稠油热采技术介绍

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稠油热采技术李 明 川中国石油大学(华东) 中国石油大学(华东)石油工程学院

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浅层稠油注蒸汽热采技术

以克拉玛依油田稠油热采为背景， 以克拉玛依油田稠油热采为背景，概括介绍我国在稠 油注蒸汽热采方面取得的技术成果及经验。 油注蒸汽热采方面取得的技术成果及经验。 前言 一、稠油的定义 二、稠油的特性 三、稠油注蒸汽热采发展历程 四、稠油注蒸汽热采方法 五、稠油热采配套技术 六、SAGD配套技术 配套技术 七、采油工艺配套技术

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前

言

世界上稠油资源极其丰富，其地质储量远超过常 世界上稠油资源极其丰富，其地质储量远超过 超过常 规原油的储量。据美国能源部估计， 规原油的储量。据美国能源部估计，全世界稠油的潜 在储量是已探明常规原油地质储量(4200亿吨 亿吨) 在储量是已探明常规原油地质储量(4200亿吨)的6 15500亿吨),这些将成为21世纪石油的重要来 亿吨),这些将成为21 倍(15500亿吨),这些将成为21世纪石油的重要来 源。 稠油分布十分广泛，主要集中在美国、加拿大、 稠油分布十分广泛，主要集中在美国、加拿大、 美国 委内瑞拉和前苏联， 委内瑞拉和前苏联，我国稠油的储量在世界上居第七 位。

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前苏联

加拿大 中国 印尼 美国 委内 瑞拉

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我国稠油的已发现有9个大中型含油盆地和数量众多的稠 我国稠油的已发现有9个大中型含油盆地和数量众多的稠 油油藏区块。 我国的稠油主要分布在松辽盆地(辽河)、渤 松辽盆地( 油油藏区块。 我国的稠油主要分布在松辽盆地 辽河) 海湾(胜利) 准葛尔(新疆) 南襄(河南) 二连( 海湾(胜利)、准葛尔(新疆) 、南襄(河南)、二连(内 等大中型油气盆地，全国稠油储量在80亿吨以上。 80亿吨以上 蒙)等大中型油气盆地，全国稠油储量在80亿吨以上。

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辽河油田 新疆油田 河南油田 胜利油田

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一、稠油的定义

稠油( oil):在油层条件下，粘度大于50 稠油(Viscous oil):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( oil): 重油( Heavy oil):是指原始油藏温度下， 脱气油粘度为100~10000 MPa.s或在15.6℃ 及大气压条件下密度为0.934~ 100~ 或在15.6℃ 及大气压条件下密度为0.934~ 1.0g/cm3(20~100API)。 (20~100API)。 稠油是指粘度很大的原油，重油是指密度很高的原油。 稠油是指粘度很大的原油，重油是指密度很高的原油。一般情况 粘度和密度成正比关系，即粘度越大密度越大， 下，粘度和密度成正比关系，即粘度越大密度越大，

稠油亦称重质 原油或高粘度原油(heavy oil)。 原油或高粘度原油 。

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§1 稠油(或重油)的概念 稠油(或重油)

沥青砂( sand): ):是指在原始油藏温度下脱气原油为大 沥青砂( Tar sand):是指在原始油藏温度下脱气原油为大 于10000MPa.s或在15.6℃及大气压条件下密度为大于1.0g/cm3。 10000MPa.s或在15.6℃及大气压条件下密度为大于1.0g/cm 国际稠油和沥青砂标准： 国际稠油和沥青砂标准： 100 常规原油 稠油 10000 粘度 沥青砂

世界主要重油生产国重油及沥青砂资源量

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二、稠油的特性

1 稠油的组成稠油是一种复杂的、多组分的有机混合物，主要由烷烃 烷烃、 稠油是一种复杂的、多组分的有机混合物，主要由烷烃、 芳烃、胶质和沥青组成。 芳烃、胶质和沥青组成。 组成 稠油中一般含硫 稠油中一般含硫、氧、氮等杂质，有的还含有一些稀有金 等杂质， 属，如镍(Ni)和钒(V),这对炼制提出特殊要求。 如镍(Ni)和钒( ),这对炼制提出特殊要求。 这对炼制提出特殊要求 稠油中石蜡含量一般较低，我国多数稠油含蜡仅5 稠油中石蜡含量一般较低，我国多数稠油含蜡仅5%(克拉 石蜡含量一般较低 玛依稠油一般2%),一般不超过10%,故凝固点也较低。 玛依稠油一般2%),一般不超过10%,故凝固点也较低。但 2%),一般不超过10%,故凝固点也较低 也有“双高原油” 即沥青、胶质含量高，石蜡含量也高， 也有“双高原油”,即沥青、胶质含量高，石蜡含量也高， 表征为高粘度、高凝点原油。 表征为高粘度、高凝点原油。

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二、稠油的特性稠油的主要特点是胶 稠油的主要特点是胶

质、沥青质含量高，一般 沥青质含量高， %~50%。 在25%~ %。随着胶 %~ %。随着胶 质、沥青含量增高，稠油 沥青含量增高， 的密度、粘度也增高。 的密度、粘度也增高。高 粘度、 粘度、高密度是稠油最主 要特点。稠油轻质馏分低， 要特点。稠油轻质馏分低， 一般约10%,这又是其 一般约 %,这又是其 %, 突出特点。 突出特点。

