采油工程第8章復雜條件下的開采技術(shù)新方案

第八章復雜條件下的開采技術(shù)1.防砂與清砂2.防蠟與清蠟3.油井堵水4.稠油與高凝油開采技術(shù)5.低滲透油田開發(fā)技術(shù)6.井底處理新技術(shù)簡介Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.一、油層出砂原因第一節(jié)防砂與清砂出砂危害①砂埋油層或井筒砂堵造成油井停產(chǎn)；(1)內(nèi)因—砂巖油層的地質(zhì)條件②出砂使地面和井下設(shè)備嚴重磨蝕、砂卡；③沖砂檢泵、地面清罐等維修工作量巨增；④出砂嚴重時還會引起井壁坍塌而損壞套管。(2)外因—開采因素Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(一)內(nèi)因—砂巖油層的地質(zhì)條件1.應力狀態(tài)

鉆井前砂巖油層處于應力平衡狀態(tài)。鉆開油層后，井壁附近巖石的原始應力平衡狀態(tài)遭到破壞，造成井壁附近巖石的應力集中。2.巖石的膠結(jié)狀態(tài)

油層出砂與油層巖石膠結(jié)物種類(粘土、碳酸鹽和硅質(zhì)、鐵質(zhì)三種)、數(shù)量(數(shù)量越多，膠結(jié)強度越大)和膠結(jié)方式(基底膠結(jié)、接觸膠結(jié)、孔隙膠結(jié))有著密切的關(guān)系。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.膠結(jié)強度滲透率3.滲透率的影響

油層的滲透率越高，其膠結(jié)強度越低，油層越容易出砂。(一)內(nèi)因—砂巖油層的地質(zhì)條件Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(二)外因—開采因素

由于固井質(zhì)量差，使得套管外水泥環(huán)和井壁巖石沒有粘在一起，在生產(chǎn)中形成高低壓層的串通，使井壁巖石不斷受到?jīng)_刷，粘土夾層膨脹，巖石膠結(jié)遭到破壞，因而導致油井出砂。

流體滲流而產(chǎn)生的對油層巖石的沖刷力和對顆粒的拖曳力是疏松油層出砂的重要原因。油、水井工作制度的突然變化，使得油層巖石受力狀況發(fā)生變化，也容易引起油層出砂。3.油井工作制度

如果射孔密度過大，有可能使套管破裂和砂巖油層結(jié)構(gòu)遭到破壞，引起油井出砂。2.射孔密度1.固井質(zhì)量油層壓力降低，增加了地應力對巖石顆粒的擠壓作用，擾亂了顆粒間的膠結(jié)；油層含水后部分膠結(jié)物被溶解使得巖石膠結(jié)強度降低；4.其它不適當?shù)拇胧?，降低了油層巖石膠結(jié)強度，使得油層變得疏松而出砂。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.二、防砂方法

(一)制定合理的開采措施(1)制定合理的油井工作制度：通過生產(chǎn)試驗使所確定的生產(chǎn)壓差不會造成油井大量出砂(控制生產(chǎn)壓差)。對于受生產(chǎn)壓差限制而無法滿足采油速度的油層，要在采取必要的防砂措施之后提高生產(chǎn)壓差。(2)加強出砂層油水井的管理：開、關(guān)操作要求平穩(wěn)；對易出砂的油井應避免強烈抽汲的誘流措施。(3)對膠結(jié)疏松的油層，酸化、壓裂等措施要求慎重。(4)正確選擇完井方法和改善完井工藝。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(二)采取合理的防砂工藝方法襯管、篩管、濾砂管等防砂

