稠油SAGD技術(shù)及其應(yīng)用.ppt

稠油SAGD技術(shù)及其應(yīng)用,稠油SAGD技術(shù)及其應(yīng)用,一、超稠油蒸汽輔助重力泄油技術(shù) 二、水平井及復(fù)合井技術(shù) 三、改進(jìn)的火燒油層技術(shù),國外稠油開采新技術(shù)技術(shù),一、超稠油蒸汽輔助重力泄油技術(shù) 二、水平井及復(fù)合井技術(shù) 三、改進(jìn)的火燒油層技術(shù),蒸汽輔助重力泄油（SAGD) 是以蒸汽作為熱源，依靠瀝青及凝析液的重力作用開采稠油。它可以通過兩種方式來實現(xiàn)，一種方式是在靠近油層底部鉆一對上下平行的水平井，另一種方式是在油層底部鉆一口水平井，在其上方鉆多口垂直井。蒸汽由上部的注入井注入油層，注入的蒸汽向上及側(cè)面移動，加熱降粘的原油在重力作用下流到生產(chǎn)井。隨著原油的采出，蒸汽室逐漸擴(kuò)大。,（方式一）,（方式二）,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),SAGD生產(chǎn)機(jī)理,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),以蒸汽做為熱載體，加熱降粘 利用重力作為驅(qū)動原油的主要動力,蒸汽室內(nèi)泄油方式有兩種： 首先是垂向泄油（即頂部泄油）：蒸汽垂直向上運(yùn)動并加熱頂部瀝青，加熱降粘的原油向下運(yùn)動； 其次是側(cè)向泄油（即斜面泄油）：蒸汽在向上運(yùn)動的同時，熱量也會向側(cè)向傳遞，加熱側(cè)部，使蒸汽室逐漸向側(cè)向發(fā)展。側(cè)部流動呈斜面狀，加熱的瀝青沿斜面依靠重力向下流動。,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),蒸汽室內(nèi)的兩種泄油方式： 側(cè)向泄油（即斜面泄油）：在向下流動過程中隨著溫度下降，粘度逐漸增加，形成一個上薄下厚的流動剖面。 在整個蒸汽室的建立與擴(kuò)展過程中，垂向泄油與斜面泄油相并存，兩者作用的結(jié)果導(dǎo)致蒸汽室為“蘑菇狀”剖面。,SAGD生產(chǎn)機(jī)理,SAGD過程的生產(chǎn)特征,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),利用重力作為驅(qū)動原油的主要動力 利用水平井可獲得相當(dāng)高的采油速度 加熱原油不必驅(qū)動冷油而直接流入生產(chǎn)井 見效快 采收率高 累積油汽比高 除大面積頁巖夾層外，對油藏非均質(zhì)性不敏感,油層連續(xù)厚度20m （對于直井與水平井組合，油層連續(xù)厚度10m） 原油粘度10000mPa.s 水平滲透率200md 垂直/水平滲透率比值0.1 油藏埋深1000m 油層中不存在連續(xù)分布的頁巖夾層,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)適用條件,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),SAGD的產(chǎn)油速度預(yù)測,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),對于斜面泄流，在作了如下假設(shè)之后，Butler等人推導(dǎo)出了計算瀝青產(chǎn)量的公式，這些假設(shè)為： 油層均質(zhì)且各向同性； 在蒸汽前緣處的熱傳遞僅有導(dǎo)熱； 蒸汽室壓力保持恒定； 在前緣處原油飽和度從初始值到殘余值是階梯式下降的； 在前緣由于熱傳導(dǎo)形成的溫度剖面不隨時間發(fā)生變化（擬穩(wěn)態(tài)）；,SAGD的產(chǎn)油速度預(yù)測,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),在斜面泄油條件下，水平井瀝青產(chǎn)量的計算公式為： qo=2L(2Kog(Soi-Sor)hos/mos1/2 式中：q0采油速度，m3/s； L水平井段長度，m； K0原油有效滲透率（Ka），m2； a地層熱擴(kuò)散系數(shù)，m2/s； Soi初始含油飽和度，小數(shù)； Sor殘余油飽和度，小數(shù)； h斜面高度；m； os，os在蒸汽溫度下瀝青密度和粘度，kg/m3，Pa.s； m粘性特征參數(shù)。,SAGD的產(chǎn)油速度預(yù)測,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),興組為塊狀超稠油油藏 油層頂部埋深770800 m 油層發(fā)育，最大油層厚度103.5 m，平均46.8 m 平面上大于40 m的厚油層連片穩(wěn)定分布 平均孔隙度26.6% 平均滲透率為1062103 m2 初始地層壓力7.8 Mpa 初始油層溫度38 初始含油飽和度6570% 20下的原油密度為0.99741.003 g/cm2 50時脫氣原油粘度為80000160000 mPas,杜84塊興VI組原油粘溫關(guān)系曲線,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),殘余油飽和度與溫度的關(guān)系曲線,不同蒸汽溫度下重力泄油速度計算,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),油藏數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),SAGD的主要影響因素,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),由于SAGD過程是以流體的重力作用作為動力，因此，油層厚度越大，重力作用越明顯，反之，若油層厚度太小，不但重力作用小，而且由于到上下圍巖的熱損失增大，還會降低油汽比。