，但对于高粘原油，加热可使其粘度大幅下降。但并不大，但对于高粘原油，加热可使其粘度大幅下降。但过高的原油粘度（如超过过高的原油粘度（如超过5000mPas），不能用蒸汽驱工），不能用蒸汽驱工艺开采，只能用坑道法开采，因此，常规蒸汽驱的原油粘艺开采，只能用坑道法开采，因此，常规蒸汽驱的原油粘度一般度一般5000mPas。图图5-6 原油重度对蒸汽驱效果的影响原油重度对蒸汽驱效果的影响 由于粘度与重度有良好由于粘度与重度有良好的相关关系，且粘度越高，的相关关系，且粘度越高，重度

101、越小。因此原油重度对重度越小。因此原油重度对蒸汽驱效果的影响，在某种蒸汽驱效果的影响，在某种程度上可反映出原油粘度对程度上可反映出原油粘度对蒸汽驱效果的影响结果。图蒸汽驱效果的影响结果。图5-6为不同重度原油蒸汽驱采为不同重度原油蒸汽驱采收率，粘度较小（收率，粘度较小（API重度重度较大）的稠油蒸汽驱采收率较大）的稠油蒸汽驱采收率值较大。值较大。2、油层厚度、油层厚度及纯总厚度比及纯总厚度比 油层厚度对原油采收率的油层厚度对原油采收率的影响非常大，如图影响非常大，如图5-7所示。蒸所示。蒸汽驱取得成功的汽驱取得成功的最佳油层厚度最佳油层厚度为为1040米米。油层厚度主要从。油层厚度主要从两方面

102、影响蒸汽驱：两方面影响蒸汽驱： a、hn，向上下盖层热损，向上下盖层热损失失，热效率，热效率，蒸汽驱效果好；），蒸汽驱效果好；） b、 hn过大时，蒸汽超覆过大时，蒸汽超覆现象现象，纵向动用程度，纵向动用程度，效果，效果差。差。图图5-7 油层厚度对蒸汽驱采收率的影油层厚度对蒸汽驱采收率的影响响3、含油量、含油量 含油量定义为含油饱和度和孔隙度的乘积（含油量定义为含油饱和度和孔隙度的乘积（So），随，随着含油量的增加，蒸汽驱的采收率增加，在含油量的表达式着含油量的增加，蒸汽驱的采收率增加，在含油量的表达式中，孔隙度涉及需要加热的储层岩石体积的多少，如孔隙度中，孔隙度涉及需要加热的储层岩石体积的

103、多少，如孔隙度小，则加热所需要的能量也就相应增加，含油量是判断热采小，则加热所需要的能量也就相应增加，含油量是判断热采项目的经济效益是否合算和能否补偿实际的燃料需要的重要项目的经济效益是否合算和能否补偿实际的燃料需要的重要依据。实际上，稠油砂岩孔隙度一般都较大，而且孔隙度值依据。实际上，稠油砂岩孔隙度一般都较大，而且孔隙度值大都在大都在0.250.30之间，因此之间，因此在研究中可把孔隙度看做常数，在研究中可把孔隙度看做常数，只考虑饱和度的变化只考虑饱和度的变化。原油饱和度降低时增产效果差，这时。原油饱和度降低时增产效果差，这时用于可动油量减少，水相渗透率增加，产出液含水率高。因用于可动油量减

104、少，水相渗透率增加，产出液含水率高。因此，对蒸汽驱油藏，此，对蒸汽驱油藏，原始含油饱和度（平均含油饱和度至少原始含油饱和度（平均含油饱和度至少0.45）。4、油藏埋藏深度、油藏埋藏深度 油藏埋藏深度对蒸汽驱效果的影响主要表现在两个方面：油藏埋藏深度对蒸汽驱效果的影响主要表现在两个方面： （1）油层热损失随油藏深度增加）油层热损失随油藏深度增加而增大，如图而增大，如图5-8所示。从图中可以看所示。从图中可以看出，在注入蒸汽速率为出，在注入蒸汽速率为450kg/h下，如下，如果井深超过果井深超过2000ft，注入井底的蒸汽，注入井底的蒸汽就变为热水。就变为热水。 （2）油藏的压力与温度与其深度）油

105、藏的压力与温度与其深度有关，温度随油藏的深度增加而升高，有关，温度随油藏的深度增加而升高，由于已经有较高的油藏温度，注蒸汽由于已经有较高的油藏温度，注蒸汽增产的效果就不明显；较高的地层压增产的效果就不明显；较高的地层压力需较高的蒸汽发生器，必然会增加力需较高的蒸汽发生器，必然会增加注蒸汽期间井筒损坏的机会，注蒸汽期间井筒损坏的机会，因此在因此在蒸汽驱的方案中，深度较小的油藏更蒸汽驱的方案中，深度较小的油藏更具有竞争力。具有竞争力。图图5-8 不同注入速度下热损失随深度的不同注入速度下热损失随深度的变化变化5、油藏压力、油藏压力 油藏压力是影响蒸汽驱效果的重要因素。如图油藏压力是影响蒸汽驱效果的

106、重要因素。如图5-9所示，所示，随着油藏压力的升高，蒸汽驱的采收率和净产油量均显著下降。随着油藏压力的升高，蒸汽驱的采收率和净产油量均显著下降。图图5-9 油藏压力对蒸汽驱采收率的影响油藏压力对蒸汽驱采收率的影响 图中的结果显示，图中的结果显示，在油藏压力小于在油藏压力小于5MPa时，时，压力的变化对蒸汽驱效压力的变化对蒸汽驱效果的影响比油藏压力大果的影响比油藏压力大于于5MPa时压力的影响大。时压力的影响大。这是由于一方面这是由于一方面相同蒸相同蒸汽量条件下，油藏压力汽量条件下，油藏压力越高，蒸汽体积越高，蒸汽体积越小，蒸汽的波及体积越小，波及效率越低，采收率越低；越小，蒸汽的波及体积越小，