機械防砂

礫石充填防砂

人工膠結(jié)砂層

人工井壁

化學防砂

其它化學防砂法

注熱空氣固砂

焦化防砂

短期火燒油層固砂

降低流速

增大油層徑向應力

其它

壓裂防砂

二、防砂方法

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.1.機械防砂(1)下入防砂管柱擋砂

如割縫襯管、繞絲篩管、膠結(jié)濾砂管、雙層或多層篩管等。這類方法工藝簡單，具有一定的防砂效果，但由于防砂管柱的縫隙或孔隙易被油層細砂所堵塞，一般效果差、壽命短；

充填物的種類很多，如礫石、果殼、果核、塑料顆粒、玻璃球或陶粒等。這種防砂方法能有效地將油層砂限制在油層中，并使油層保持穩(wěn)定的力學結(jié)構(gòu)，防砂效果好，壽命長。機械防砂對油層的適應能力強、成功率高、成本低，目前應用十分廣泛。(2)下入防砂管柱加充填物二、防砂方法

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.化學防砂(1)人工膠結(jié)砂層防砂方法

從地面向油層擠入液體膠結(jié)劑及增孔劑，然后使膠結(jié)劑固化，在油氣層層面附近形成具有一定膠結(jié)強度及滲透性的膠結(jié)砂層，達到防砂目的的方法。如酚醛樹脂溶液及酚醛溶液地下合成等。(2)人工井壁防砂方法

地面將支護劑和未固化的膠結(jié)劑按一定比例拌和均勻，用液體攜至井下擠入油層出砂部位，在套管外形成具有一定強度和滲透性的壁面，可阻止油層砂粒流入井內(nèi)而又不影響油井生產(chǎn)的工藝措施。如水泥砂漿、樹脂核桃殼、樹脂砂漿、預涂層礫石等。

相比較而言：化學防砂方法適用于滲透率相對均勻的薄層段，在粉細砂巖油層中的防砂效果優(yōu)于機械防砂。但其對油層滲透率有一定的損害，成功率也不如機械防砂，還存在老化現(xiàn)象、相對成本較高等缺點，應用程度不如機械防砂。二、防砂方法

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.3.焦化防砂

向油層提供熱能，促使原油在砂粒表面焦化，形成具有膠結(jié)力的焦化薄層。主要有注熱空氣固砂和短期火燒油層固砂兩種方法。4.其它防砂方法

依靠油氣層砂粒在炮眼口處形成具有一定承載能力的砂拱，達到防砂目的。

該方法成敗的關(guān)鍵在于砂拱的穩(wěn)定性。保證砂拱穩(wěn)定性必須考慮兩個關(guān)鍵問題：

(1)降低并穩(wěn)定油層流體速度；

(2)保持或提高井筒周圍油層的徑向應力。二、防砂方法

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(三)礫石充填防砂方法

礫石充填防砂方法是指將割縫襯管或繞絲篩管下入井內(nèi)防砂層段處，用一定質(zhì)量的流體攜帶地面選好的具有一定粒度的礫石，充填于管和油層之間，形成一定厚度的礫石層，以阻止油層砂粒流入井內(nèi)的防砂方法。

礫石充填防砂示意圖二、防砂方法

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.礫石充填防砂施工設(shè)計應符合三條基本原則：①注重防砂效果，正確選用防砂方法，合理設(shè)計工藝參數(shù)和工藝步驟，以達到阻止油層出砂的目的；②采用先進的工藝技術(shù)，最大限度地減少其對油井產(chǎn)能的影響；③注重綜合經(jīng)濟效益，提高設(shè)計質(zhì)量和施工成功率、降低成本。施工設(shè)計要形成一套完整的程序，有利于方案的系統(tǒng)化和規(guī)格化，從而提高施工設(shè)計的質(zhì)量。二、防砂方法

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.礫石充填防砂施工設(shè)計步驟:二、防砂方法

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(四)化學防砂方法

上述各種防砂方法均以化學膠固為基礎(chǔ)，在一些油田分別獲得了一定的防砂效果。但各種方法均有各自的適用條件，因此必須根據(jù)油層和油井的具體情況而選擇應用。具體配方和用量，更應根據(jù)各個油田的油層條件通過實驗室和現(xiàn)場試驗來確定。二、防砂方法