另外，在井距一定的情況下，瀝青產(chǎn)量與油層厚度的平方根近似成比例。根據(jù)篩選評價研究，SAGD要獲得好的開采效果，油層厚度須大于20m。,油層厚度,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),滲透率影響蒸汽前緣推進(jìn)速度和原油日產(chǎn)量 垂向滲透率Kv主要影響蒸汽上升速度，因此在厚度大、滲透率低的油藏中更加重要 水平滲透率Kh主要影響蒸汽室的側(cè)向擴(kuò)展，因此在厚度較小的油藏中，且井對間距離又較大的情況下更加重要 在數(shù)值模擬中，準(zhǔn)確地描述滲透率的分布對SAGD過程的模擬是非常重要的,SAGD的主要影響因素,油層滲透率,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),SAGD過程中瀝青產(chǎn)量由蒸汽室的擴(kuò)展速度及蒸汽驅(qū)掃帶內(nèi)瀝青含量的變化決定 瀝青含量的變化取決于孔隙度、初始含油飽和度及殘余油飽和度，這樣就應(yīng)該從可靠的巖心及測井?dāng)?shù)據(jù)中獲得盡可能合理的孔隙度和含油飽和度數(shù)據(jù) 要選擇相對滲透率曲線，來準(zhǔn)確地反映三相（油、水、汽）系統(tǒng)中的殘余油飽和度。如果沒有足夠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)可供使用，那么還需要一些高溫三相巖心驅(qū)替數(shù)據(jù)及生產(chǎn)后取心數(shù)據(jù) 應(yīng)該注意到，在蒸汽室降壓過程中，可能產(chǎn)生一個過熱區(qū)，在這個區(qū)域內(nèi)，束縛水能夠汽化，因此還需要次臨界水飽和度下的殘余油飽和度數(shù)據(jù),SAGD的主要影響因素,油層孔隙度與含油飽和度,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),由于SAGD生產(chǎn)機(jī)理的特殊性，原油粘度不是一個主要因素，根據(jù)加拿大UTF項目的經(jīng)驗，在初期預(yù)熱的情況下，原油粘度高達(dá)500104mPa.s的瀝青砂仍可得到經(jīng)濟(jì)有效的開發(fā) 但原油粘度隨溫度的變化關(guān)系將影響SAGD蒸汽前緣瀝青的泄流速度，因此也影響蒸汽前緣推進(jìn)速度與產(chǎn)油速度,SAGD的主要影響因素,原油粘度,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),油藏深度主要有兩個考慮：一是蒸汽最高注入壓力，另一個是井筒熱損失率。如果油藏太淺，注汽壓力會受到限制。因此對于水平井注蒸汽開采，特別是蒸汽輔助重力泄油，注入壓力不能超過油層破裂壓力，這樣，蒸汽的溫度也不能提高。對于特稠油或超稠油，原油粘度仍然很高，導(dǎo)致原油流度低 ，開采效果變差 隨著油層深度增加，井筒熱損失增大，井底蒸汽干度降低，而且套管溫度升高超過安全極限也會受到破壞。因此，對于SAGD開采，油藏深度最好小于1000m,SAGD的主要影響因素,油藏深度,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),在厚層塊狀砂體中常有零星分布的低滲透或非滲透薄夾層，這些薄夾層對蒸汽室的擴(kuò)展必將產(chǎn)生影響。 頁巖的影響是非常復(fù)雜的，在很大程度上取決于其三維分布情況，連續(xù)頁巖會抑制蒸汽和瀝青通過這些開口，對頁巖上部的驅(qū)替造成嚴(yán)重影響。 然而如果夾層很小且在空間上廣泛分布，也不會嚴(yán)重地阻止質(zhì)量轉(zhuǎn)換，實際上還會增加斜面數(shù)量有利于熱傳導(dǎo)。,SAGD的主要影響因素,薄夾層的影響,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),一般油藏都存在有底水。底水的存在會降低SAGD過程的原油采收率，但總的來說，影響并不大。這是因為在SAGD生產(chǎn)過程中，蒸汽壓力是穩(wěn)定的，且水平井采油的生產(chǎn)壓差很小，不會引起大的水錐，油水界面基本保持穩(wěn)定。,SAGD的主要影響因素,底水的影響,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)影響因素,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),0.000,1000,2000,3000,時間(d),0.0,10,20,累積采油(104t),80%,70%,50%,30%,蒸汽干度是影響SAGD的重 要因素，蒸汽室能否形成并 擴(kuò)展主要取決于蒸汽干度 蒸汽干度必須大于70，蒸 汽輔助重力泄油才能獲得好 的開發(fā)效果,蒸汽干度,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)影響因素,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),蒸汽干度,不同干度下蒸汽室的擴(kuò)展情況,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)影響因素,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),生產(chǎn)井排液速度,排液太大: 蒸汽被產(chǎn)出,最佳排液：界面在井筒正上方,排液太?。