107、波及效率越低，采收率越低；另一方面，在井口注气干度相同条件下，油藏压力越高，井另一方面，在井口注气干度相同条件下，油藏压力越高，井口注汽压力越大，蒸汽温度越高，热损失也越大，蒸汽的潜口注汽压力越大，蒸汽温度越高，热损失也越大，蒸汽的潜热越少，蒸汽的质量变差；同时进入较高压力油藏的低质量热越少，蒸汽的质量变差；同时进入较高压力油藏的低质量蒸汽会有更多的蒸汽凝结成水，使本来就低的蒸汽干度降低蒸汽会有更多的蒸汽凝结成水，使本来就低的蒸汽干度降低的更低，蒸汽体积进一步缩小，驱油效率变差。的更低，蒸汽体积进一步缩小，驱油效率变差。6、油层的非均质性、油层的非均质性 油层的非均质性对蒸汽驱的开发效果影响非

108、常大油层的非均质性对蒸汽驱的开发效果影响非常大。蒸汽驱。蒸汽驱数值模拟结果认为，如果均质油层蒸汽驱采收率为数值模拟结果认为，如果均质油层蒸汽驱采收率为50%，那，那么对于非均质变异系数等于么对于非均质变异系数等于0.8的油藏，蒸汽驱采收率仅为的油藏，蒸汽驱采收率仅为35%。在实际油层的非均质范围内（渗透率变异系数从。在实际油层的非均质范围内（渗透率变异系数从0.40.8），蒸汽驱采收率与渗透率变异系数基本是线性关系。这），蒸汽驱采收率与渗透率变异系数基本是线性关系。这是由于是由于在非均质性的油层中，注入的蒸汽易发生气窜，单层在非均质性的油层中，注入的蒸汽易发生气窜，单层突进，从而造成蒸汽的波及

109、效率不高，所以驱油的采收率也突进，从而造成蒸汽的波及效率不高，所以驱油的采收率也较低。较低。7、油层韵律性、油层韵律性 由于蒸汽超覆作用，对正韵律（从上到下渗透率由小到大）由于蒸汽超覆作用，对正韵律（从上到下渗透率由小到大）油藏蒸汽驱开发效果好油藏蒸汽驱开发效果好。研究结论：对某些巨厚块状油藏，以。研究结论：对某些巨厚块状油藏，以及渗透率极差大，韵律性不利的因素，虽然有注蒸汽超覆或窜及渗透率极差大，韵律性不利的因素，虽然有注蒸汽超覆或窜流，但认为不应该轻易放弃蒸汽驱开采，应采用一切可能的工流，但认为不应该轻易放弃蒸汽驱开采，应采用一切可能的工艺技术进行注汽剖面的调控及改善蒸汽体积波及系数，这些

110、技艺技术进行注汽剖面的调控及改善蒸汽体积波及系数，这些技术包括：术包括：控制注采井射孔井段；控制注采井射孔井段；采用限流射孔技术；采用限流射孔技术；采采用封隔器分层注汽；用封隔器分层注汽；蒸汽中注入蒸汽中注入N2泡沫剂进行井内及层内泡沫剂进行井内及层内调剖；调剖；注入高温堵剂封堵高渗带等。）注入高温堵剂封堵高渗带等。） 8、油藏中的边底水层、油藏中的边底水层 在注蒸汽开采过程中，由于油层降压，边水推进加剧，油在注蒸汽开采过程中，由于油层降压，边水推进加剧，油井见到地层水后，注入的热流体与边底水连通，在油井周井见到地层水后，注入的热流体与边底水连通，在油井周围形成严重的水锥现象，这是稠油注蒸汽开

111、采，尤其是蒸汽围形成严重的水锥现象，这是稠油注蒸汽开采，尤其是蒸汽驱开采的技术难题。利用水平井热采是目前引人注目的新技驱开采的技术难题。利用水平井热采是目前引人注目的新技术。术。9、油层渗透率（、油层渗透率（20010-3m2）。）。二、工艺参数对蒸汽驱效果的影响二、工艺参数对蒸汽驱效果的影响1、蒸汽干度、蒸汽干度 干度越高，携带热量越多，蒸馏作用、气驱作用、溶剂干度越高，携带热量越多，蒸馏作用、气驱作用、溶剂萃取效应越强，开发效果越好。如图萃取效应越强，开发效果越好。如图5-10。因为蒸汽干度越。因为蒸汽干度越高，汽化潜热越大，在油层中建立不断向前推进的蒸汽带，高，汽化潜热越大，在油层中建立

112、不断向前推进的蒸汽带，提高了蒸汽带在剖面上的扩展体积（即体积扫描系数），从提高了蒸汽带在剖面上的扩展体积（即体积扫描系数），从而提高了采收率。而提高了采收率。图图5-10 蒸汽干度对蒸汽驱采收率的影响蒸汽干度对蒸汽驱采收率的影响 Gomaa发现对于他所研究发现对于他所研究的系统，蒸汽干度约为的系统，蒸汽干度约为40%时产生最佳效果。其原因可时产生最佳效果。其原因可能有：油层中的蒸汽体积和能有：油层中的蒸汽体积和粘度效应，以及蒸汽的超覆粘度效应，以及蒸汽的超覆和液体的下窜的影响。若提和液体的下窜的影响。若提高蒸汽干度，蒸汽体积增加，高蒸汽干度，蒸汽体积增加，而蒸汽粘度却降低。蒸汽体而蒸汽粘度却降