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.三、清砂方法沖砂：通過沖管、油管或油套環(huán)空向井底注入高速流體沖散砂堵，由循環(huán)上返液體將砂粒帶到地面，以解除油水井砂堵的工藝措施，是廣泛應用的清砂方法。撈砂：用鋼絲繩向井內(nèi)下入專門的撈砂工具(撈砂筒)，將井底積存的砂粒撈到地面的方法。一般適用于砂堵不嚴重、井淺、油層壓力低或有漏失層等無法建立循環(huán)的油井。常用的清砂方法Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(一)沖砂液(1)具有一定的粘度，以保證具有良好的攜砂能力；(2)具有一定密度，以便形成適當液柱壓力，防止井噴；(3)不損害油層；(4)來源廣泛、價廉等。三、清砂方法Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.三、清砂方法（1）正沖砂（2）反沖砂

沖砂液由沖砂管(或油管)泵入，被沖散的砂粒隨沖砂液一起沿油套環(huán)空返至地面的沖砂方法。

沖砂液由油套環(huán)空泵入，被沖散的砂粒隨沖砂液一起從油管返至地面的沖砂方法。相比較而言：正沖砂沖擊力大，易沖散砂堵，但因管套環(huán)空截面積大，液流上返速度小，攜砂能力低，易在沖砂過程中發(fā)生卡管事故，要提高液流上返速度就必須提高沖砂液的用量。反沖砂沖擊力小，但液流上返速度大，攜砂能力強。(二)沖砂方式Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.三、清砂方法(二)沖砂方式（3）正反沖砂

利用了正沖砂和反沖砂各自的優(yōu)點，其工藝過程為先用正沖砂將砂堵沖散，使砂粒處于懸浮狀態(tài)，再迅速改為反沖砂，將沖散的砂粒從油管內(nèi)返出地面的沖砂方式。這種方式可迅速解除較緊密的砂堵，提高沖砂效率。采用正反沖砂方式時，地面相應配套有改換沖洗方式的總機關(guān)。（4）聯(lián)合沖砂

沖砂管柱距底端一定距離處裝有分流器，用以改變液流通道，沖砂液從油套環(huán)空進入井內(nèi)，經(jīng)分流器進入下部沖砂管沖開砂堵，被沖散的砂粒隨同液體先從下部沖管與套管環(huán)空返至分流器后，便進入上部沖砂管內(nèi)返至地面。特點：這種沖砂方式可提高沖砂效率，既具有正沖砂沖擊力大的優(yōu)點，又具有反沖砂返液流速高、攜帶能力強的優(yōu)點，同時又不需要改換沖洗方式的地面設(shè)備。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(三)沖砂水力計算

玉門油田石英砂與水所做的實驗表明砂粒在上升液流中呈懸浮狀態(tài)時：

保證砂粒能被帶到地面的做法是使：沖砂時砂粒上升速度：保持砂粒上升的最低速度：沖砂液的最低用量：

沖砂過程中，砂粒從井底上升到地面所需的時間為：三、清砂方法Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.第二節(jié)防蠟與清蠟

石蠟：16到64的烷烴(C16H34～C64H130)。純石蠟為白色，略帶透明的結(jié)晶體，密度880～905kg/m3，熔點為49～60℃。結(jié)蠟現(xiàn)象：對于溶有一定量石蠟的原油，在開采過程中，隨著溫度、壓力的降低和氣體的析出，溶解的石蠟便以結(jié)晶析出、長大聚集和沉積在管壁等固相表面上，即出現(xiàn)所謂的結(jié)蠟現(xiàn)象。油井結(jié)蠟的危害：（1）影響著流體舉升的過流斷面，增加了流動阻力；（2）影響著抽油設(shè)備的正常工作；（3）增加作業(yè)工作量。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.一、油井防蠟機理(一)油井結(jié)蠟的過程（1）當溫度降至析蠟點以下時，蠟以結(jié)晶形式從原油中析出；（2）溫度、壓力繼續(xù)降低和氣體析出，結(jié)晶析出的蠟聚集長大形成蠟晶體；（3）蠟晶體沉積于管道和設(shè)備等的表面上。蠟的初始結(jié)晶溫度或析蠟點：