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二、稠油的特性粘温特性稠油的粘度对温度非 常敏感， 常敏感，随着温度的上 升粘度急剧下降。 升粘度急剧下降。用国 际上ASTM标准( 际上ASTM标准(美国材 ASTM标准 料试验学会)作粘度- 料试验学会)作粘度- 温度图， 温度图，不论哪个油田 粘温曲线均呈斜直浅， 粘温曲线均呈斜直浅， 且其斜率几乎一样， 且其斜率几乎一样，这 是稠油对温度敏感的一 致性规律。 致性规律。

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二、稠油的特性

3 稠油分类标准中国稠油分类标准稠油分类 名称 类别 Ⅰ

普通稠油 亚 类 Ⅰ-1 Ⅰ-2 主要指标 粘度，mPa·s 50*(或100)~10000 50 150* *

辅助指标 相对密度(20℃),g/cm3 >0.9200 >0.9200 >0.9200 >0.9500 >0.9800

开采方式

~150

*

可以先注水 热 热 热 采 采 采

~10000

特稠油 超稠油 (天然沥青)

10000~50000 > 50000

*指油藏温度条件下粘度，无*是指油层温度下脱气油粘度

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二、稠油的特性

目前对稠油开采一般均采用热采方式， 目前对稠油开采一般均采用热采方式，热力采油之所以能 热采方式 居于EOR中的特殊地位，是由于它具有以下优点： 居于EOR中的特殊地位，是由于它具有以下优点： EOR中的特殊地位 (1)使用的工作介质是到处都可以取得的水和空气。应 使用的工作介质是到处都可以取得的水和空气。 用范围不受制备大试剂技术条件的限制。 用范围不受制备大试剂技术条件的限制。 (2)在各种不同的油田地质埋藏条件下，热采方法通常 在各种不同的油田地质埋藏条件下， 都可得到较高的原油采收率。 都可得到较高的原油采收率。 (3)热采与其它EOR方法比较，经济效益最优。 热采与其它EOR方法比较，经济效益最优。 EOR方法比较 (4)常规的热采方法(注蒸汽和火烧油层)是以消耗部 常规的热采方法(注蒸汽和火烧油层)是以消耗部 分能源(燃料油和电)为代价，各种各样的节能技术，如热电联供， 分能源(燃料油和电)为代价，各种各样的节能技术，如热电联供， 原煤的地下煤气化，劣质煤的流化床燃烧技术等相继运用于 技术等相继运用于热采 原煤的地下煤气化，劣质煤的流化床燃烧技术等相继运用于热采 工艺，能降低热采成本，使之更具吸引力。 工艺，能降低热采成本，使之更具吸引力。

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世界各国稠油热采年产量

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三、热力采油发展历史国外

据文献调研，早在1931年，在美国德克斯加洲油田注 据文献调研，早在1931年，在美国德克斯加洲油田注 蒸汽，揭开了热了采油的历史，但真正工业化应用是在 1960年以后才大规模发展起来，70-80以后开始实施蒸汽 1960年以后才大规模发展起来， 吞吐转蒸汽驱。 1960年委内瑞拉Mene Crande油田在进行蒸汽驱先导 1960年委内瑞拉Mene Crande油田在进行蒸汽驱先导 试验过程中，当试图释放地层压力把一口注汽井打开时， 意外地获得了15.9-31.8m3/d的产油量，这就是第一口蒸 意外地获得了15.9-31.8m3/d的产油量，这就是第一口蒸 汽吞吐井。 加拿大、美国和中国的注蒸汽采油技术和装备最为 加拿大、美国和中国的注蒸汽采油技术和装备最为 先进。罗马尼亚的火烧油层规模最大 技术最为先进。 的火烧油层规模最大， 先进。

罗马尼亚的火烧油层规模最大，技术最为先进。

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三、热力采油发展历史内

国

1958年

发现稠油(新疆) 发现稠油(新疆)

早在1958年，我国新疆准噶尔盆地西北缘断阶发现了 年 早在 乌尔禾-夏子街浅层稠油，打开48口，发现两套浅层稠油层 乌尔禾-夏子街浅层稠油，打开 口 系，分布面积多达几十平方公里。在克拉玛依黑油山可以看 分布面积多达几十平方公里。 克拉玛依黑油山可以看 到浅层稠油露头油砂，其原油粘度较高， 到浅层稠油露头油砂，其原油粘度较高，用常规方法难以开 采。

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三、热力采油发展历史国 内

1964年

第一口蒸汽 吞吐井

大庆一区

1964年11月在大庆一区进行了第一口井注蒸汽采油试 年 月在大庆一区进行了第一口井注蒸汽采油试 验，试验过程中因套管伸长技术问题而中止。 试验过程中因套管伸长技术问题而中止。 套管伸长技术问题而中止

1965年 1971年

试验

克拉玛依的黑油山浅层进 行了注蒸汽采油试验

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三、热力采油发展历史国 内

1965年开始在克拉玛依的黑油山浅层进行了蒸汽 年开始在克拉玛依的黑油山浅层进行了蒸汽 年开始在克拉玛依的黑油山浅层进行了 油试验。 年下半年到1971年在黑油山 吞吐采油试验 吞吐采油试验。自1965年下半年到 年下半年到 年在黑油山 8024井组进行了蒸汽驱试验，历时1年零 个月，累计 井组进行了蒸汽驱试验，历时 年零 个月， 年零5个月 井组进行了蒸汽驱试验 油汽比为0.115,原油采收率高达 %,产量高峰期油 %,产量高峰期油 油汽比为 ，原油采收率高达68%, 汽比达0.148。取得了对蒸汽驱采油最初认识。后来又 。取得了对蒸汽驱采油最初认识。 汽比达 蒸汽驱采油最初认识 在其它浅层油井相继进行了蒸汽吞吐开采试验。 在其它浅层油井相继进行了蒸汽吞吐开采试验。