113、低。蒸汽体积越大，它接触原油的体积积越大，它接触原油的体积也越大，但却有较低也越大，但却有较低的蒸汽粘度，从而不利的流度比的蒸汽粘度，从而不利的流度比会导致较差的驱替效率和波及效率，因而采收率下降。故会导致较差的驱替效率和波及效率，因而采收率下降。故存在一个最佳干度。存在一个最佳干度。2、注汽速度、注汽速度 从图从图5-11可以看出：注汽可以看出：注汽速度越小，蒸汽驱失败的可能速度越小，蒸汽驱失败的可能性越大；注汽速度越大，蒸汽性越大；注汽速度越大，蒸汽驱成功的可能性越大。驱成功的可能性越大。注汽速注汽速度必须大于度必须大于120t/d。蒸汽注入。蒸汽注入速度影响着蒸汽驱采收率。这速度影响着蒸

114、汽驱采收率。这是由于注入速度与井筒的地层是由于注入速度与井筒的地层热损失有关，注入速度越高，热损失有关，注入速度越高，热损失量越小。随着注入速度热损失量越小。随着注入速度的增加，汽驱的采收率不断增的增加，汽驱的采收率不断增加。因此提倡采取在大排量和加。因此提倡采取在大排量和图图5-11 油汽比与注汽速度之间的散点关系油汽比与注汽速度之间的散点关系高低面压力下注入。尽管注入量高低面压力下注入。尽管注入量增加热流体传递的热量增大，但没有向地面传热速度增加的快，增加热流体传递的热量增大，但没有向地面传热速度增加的快，3、完井井段、完井井段 特别是对于厚油层，部分打开注汽井和生产井可抑制蒸汽特别是对于

115、厚油层，部分打开注汽井和生产井可抑制蒸汽超覆，一般射开油层下部的超覆，一般射开油层下部的1/31/2。从而降低了相对热损失率。如果注入速率增大了从而降低了相对热损失率。如果注入速率增大了3倍，热损失约倍，热损失约3倍。另外，大排量注入所获得的另一个利益时缩短了工期。倍。另外，大排量注入所获得的另一个利益时缩短了工期。 但是，当注入压力超过地层破裂压力时，会在地层中产生但是，当注入压力超过地层破裂压力时，会在地层中产生高渗通道，而使蒸汽的波及效率降低；另外，在进行蒸汽驱时，高渗通道，而使蒸汽的波及效率降低；另外，在进行蒸汽驱时，大排量的注入会导致过度的热损失，这是由于生产中蒸汽突破大排量的注入会

116、导致过度的热损失，这是由于生产中蒸汽突破后，仍继续大排量注入造成的，一旦发生这种情况，井筒热损后，仍继续大排量注入造成的，一旦发生这种情况，井筒热损失的减少必然被生产井热损失的增加所抵消，解决的方法是在失的减少必然被生产井热损失的增加所抵消，解决的方法是在当蒸汽突破时，应减小蒸汽的排量。当蒸汽突破时，应减小蒸汽的排量。4、采注比、采注比 采注比采注比是是生产井的排液速度与注入井的注气速度的比值生产井的排液速度与注入井的注气速度的比值。当采注比小于当采注比小于1.0时，蒸汽驱的采收率很低，而且对于注采比不时，蒸汽驱的采收率很低，而且对于注采比不很敏感，这是由于注入油藏的流体体积大于采出的流体体积

117、，很敏感，这是由于注入油藏的流体体积大于采出的流体体积，油层的压力不断上升，注入的蒸汽被压缩凝析成热水，加热效油层的压力不断上升，注入的蒸汽被压缩凝析成热水，加热效率低，热损大，此时油层中的驱替过程主要为热水驱。率低，热损大，此时油层中的驱替过程主要为热水驱。当注采当注采比大于比大于1.0时，由注气井向生产井形成降压驱动，降压梯度增加，时，由注气井向生产井形成降压驱动，降压梯度增加，建立起的蒸汽带恩那个正常地向前扩展、推进，生产井产液指建立起的蒸汽带恩那个正常地向前扩展、推进，生产井产液指数增大，产量增加，气驱的效率显著增加。在采注数增大，产量增加，气驱的效率显著增加。在采注比大于比大于1.2

118、后，后，汽驱采收率对采注比又变得不太敏感。这是由于油藏压力逐渐汽驱采收率对采注比又变得不太敏感。这是由于油藏压力逐渐在下降，即实现在下降，即实现“真正真正”的蒸汽驱。的蒸汽驱。三、添加剂三、添加剂 1.泡沫剂（增加蒸汽流的阻力，促使蒸汽流向未驱扫部分。泡沫剂（增加蒸汽流的阻力，促使蒸汽流向未驱扫部分。） 2.气体（例如气体（例如N2，当气体与蒸汽一起注入油层时，占据油，当气体与蒸汽一起注入油层时，占据油层孔隙空间的范围超过了以前的加热带，降低了残油饱和度；层孔隙空间的范围超过了以前的加热带，降低了残油饱和度；注入的气体增加了油层压力，提高了驱动能力。）注入的气体增加了油层压力，提高了驱动能力。

119、） 3.表面活性剂（用以降低热水驱扫带的残油饱和度，对表面活性剂（用以降低热水驱扫带的残油饱和度，对SAa的特殊要求：耐高温；高温下能降低表面张力；的特殊要求：耐高温；高温下能降低表面张力；SAa能被能被输送到热水带中，且岩石吸附量要小。）输送到热水带中，且岩石吸附量要小。） 4.溶剂（利用溶剂萃取效应。）溶剂（利用溶剂萃取效应。）5.3 形成正常蒸汽驱的基本条件形成正常蒸汽驱的基本条件 采注比大于采注比大于1.0是形成正常蒸汽驱的基本条件。是形成正常蒸汽驱的基本条件。一、打破常规油藏注水开发中保持注采平衡的传统观念，建一、打破常规油藏注水开发中保持注采平衡的传统观念，建 立蒸汽驱开采中必须降