當溫度降低到某一值時，原油中溶解的蠟便開始析出，蠟開始析出的溫度。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(二)影響結(jié)蠟的因素1.原油的性質(zhì)及含蠟量2.原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)

①原油中含蠟量越高，油井就越容易結(jié)蠟。

②原油中所含輕質(zhì)餾分越多，則蠟的初始結(jié)晶溫度就越低，保持溶解狀態(tài)的蠟就越多，即蠟不易出。膠質(zhì)含量增加，蠟的初始結(jié)晶溫度降低；

瀝青質(zhì)對石蠟結(jié)晶起到良好的分散作用，且使沉積蠟的強度將明顯增加，而不易被油流沖走。3.壓力和溶解氣Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.4.原油中的水和機械雜質(zhì)

油井含水量增加，結(jié)蠟程度有所減輕。5.液流速度、管壁粗糙度及表面性質(zhì)

水和機械雜質(zhì)對蠟的初始結(jié)晶溫度影響不大。

原油中的細小砂粒及機械雜質(zhì)將成為石蠟析出的結(jié)晶核心，而促使石蠟結(jié)晶的析出，加劇了結(jié)蠟過程。(二)影響結(jié)蠟的因素Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.二、油井防蠟方法（1）阻止蠟晶的析出：在原油開采過程中，采用某些措施(如提高井筒流體的溫度等)，使得油流溫度高于蠟的初始結(jié)晶溫度，從而阻止蠟晶的析出。（2）抑制石蠟結(jié)晶的聚集：在石蠟結(jié)晶已析出的情況下，控制蠟晶長大和聚集的過程。如在含蠟原油中加入防止和減少石蠟聚集的某些化學劑—抑制劑，使蠟晶處于分散狀態(tài)而不會大量聚集。（3）創(chuàng)造不利于石蠟沉積的條件：如提高表面光滑度、改善表面潤濕性、提高井筒流體速度等。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.1.油管內(nèi)襯和涂層防蠟作用：通過表面光滑和改善管壁表面的潤濕性，使蠟不易在表面上沉積，以達到防蠟的目的。（1）玻璃襯里油管防蠟原理油管表面具有親水憎油特性；玻璃表面十分光滑；玻璃具有良好的絕熱性能。（2）涂料油管防蠟原理在油管內(nèi)壁涂一層固化后表面光滑且親水性強的物質(zhì)。二、油井防蠟方法Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.化學防蠟

向井筒中加入液體化學防蠟劑或在抽油管柱上裝有固體化學防蠟劑，防蠟劑在井筒流體中溶解混合后達到防蠟目的。（1）活性劑型防蠟劑：通過在蠟結(jié)晶表面上的吸附，形成不利于石蠟繼續(xù)長大的極性表面，使蠟晶以微粒狀態(tài)分散在油中易被油流帶走；還可吸附于固體表面上形成極性表面，阻止石蠟的沉積。（2）高分子型防蠟劑：油溶性的，具有石蠟結(jié)構(gòu)鏈節(jié)的支鏈線性高分子，在濃度很小的情況下能夠形成遍及整個原油的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而石蠟就可在這網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上析出，因而彼此分散，不能聚集長大，也不易在固體表面沉積，而易被液流帶走。二、油井防蠟方法Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.3.熱力防蠟：提高流體溫度；采油成本高。4.磁防蠟技術(shù)