阂后w聚集并冷卻,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)影響因素,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),生產(chǎn)井排液速度與注汽速度 之比(采注比)必須大于1.2， 最好達(dá)到1.5,生產(chǎn)井排液速度,該技術(shù)已經(jīng)在加拿大、委內(nèi)瑞拉等國得到商業(yè)化應(yīng)用，已成為開發(fā)超稠油油藏的一項主要技術(shù)，目前正向特稠油及已開發(fā)普通稠油發(fā)展 在加拿大目前有10多個先導(dǎo)試驗區(qū)；7個商業(yè)化開發(fā)油田，包括三個直井注汽、水平井采油的油田 目前的總生產(chǎn)井?dāng)?shù)(井對)超過100，原油產(chǎn)量超過5000t/d。預(yù)計 SAGD 的總產(chǎn)量在2010年達(dá)到日產(chǎn)10萬噸以上,應(yīng)用實例,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),加拿大重力泄油先導(dǎo)試驗和商業(yè)化項目,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),Northstar公司: 單井產(chǎn)量超過100 t/d AEC公司: 單井產(chǎn)量130t/d，已建成3000t/d生產(chǎn)能力； 計劃16000 t/d（包括底水稠油油藏） Petro-Canada: 已開始 5000 t/d 產(chǎn)能的建設(shè) Jacos: 先導(dǎo)試驗項目，單井日產(chǎn) 100 t/d Gulf: 先導(dǎo)試驗 (頂水稠油油藏) Suncor: 2004 年達(dá)到 5500 t/d ， 2010 年達(dá)到46000 t/d PanCanadian: 2003 年達(dá)到 8000 to 10000 t/d CNRL: 2010 年達(dá)到 15,000 t/d OPTI Canada: 2004 年建成 5000 t/d 產(chǎn)能 合計： 2010 年計劃超過 100,000 t/d， 預(yù)計采收率超過50%,Tangleflags 油田直井與水平井組合實例,位于加拿大Lloydminster重油區(qū)，埋深480-550m 油層厚度15-25m，并有5-10m底水和2-3m的氣頂 水平滲透率20003000md，垂直與水平滲透率比值0.3-0.5 油層孔隙度0.33，含油飽和度80 脫氣原油粘度20000-40000mPa.s（油層溫度20oC） 地層壓力約4.0MPa,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),Tangleflags 油田典型測井曲線,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),Tangleflags 油田井位圖,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),垂直井與水平井的相對位置示意圖,35m,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),垂直井與水平井組合開采效果,1988年開始，由3口垂直注汽井和兩口水平井組成 初期以蒸汽吞吐和汽驅(qū)方式在注采井之間形成熱連通 汽腔形成后進(jìn)入重力泄油階段，注汽壓力穩(wěn)定在約4.0 Mpa 高峰期單井油產(chǎn)量150200 t/d 高峰期油汽比0.40.5 平均單井產(chǎn)油量： 80100 t/d 平均油汽比0.330.35,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),垂直井與水平井組合開采效果,91年以后開始擴(kuò)大開發(fā)規(guī)模 到目前該油藏共有水平生產(chǎn)井12口，平均水平段長度 400-600 m 垂直注汽井總井?dāng)?shù)為22口，1口水平注汽井 垂直注汽井的射孔段位于水平生產(chǎn)井之上 35 m 處 油田高峰日產(chǎn)油量約800 t/d，日注汽量約2500 t 最早的一口水平井的累積產(chǎn)量已達(dá)40萬噸 油田中心區(qū)老井的累積采收率已達(dá)到60，累積油汽比0.33。預(yù)計最終采收率將達(dá)到6570,蒸汽輔助重力泄油(SAGD)技術(shù),國外稠油開采新技術(shù)技術(shù),一、超稠油蒸汽輔助重力泄油技術(shù) 二、水平井及復(fù)合井技術(shù) 三、改進(jìn)的火燒油層技術(shù),水平井、復(fù)雜井提高原油采收率技術(shù),水平井與復(fù)合井技術(shù)在加拿大、美國及委內(nèi)瑞拉稠油開發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。 水平井的作用： 增加井筒與油藏之間的接觸面積 增加生產(chǎn)能力和注入能力 減少水錐和氣錐 控制油層出砂 連接垂直裂縫 改善波及系數(shù),水平井與復(fù)合井技術(shù),多分支水平井在委內(nèi)瑞拉Orinoco重油帶的應(yīng)用,水平井與復(fù)合井技術(shù),單支水平井,疊合雙分支水平井,水平井與多分支井在委內(nèi)瑞拉Orinoco重油帶已得到大規(guī)模應(yīng)用。通過泡沫油生產(chǎn)機(jī)理，利用水平井與多分支井開采稠油的優(yōu)點： 增加油井產(chǎn)能 提高最終原油采收率 降低地面建設(shè)投資及開采成本,多分支水平井在委內(nèi)瑞拉Orinoco重油帶的應(yīng)用,水平井與復(fù)合井技術(shù),魚骨狀多分支井,鴨爪狀多分支井,從兩個平臺所鉆的多分支井,多分支水