120、压的概念。立蒸汽驱开采中必须降压的概念。 蒸汽驱中油层降压开采是十分重要的。蒸汽驱中油层降压开采是十分重要的。 1.压力下降，蒸汽体积膨胀，汽化潜热增大；压力下降，蒸汽体积膨胀，汽化潜热增大； 2.压力下降，还会出现热水闪蒸现象，扩大蒸汽带；压力下降，还会出现热水闪蒸现象，扩大蒸汽带； 3.油层降压，可减少汽窜。油层降压，可减少汽窜。二、打破常规油藏注水开发补充亏空的传统观念，建立蒸汽二、打破常规油藏注水开发补充亏空的传统观念，建立蒸汽 驱开采中采注比大于驱开采中采注比大于1.0的概念。的概念。 三种情况三种情况：当产液量：当产液量/注汽量（水当量）注汽量（水当量）1，蒸汽驱；，蒸汽驱； 当产

121、液量当产液量/注汽量（水当量）注汽量（水当量）=1，蒸汽驱，蒸汽驱+热水驱；热水驱； 当产液量当产液量/注汽量（水当量）注汽量（水当量）1，热水驱；，热水驱；三、实现采注比大于三、实现采注比大于1.0的途径的途径 1.选择合适的井网，提高采注井数比；选择合适的井网，提高采注井数比； 2.采用举升能力足够大的机泵，并将深井泵下到油层下部。采用举升能力足够大的机泵，并将深井泵下到油层下部。这样做的优点：这样做的优点： a、油层中释放的溶解气从环空流向泵的上部，避、油层中释放的溶解气从环空流向泵的上部，避免了气体进泵，提高了泵效；免了气体进泵，提高了泵效； b、生产压差最大，可获得最大产液量；、生产

122、压差最大，可获得最大产液量； c、可以提高回采水率，降低存水量。、可以提高回采水率，降低存水量。 5.4 水平压裂辅助蒸汽驱简介水平压裂辅助蒸汽驱简介一、水平压裂辅助蒸汽驱现场过程一、水平压裂辅助蒸汽驱现场过程 首先介绍首先介绍生产井的处理过程：生产井的处理过程：对与新钻的对与新钻的生产井生产井，下完套管，下完套管固结水泥后，先不要射孔，而是在油层的某个部位采用高速携固结水泥后，先不要射孔，而是在油层的某个部位采用高速携砂液在套管上切槽；然后利用水利压裂使油层形成水平裂缝，砂液在套管上切槽；然后利用水利压裂使油层形成水平裂缝，使裂缝延伸使裂缝延伸3050m；紧接着高于油层破裂压力注入大量蒸汽，

123、；紧接着高于油层破裂压力注入大量蒸汽，因为此时还没有射孔，所以注入的大部分蒸汽沿裂缝向前推进。因为此时还没有射孔，所以注入的大部分蒸汽沿裂缝向前推进。注汽结束后，在该井的生产层段射孔，然后开井生产，此时的注汽结束后，在该井的生产层段射孔，然后开井生产，此时的产量是吞吐的效果。产量是吞吐的效果。 与此同时，像在生产井一样，在与此同时，像在生产井一样，在注入井注入井的对应位置用高速的对应位置用高速携砂液在套管上切槽，也将水泥环切穿；接着下注汽管柱，利携砂液在套管上切槽，也将水泥环切穿；接着下注汽管柱，利用水利压裂使油层形成一条水平裂缝，使裂缝的延伸长度为加用水利压裂使油层形成一条水平裂缝，使裂缝的

124、延伸长度为加热区域就相互连通了。接着高于破裂压力高速注汽，使裂缝热区域就相互连通了。接着高于破裂压力高速注汽，使裂缝5070m。这样注入井形成的水平裂缝与生产井的保持开启。这样注入井形成的水平裂缝与生产井的保持开启状态，直到生产井收到注入井的注汽效果。这样大部分蒸汽状态，直到生产井收到注入井的注汽效果。这样大部分蒸汽和凝结水湿沿裂缝推进的，从而裂缝附近的油，特别是其上和凝结水湿沿裂缝推进的，从而裂缝附近的油，特别是其上部的油在热传导和蒸汽超覆的双重作用下辈迅速加热，则其部的油在热传导和蒸汽超覆的双重作用下辈迅速加热，则其粘度显著降低，形成了一个连通的可流动带，并随着时间的粘度显著降低，形成了一

125、个连通的可流动带，并随着时间的推移，可流动带愈来愈宽。高速注汽完毕后，射开整个生产推移，可流动带愈来愈宽。高速注汽完毕后，射开整个生产层段，以最佳注汽速度注汽，此时注入压力小于破裂压力，层段，以最佳注汽速度注汽，此时注入压力小于破裂压力，裂缝闭合，流动通道不再是裂缝而是已加热带。当注汽达到裂缝闭合，流动通道不再是裂缝而是已加热带。当注汽达到经济极限时，可以转注热水来利用地层余热，以提高油气比经济极限时，可以转注热水来利用地层余热，以提高油气比和最终采收率。和最终采收率。二、水平压裂辅助蒸汽驱的特点（同常规蒸汽驱相比）二、水平压裂辅助蒸汽驱的特点（同常规蒸汽驱相比） 1.变蒸汽超覆不利因素为有利

126、因素；变蒸汽超覆不利因素为有利因素； 2.打破蒸汽驱不能超过破裂压力的常规概念，可高速注汽；打破蒸汽驱不能超过破裂压力的常规概念，可高速注汽； 3.可不用抽油机而保持长期自喷；可不用抽油机而保持长期自喷； 4.流体接触方式为水流体接触方式为水-蒸汽蒸汽-原油，而常规蒸汽驱为蒸汽原油，而常规蒸汽驱为蒸汽-水水-原油；原油； 5.油气比高，采收率高。油气比高，采收率高。第第6节节 火烧油层火烧油层 就地燃烧，就地燃烧，in situ combustion6.1 火烧油层法驱油机理火烧油层法驱油机理 火烧油层法（火驱法）是向储层注空气给燃烧前缘供氧，火烧油层法（火驱法）是向储层注空气给燃烧前缘供氧，