（1）原油通過強磁防蠟器時，石蠟分子在磁場作用下定向排列作有序流動，克服了石蠟分子之間的作用力，不能按結(jié)晶的要求形成石蠟晶體；（2）對于已形成蠟晶的微粒通過磁場后，石蠟晶體細小分散，并且有效地削弱了蠟晶之間、蠟晶與膠體分子之間的粘附力，抑制了蠟晶的聚集長大；（3）磁場處理后還能改變井筒中結(jié)蠟狀態(tài)，使蠟質(zhì)變軟，易于清除。二、油井防蠟方法Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.三、油井清蠟方法

(1)機械清蠟常用的工具主要有刮蠟片和清蠟鉆頭等。(2)熱力清蠟熱流體循環(huán)清蠟法電熱清蠟法熱化學清蠟法Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.第三節(jié)油井堵水一、油井出水來源（1）注入水及邊水（2）底水（3）上層水、下層水及夾層水“底水錐(脊)進”現(xiàn)象：當油田有底水時，由于油井生產(chǎn)在油層中造成的壓力差，破壞了由于重力作用所建立起來的油水平衡關(guān)系，使原來的油水界面在靠近井底處呈錐形升高的現(xiàn)象。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.二、油井防水措施應以防為主，防堵結(jié)合（1）制訂合理的油藏工程方案，合理部署井網(wǎng)和劃分注采系統(tǒng)，建立合理的注、采井工作制度和采取工程措施以控制油水邊界均勻推進。（2）提高固井和完井質(zhì)量，以保證油井的封閉條件，防止油層與水層串通。（3）加強油水井日常管理、分析，及時調(diào)整分層注采強度，保持均衡開采。第三節(jié)油井堵水Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.三、油井找水技術(shù)

找水：油氣井出水后，通過各種方法確定出水層位和流量的工作。1.綜合對比資料判斷出水層位2.水化學分析法3.根據(jù)地球物理資料判斷出水層位4.機械法找水

壓木塞法

封隔器找水5.找水儀找水第三節(jié)油井堵水Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.四、油井堵水技術(shù)(1)機械堵水

使用封隔器及相應的管柱卡堵出水層的方法，以解決油井各油層間的干擾，達到增加油井產(chǎn)油量，減少產(chǎn)水量的目的。(2)油井化學堵水

用化學劑控制油氣井出水量和封堵出水層的方法。

非選擇性堵水

選擇性堵水(3)底水封堵技術(shù)

人工隔板法第三節(jié)油井堵水Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.第四節(jié)稠油及高凝油開采技術(shù)熱采總產(chǎn)量的80%

稠油一般是指地層條件下粘度大于50mPa.s（或地面脫氣情況下粘度大于100mPa.s）的原油。世界：約15500×108t美國、加拿大、委內(nèi)瑞拉、中國等中國：預計80×108t以上松遼、渤海灣、準噶爾等熱力采油方法蒸汽吞吐蒸汽驅(qū)熱水驅(qū)火燒油層

現(xiàn)在，我國已在松遼盆地、二連盆地、渤海灣盆地、南陽盆地、蘇北盆地、江漢盆地、四川盆地、珠江口盆地、準噶爾盆地、塔里木盆地、吐哈盆地等12個盆地中，發(fā)現(xiàn)了70多個重油油田。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.第四節(jié)稠油及高凝油開采技術(shù)一、稠油及高凝油開采特征(一)稠油的基本特點中國稠油分類標準Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.一、稠油及高凝油開采特征(一)稠油的基本特點(2)稠油的粘度對溫度敏感(1)粘度高、密度大、流動性差(3)稠油中輕質(zhì)組分含量低，而膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高某油井原油粘溫曲線Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.一、稠油及高凝油開采特征(二)高凝油的基本特點高凝油是指蠟含量高、凝固點高的原油。凝固點：在一定條件下原油失去流動性時的最高溫度。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.二、熱處理油層采油技術(shù)