127、当开始注空气时，注入井眼附近的原油开始氧化，如氧化反当开始注空气时，注入井眼附近的原油开始氧化，如氧化反应快，原油将自燃点火，并开始燃烧；如氧化反应慢，用下应快，原油将自燃点火，并开始燃烧；如氧化反应慢，用下入加热器到注入井底加热空气的方法使其点燃。点火成功后，入加热器到注入井底加热空气的方法使其点燃。点火成功后，继续注空气使燃烧前缘从注入井沿油层向外移动。燃烧废气继续注空气使燃烧前缘从注入井沿油层向外移动。燃烧废气在前方流动，与油和水一起在生产井排出在前方流动，与油和水一起在生产井排出。火驱过程动态示。火驱过程动态示意图如图意图如图6-1所示（如下）。所示（如下）。 由图可以看出，在燃烧前缘

128、处发生的热量把靠近前缘的由图可以看出，在燃烧前缘处发生的热量把靠近前缘的地层水汽化，并在燃烧前的前方形成一蒸汽带，燃烧反应中地层水汽化，并在燃烧前的前方形成一蒸汽带，燃烧反应中生成的水分也有助于这个蒸汽带的形成和发展。紧靠燃烧前生成的水分也有助于这个蒸汽带的形成和发展。紧靠燃烧前缘处的高温使留下的少量原油蒸馏和裂解，蒸馏和裂解出来缘处的高温使留下的少量原油蒸馏和裂解，蒸馏和裂解出来的轻油蒸气与燃烧废气一起向前流动，被蒸汽前缘下游的原的轻油蒸气与燃烧废气一起向前流动，被蒸汽前缘下游的原油吸收，并在那里逐渐形成一个富油带。油吸收，并在那里逐渐形成一个富油带。图图6-1 火驱过程动态示意图火驱过程动

129、态示意图 火烧油层的采油机理异常复杂。但目前可以肯定的是原火烧油层的采油机理异常复杂。但目前可以肯定的是原油的高温裂解、热驱、冷凝蒸汽驱、混相驱以及气驱都是火油的高温裂解、热驱、冷凝蒸汽驱、混相驱以及气驱都是火烧油层提高采收率的机理。图烧油层提高采收率的机理。图6-2为油层层内燃烧剖面图。为油层层内燃烧剖面图。图图6-2 火烧油层示意图火烧油层示意图（1）燃烧带（图）燃烧带（图6-2） 注入的空气或氧气在注入的空气或氧气在井底附近形成燃烧带，燃井底附近形成燃烧带，燃烧带产生的热量加热地层、烧带产生的热量加热地层、蒸发原油中的轻质组分和蒸发原油中的轻质组分和地层中的间隙水，燃烧产地层中的间隙水，

130、燃烧产生二氧化碳、一样化碳、生二氧化碳、一样化碳、水蒸气等气体产物。水蒸气等气体产物。（2）燃烧前缘）燃烧前缘 在燃烧前缘留下的重质原油被高温碳化，并沉积在沙粒在燃烧前缘留下的重质原油被高温碳化，并沉积在沙粒表面上，构成燃烧过程的主要燃料，留在燃烧前缘后面的是表面上，构成燃烧过程的主要燃料，留在燃烧前缘后面的是干净的砂和大量的热能。这些砂温度很高，高温一方面可以干净的砂和大量的热能。这些砂温度很高，高温一方面可以加热尚未达到燃烧温度的空气或氧气，另一方面为湿式燃烧加热尚未达到燃烧温度的空气或氧气，另一方面为湿式燃烧方法中注入水的蒸发提供热能。方法中注入水的蒸发提供热能。（3）蒸发带）蒸发带 在

131、蒸发带中有少量的间隙水受热产生的水蒸汽、注入空在蒸发带中有少量的间隙水受热产生的水蒸汽、注入空气中的氮气、燃烧产物中的二氧化碳、一氧化碳等气体，另气中的氮气、燃烧产物中的二氧化碳、一氧化碳等气体，另外还有被蒸发的轻质油以及沉积在沙粒表面上的固态重烃或外还有被蒸发的轻质油以及沉积在沙粒表面上的固态重烃或焦炭。蒸发带中的各种气体与前面的冷油层组相接触形成凝焦炭。蒸发带中的各种气体与前面的冷油层组相接触形成凝析带。析带。（4）凝析带）凝析带 在凝析带，轻质原油与冷原油产生混相，降低地层中冷在凝析带，轻质原油与冷原油产生混相，降低地层中冷原油的粘度，并使原油体积产生膨胀，蒸汽加热地层原油及原油的粘度，

132、并使原油体积产生膨胀，蒸汽加热地层原油及地层间隙水，提高油层水温度，形成热水驱。二氧化碳、氮地层间隙水，提高油层水温度，形成热水驱。二氧化碳、氮气等与原油接触产生混相气体驱，进一步抽提原油中的轻质气等与原油接触产生混相气体驱，进一步抽提原油中的轻质组分，降低原油粘度并膨胀原油。组分，降低原油粘度并膨胀原油。（5）集油带）集油带 在凝析带前面的就是集油带，也叫油墙（在凝析带前面的就是集油带，也叫油墙（Oil Bank），），集油带中有部分气体（集油带中有部分气体（N2，CO2，蒸汽）束缚水及原油。集，蒸汽）束缚水及原油。集油带温度仍高于地层原油温度。油带温度仍高于地层原油温度。（6）原始油带）原