熱處理油層采油技術(shù)是通過向油層提供熱能，提高油層巖石和流體的溫度，從而增大油藏驅(qū)油動力，降低油層流體的粘度，防止油層中的結(jié)蠟現(xiàn)象，減小油層滲流阻力，達到更好地開采稠油及高凝油油藏的目的工藝方法。

注蒸汽處理油層采油方法(蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū))

通過蒸汽將熱能提供給油層巖石和流體，使油層原油粘度大大降低，增加原油的流度；原油受熱后發(fā)生體積膨脹，可減少最終的殘余油飽和度。

火燒油層采油方法

通過適當?shù)木W(wǎng)將空氣或氧氣自井中注入油層，并點燃油層中原油，使其燃燒產(chǎn)生熱量。不斷注入空氣或氧氣維持油層燃燒，燃燒前緣的高溫不斷加熱油藏巖石和流體，且使原油蒸餾、裂解，并被驅(qū)向生產(chǎn)井的采油方式。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.三、井筒降粘技術(shù)

井筒降粘技術(shù)是指通過熱力、化學、稀釋等措施使得井筒中的流體保持低粘度，從而達到改善井筒流體的流動條件，緩解抽油設(shè)備的不適應性，提高稠油及高凝油的開發(fā)效果等目的的采油工藝技術(shù)。目前常用的井筒降粘技術(shù)

化學降粘

摻輕烴或水稀釋

熱力降粘技術(shù)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.改善井筒流體流動條件的舉升工藝設(shè)計專題

在我國，稠油和高凝油分布廣、儲量大。稠油油藏開發(fā)主要存在三方面的問題：一是油層滲流阻力大，粘滯指進嚴重，水驅(qū)后殘余油飽和度高；二是井筒流體粘度高，造成嚴重的摩擦阻力，影響采油設(shè)備工作；三是地面管線中輸送困難。目前提高稠油油藏開發(fā)效果、油井舉升效率以及解決稠油管輸問題主要采取熱力、化學和摻輕烴稀釋等方法。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.

改善井筒流體流動條件的舉升工藝技術(shù)是指通過熱力、化學、稀釋等措施使得井筒中的流體保持低粘度，達到改善井筒流體的流動條件，緩解抽油設(shè)備的不適應性，提高稠油及高凝油的開發(fā)效果等目的的采油工藝技術(shù)。該技術(shù)主要應用于原油粘度不很高或油層溫度較高，所開采的原油能夠流入井底，只需保持井筒流體有較低的粘度和良好的流動性，采用常規(guī)開采方式就能進行開采的油藏。改善井筒流體流動條件的舉升工藝設(shè)計Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.改善井筒流體流動條件的舉升技術(shù)化學降粘技術(shù)熱力降粘技術(shù)摻輕烴降粘技術(shù)改善井筒流體流動條件的舉升工藝設(shè)計Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.（一）化學降粘技術(shù)定義：通過向井筒流體中摻入化學藥劑，從而使流體粘度降低的開采稠油及高凝油的技術(shù)。作用機理：在井筒流體中加入一定量的水溶性表面活性劑溶液，使原油以微小油珠分散在活性水中形成水包油乳狀液或水包油型粗分散體系，同時活性劑溶液在油管壁和抽油桿柱表面形成一層活性水膜，起到乳化降粘和潤濕降阻的作用。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.（1）乳化劑的選擇條件

乳劑比較容易與原油形成水包油型乳狀液，具有好的流動性和一定的穩(wěn)定性；乳化劑用量少，經(jīng)濟合理；油水采出后重力分離快，易于破乳脫水。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.（2）化學降粘工藝技術(shù)油套環(huán)空摻化學劑工藝管柱結(jié)構(gòu)空心抽油桿摻化學劑工藝管柱Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.主要設(shè)計參數(shù)：活性劑溶液的濃度、井下?lián)揭浩魃疃?、化學劑摻入量、井口的摻入溫度和壓力。①活性劑溶液的濃度確定