133、始油带 在集油带前面就是原始油带，它尚处于原始状况，未受在集油带前面就是原始油带，它尚处于原始状况，未受火烧的影响。火烧的影响。 火烧油层的采油机理：火烧油层的采油机理：1、原油的热裂解、原油的热裂解 在燃烧前缘，油层温度高达在燃烧前缘，油层温度高达300650，高温一是促使，高温一是促使原油中较轻质组分蒸发向前推进，二是使留在沙粒上较重质组原油中较轻质组分蒸发向前推进，二是使留在沙粒上较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称为燃烧过程中的燃料。油沉积在油砂上称为燃烧过程中的燃料。2、冷凝蒸汽驱、冷凝蒸

134、汽驱 注入的空气于燃烧带与剩余在沙粒上的焦油燃料起燃烧反注入的空气于燃烧带与剩余在沙粒上的焦油燃料起燃烧反应时，生成的蒸汽与燃烧前缘高温使地层共存水产生的蒸汽一应时，生成的蒸汽与燃烧前缘高温使地层共存水产生的蒸汽一道向前推进，并和前面较冷的油层接触。蒸汽把热量迅速地传道向前推进，并和前面较冷的油层接触。蒸汽把热量迅速地传给地层，使原油粘度迅速降低，增加原油的流动能力，因而提给地层，使原油粘度迅速降低，增加原油的流动能力，因而提高了原油的驱动能力。高了原油的驱动能力。3、烃类混相驱、烃类混相驱 蒸发带正常蒸馏作用产生的气态烃与燃烧前缘热裂解作用蒸发带正常蒸馏作用产生的气态烃与燃烧前缘热裂解作用产

135、生的气态烃混合进入凝析带中，由于温度较低而冷凝下来，产生的气态烃混合进入凝析带中，由于温度较低而冷凝下来，冷凝的轻质油与地层原油混相，同时传递热量，改善原油的流冷凝的轻质油与地层原油混相，同时传递热量，改善原油的流动性能。动性能。4、气驱作用、气驱作用 在燃烧带中形成了一种十分有效的气体驱动。注入的空气在燃烧带中形成了一种十分有效的气体驱动。注入的空气与焦油燃烧，生成的气体主要有与焦油燃烧，生成的气体主要有CO2、N2进入蒸发带，一方面进入蒸发带，一方面与原油达到混相和非混相，降低原油粘度，改善原油特性；另与原油达到混相和非混相，降低原油粘度，改善原油特性；另一方面，可以大大增加油层能量，提高

136、原油的驱动力。一方面，可以大大增加油层能量，提高原油的驱动力。5、热驱作用、热驱作用 由于油层流体的对流以及地层岩石的传导，热能可以从燃由于油层流体的对流以及地层岩石的传导，热能可以从燃烧前缘一直传递到集油带，同时热量还可以传递到油层下部，烧前缘一直传递到集油带，同时热量还可以传递到油层下部，使油层均匀加热，这种传递方式有利于蒸汽驱，并可以大大使油层均匀加热，这种传递方式有利于蒸汽驱，并可以大大提高油层的纵向扫油效率。此外，燃烧带留下了大量的热为提高油层的纵向扫油效率。此外，燃烧带留下了大量的热为后继注入提高了必要条件。后继注入提高了必要条件。6.2 火烧油层方式火烧油层方式 火烧油层油三种基

137、本方式：干式正向、反向和湿式。火烧油层油三种基本方式：干式正向、反向和湿式。一、一、干式正向燃烧干式正向燃烧 之所以称为干式，是因为注入的空气不含水；之所以称之之所以称为干式，是因为注入的空气不含水；之所以称之为正向，是因为燃烧前缘移动方向与流体流动方向一致，从注为正向，是因为燃烧前缘移动方向与流体流动方向一致，从注气井注入空气，并在注气井点火。干式正向燃烧的油层剖面及气井注入空气，并在注气井点火。干式正向燃烧的油层剖面及温度分布图如图温度分布图如图6-3所示。所示。图图6-3 干式正向燃烧示意图干式正向燃烧示意图 燃烧前缘的温度最燃烧前缘的温度最高，而在燃烧前缘后面高，而在燃烧前缘后面的油层

138、仍保持很高的温的油层仍保持很高的温度，以加热注入的空气。度，以加热注入的空气。干式正向燃烧法的主要干式正向燃烧法的主要优点优点是作为燃料的是原是作为燃料的是原油中无价值的焦油（焦油中无价值的焦油（焦炭）。炭）。两个缺点如下：两个缺点如下： a、采出的原油必须通过油藏低温区域，若原油是高粘度、采出的原油必须通过油藏低温区域，若原油是高粘度原油，则极易形成流体阻塞；原油，则极易形成流体阻塞； b、注入的空气不能有效地向前携带热量，已燃区内储存、注入的空气不能有效地向前携带热量，已燃区内储存的热量不能有效地利用的热量不能有效地利用。二、二、反向燃烧反向燃烧 反向燃烧是从注气井注入空气，在生产井点火，

139、使燃反向燃烧是从注气井注入空气，在生产井点火，使燃烧前缘逐渐从生产井推向注气井。之所以称为反向是因为烧前缘逐渐从生产井推向注气井。之所以称为反向是因为燃烧前缘移动的方向与流体流动方向相反。燃烧前缘移动的方向与流体流动方向相反。反向燃烧示意反向燃烧示意图如图图如图6-4所示。所示。反向燃烧可以弥补正向燃烧时稠油阻塞这反向燃烧可以弥补正向燃烧时稠油阻塞这个缺点个缺点。在注气井附件是低温带，而靠近生产井的区域是。在注气井附件是低温带，而靠近生产井的区域是高温带，原油必须流经高温带，将原油粘度减小上千倍，高温带，原油必须流经高温带，将原油粘度减小上千倍，使原油很容易流向生产井。反向燃烧法主要用于开采特

140、稠使原油很容易流向生产井。反向燃烧法主要用于开采特稠油油藏，因为原油流经高温带（油油藏，因为原油流经高温带（260370）后粘度可下）后粘度可下降降34个数量级。个数量级。图图6-4 反向燃烧示意图反向燃烧示意图 反向燃烧存在的问题：反向燃烧存在的问题： a、有用的原油馏分作为燃料被烧掉了；、有用的原油馏分作为燃料被烧掉了； b、注入井井底附近原油易发生自燃，反向燃烧缺氧。、注入井井底附近原油易发生自燃，反向燃烧缺氧。 c、需要大量的氧气（大约为正向的两倍）。、需要大量的氧气（大约为正向的两倍）。 三、三、湿式燃烧湿式燃烧 也称正向燃烧和水驱相结合的方法，可以有效地利用燃烧也称正向燃烧和水驱相

141、结合的方法，可以有效地利用燃烧前缘后面储存的热量，弥补了正向燃烧法的一个缺点，消耗前缘后面储存的热量，弥补了正向燃烧法的一个缺点，消耗较少的燃料驱动高粘原油，在火烧后利用水作为驱替介质的较少的燃料驱动高粘原油，在火烧后利用水作为驱替介质的目的在于水的热容和汽化潜热较高。充分利用水的高比热和目的在于水的热容和汽化潜热较高。充分利用水的高比热和高汽化潜热，能有效地传递热量。高汽化潜热，能有效地传递热量。 注入方式注入方式有水和空气交替注入或水和空气一起注入。有水和空气交替注入或水和空气一起注入。 现场实施时，水不需要立即注入，让其开始是干式正向燃现场实施时，水不需要立即注入，让其开始是干式正向燃烧

142、，待烧到适当距离后，再注水。烧，待烧到适当距离后，再注水。 如图如图6-5所示为湿式燃烧的温度及饱和度分布示意图。所示为湿式燃烧的温度及饱和度分布示意图。图图6-5 湿式燃烧的温度和饱和度分布示意图湿式燃烧的温度和饱和度分布示意图 如图所示，饱和度剖如图所示，饱和度剖面为：靠近注入井的为注面为：靠近注入井的为注入的空气和水，在其前面入的空气和水，在其前面是饱和蒸汽区，注入的水是饱和蒸汽区，注入的水与燃烧过的高温地层接触，与燃烧过的高温地层接触，产生蒸汽，在蒸汽的前面产生蒸汽，在蒸汽的前面是部分燃烧产物气相、热是部分燃烧产物气相、热油及部分蒸汽冷凝水；靠油及部分蒸汽冷凝水；靠近生产井的为原始油带

143、，近生产井的为原始油带，在温度分布剖面上，饱和在温度分布剖面上，饱和蒸汽区的温度较高。湿式蒸汽区的温度较高。湿式燃烧与干式燃烧相比，燃燃烧与干式燃烧相比，燃烧前缘之后的地层温度要烧前缘之后的地层温度要低得多。低得多。图图6-6 湿式燃烧示意图湿式燃烧示意图 水水/空气的比值对油藏内的温度影响较大，见图空气的比值对油藏内的温度影响较大，见图6-6。 水水/空气空气=7/1000时，形成部分淬火燃烧，水时，形成部分淬火燃烧，水/空气空气=110/10000时，形成充分淬火燃烧；水时，形成充分淬火燃烧；水/空气进一步增加，燃烧空气进一步增加，燃烧将熄灭。将熄灭。注：注：淬火：工件热处理的一种方法，可

144、以使工件获得某种特殊性能；通常是淬火：工件热处理的一种方法，可以使工件获得某种特殊性能；通常是把工件加热到一定温度，然后浸入冷却剂（水等）急速冷却，以增加硬度。把工件加热到一定温度，然后浸入冷却剂（水等）急速冷却，以增加硬度。6.3 火烧油层采油工艺火烧油层采油工艺1、油藏选择、油藏选择 在火烧油层的油藏筛选方面，人们做了许多有益的工作，在火烧油层的油藏筛选方面，人们做了许多有益的工作，目前可以肯定下列因素有利于火烧油层法：目前可以肯定下列因素有利于火烧油层法： （1）井距大；（）井距大；（2）油层渗透率高；（）油层渗透率高；（3）油层厚；（）油层厚；（4）含油饱和度高；（含油饱和度高；（5）

145、油层相对均质；（）油层相对均质；（6）油层温度较高；）油层温度较高；（7）垂向渗透率较小；（）垂向渗透率较小；（8）原油重度高。）原油重度高。 下列条件存在时，火烧油层比注蒸汽更具有优势：下列条件存在时，火烧油层比注蒸汽更具有优势： （1）砂岩油层厚度小，压力高；（）砂岩油层厚度小，压力高；（2）原油重质组分多；）原油重质组分多； （3）井距大；（）井距大；（4）油藏埋藏深度大。）油藏埋藏深度大。 火烧油层的缺点：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，还有一部）地下燃烧产生的热量不仅用于加热原油，还有一部分用来加热基岩及上下盖层。分用来加热基岩及上下盖层。 （2）生产井乳

146、状液的形成，降低了油井产能。）生产井乳状液的形成，降低了油井产能。 （3）产出液中）产出液中CO32-存在，加速了生产井管柱及地面设存在，加速了生产井管柱及地面设施的腐蚀。施的腐蚀。 （4）生产井出砂和井壁坍塌造成的油井破坏。）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、）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。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。）生产井的高温导致生产管柱破坏。2、点火方式、点火方式 在火烧油层方法中，重要的是设法点燃经过选择的注入井在火烧油层方法中，重要的是设法点燃

147、经过选择的注入井的油层，目前有两种点火方法：自发点火和人工点火。的油层，目前有两种点火方法：自发点火和人工点火。 （1）自发点火）自发点火 如果油层温度较高或原油氧化作用能释放足够的热量，注如果油层温度较高或原油氧化作用能释放足够的热量，注入空气后几天内油层就会自燃，即自发点火。为了便于点火，入空气后几天内油层就会自燃，即自发点火。为了便于点火，通常先注入易于点燃的原油，或加有亚麻油的原油。一般来说通常先注入易于点燃的原油，或加有亚麻油的原油。一般来说当油层温度为当油层温度为5560，油层就可能自燃。由于自发点火通，油层就可能自燃。由于自发点火通常是在油井井筒附近进行的，因此应严格控制，以免井

148、筒附近常是在油井井筒附近进行的，因此应严格控制，以免井筒附近地层燃烧引起注入井损坏。有人认为，点火前先注入一定量的地层燃烧引起注入井损坏。有人认为，点火前先注入一定量的蒸汽有利于地层的自燃和保护注入井及井下管柱，其原因在于，蒸汽有利于地层的自燃和保护注入井及井下管柱，其原因在于，注入蒸汽可以：提高油层温度；缩短点火注入蒸汽可以：提高油层温度；缩短点火时间；清洗射孔眼；降低井筒附近区域的含油饱和度。时间；清洗射孔眼；降低井筒附近区域的含油饱和度。 （2）人工点火）人工点火 如果油层不能自发点火，可以采用人工点火的办法点燃如果油层不能自发点火，可以采用人工点火的办法点燃油层。人工点火是在目的层安装

149、一台特定的地下点火设备，油层。人工点火是在目的层安装一台特定的地下点火设备，以达到点燃油层的目的。人工点火装置有气体燃烧器、电加以达到点燃油层的目的。人工点火装置有气体燃烧器、电加热器和催化点火系统。油层点火是否成功通常可以从注入空热器和催化点火系统。油层点火是否成功通常可以从注入空气的注入特征图中反映出来。气的注入特征图中反映出来。3、改善火烧油层产油效果技术、改善火烧油层产油效果技术 1）注入气体改用氧气）注入气体改用氧气 （1）缩短注气时间，降低生产井的产气速度。空气中含有）缩短注气时间，降低生产井的产气速度。空气中含有4/5的氮气，注入氧气可以降低气体的注入量，减少气体产出的氮气，注入

150、氧气可以降低气体的注入量，减少气体产出量，减缓气体超覆现象，节约注入费用。量，减缓气体超覆现象，节约注入费用。 （2）提高原油的流动能力。注入高纯度氧气后，产生出大）提高原油的流动能力。注入高纯度氧气后，产生出大量的量的CO2，由于，由于CO2与原油的混相条件优于与原油的混相条件优于N2，使原油粘度大，使原油粘度大大减小，同时大减小，同时CO2可使原油体积膨胀，提高地层流体体积系数，可使原油体积膨胀，提高地层流体体积系数，增加采收率。增加采收率。 （3）提高采出气的利用率。注空气产出大量的）提高采出气的利用率。注空气产出大量的CO只能用只能用作燃料，而注氧气产出的作燃料，而注氧气产出的CO2及

151、轻质碳氢化合物可以在注入其及轻质碳氢化合物可以在注入其他地层进行气体混相驱，提高采收率。他地层进行气体混相驱，提高采收率。 2）水气交替注入）水气交替注入 干式正向燃烧法在燃烧前缘的后面油层中存在着大量的热干式正向燃烧法在燃烧前缘的后面油层中存在着大量的热能，这些热能对产油作用很小，因为注入空气（或氧气）的热能，这些热能对产油作用很小，因为注入空气（或氧气）的热容很低，不能把油层的足够热量带向前缘，最好的方法是注水，容很低，不能把油层的足够热量带向前缘，最好的方法是注水，让水变成过热蒸汽带走热量。其优点如下：让水变成过热蒸汽带走热量。其优点如下： （1）提高了热能的利用率。注入水的汽化能量来自

152、于靠燃）提高了热能的利用率。注入水的汽化能量来自于靠燃烧带留下的灼热的沙粒，因而并不需要补充额外的燃料。烧带留下的灼热的沙粒，因而并不需要补充额外的燃料。 （2）减少了加热油层所需的空气注入量。）减少了加热油层所需的空气注入量。 （3）增强了流体的驱动作用。）增强了流体的驱动作用。 （4）减缓了产出水的腐蚀问题。注入水的加入降低了产出）减缓了产出水的腐蚀问题。注入水的加入降低了产出水中氢离子的浓度，提高了水中氢离子的浓度，提高了pH值。值。 （5）避免了高温带进入生产井。）避免了高温带进入生产井。6.4 火烧油层施工中存在的问题及对策火烧油层施工中存在的问题及对策 1、注入能力和生产能力低、注

153、入能力和生产能力低 注入井氧化铁、沥青质、乳化液、注入井氧化铁、沥青质、乳化液、BaSO4、SrSO4垢等垢等堵塞；堵塞； 对策：酸化、挤入溶剂、注破乳剂，使用有机磷酸盐。对策：酸化、挤入溶剂、注破乳剂，使用有机磷酸盐。 2、腐蚀（特别是在湿式燃烧中）、腐蚀（特别是在湿式燃烧中） 酸腐蚀（低温氧化产物包括醇、醛、酮、羧酸、过氧化酸腐蚀（低温氧化产物包括醇、醛、酮、羧酸、过氧化酸等）；高温氧化穿孔；酸等）；高温氧化穿孔；S、O和和CO2造成的腐蚀。造成的腐蚀。 3、磨蚀（出砂使孔眼部位的油管受损）；、磨蚀（出砂使孔眼部位的油管受损）； 4、乳化液（乳化液是由重油、裂解轻质烃、淬火水和地、乳化液（乳化液是由重油、裂解轻质烃、淬火水和地层水、固体颗粒以及腐蚀产物所形成，需用昂贵破乳剂。）层水、固体颗粒以及腐蚀产物所形成，需用昂贵破乳剂。） 5、爆炸的危险（指注其设备爆炸的危险，应用防爆润滑、爆炸的危险（指注其设备爆炸的危险，应用防爆润滑剂。）剂。）