要適當，過低不能形成水包油型乳狀液，過高時乳狀液粘度進一步下降幅度不大，采油成本提高，經(jīng)濟上不合算，而且有些化學藥劑(如燒堿、水玻璃等)，在高濃度時易形成油包水型乳狀液，反而會造成原油粘度的升高。溫度對已形成的乳狀液粘度影響不大，但它影響乳化效果。實驗證明，隨著溫度的提高，乳化效果變好。（3）化學降粘工藝參數(shù)設(shè)計Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.②水液比（摻入量）的確定

水液比：活性水與產(chǎn)出液總量的比值，接影響乳狀液的類型、粘度和油井產(chǎn)油量?；钚詣舛群退罕鹊拇_定一般根據(jù)油井實際情況和實驗結(jié)果而定。（3）化學降粘工藝參數(shù)設(shè)計Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.③井下?lián)揭浩魃疃却_定

主要取決于井筒中的流體粘度分布及其對舉升設(shè)備工作狀況的影響程度，要綜合考慮抽油桿柱的受力狀況。例如空心抽油桿摻化學劑工藝管柱，下入深度過大，井筒流體降粘段長，其與桿管的總摩擦阻力減少幅度大，但抽油桿重量增加；反之，下入深度過小，降粘后井筒流體與桿管的摩擦阻力沒有得到有效地減少，所以均不利于舉升設(shè)備的工作。（3）化學降粘工藝參數(shù)設(shè)計Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.④井口注入壓力的確定

化學劑摻入量必須滿足降粘的最佳效果，可通過實驗確定；同時摻入量還受到井口注入壓力的制約，在一定摻入量的條件下，井口注入壓力必須能保證化學劑摻入循環(huán)的順利進行；相反在地面限定井口注入壓力的情況下，為滿足循環(huán)的壓力平衡要求，摻入量的多少也受到限制。泵下?lián)交瘜W劑降粘工藝的注入壓力會影響生產(chǎn)壓差的建立；摻入量影響抽油泵有效舉升地層產(chǎn)液。（3）化學降粘工藝參數(shù)設(shè)計Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.⑤井口注入溫度的確定

相對于常規(guī)抽油機井采油工藝，摻化學劑降粘舉升工藝井筒多了一個流體流動通道，存在油層采出液流動通道與摻化學劑通道間的傳熱問題，同時稠油具有粘度對溫度敏感的特性，所以摻入化學劑對井筒流體的溫度影響不容忽視。當摻入化學劑溫度較低吸收油層采出流體的熱量時，原油的粘度升高，特別是在摻化學劑初期，化學劑還沒有與井筒流體混合乳化降粘形成循環(huán)之前(啟動狀態(tài))，井筒流體的降溫增粘可能導致油井生產(chǎn)困難，甚至不能正常生產(chǎn)，因此在工藝計算中要考慮摻入化學劑的溫度影響，合理確定化學劑的井口摻入溫度。（3）化學降粘工藝參數(shù)設(shè)計Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.油套環(huán)空摻化學劑降粘工藝計算結(jié)果

油井不采用降粘工藝生產(chǎn)時，抽油機懸點最大載荷為84.80kN，最小載荷為3.48kN（3）化學降粘工藝參數(shù)設(shè)計Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.空心抽油桿摻化學劑降粘工藝計算結(jié)果（3）化學降粘工藝參數(shù)設(shè)計Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.（二）摻輕烴降粘技術(shù)

目前采用的摻輕烴降粘技術(shù)在工藝上與化學降粘技術(shù)相似。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.（三）熱力降粘技術(shù)

井筒熱力降粘技術(shù)是利用高凝油、稠油的流動性對溫度敏感這一特點，通過提高井筒流體的溫度，使井筒流體粘度降低的工藝技術(shù)。目前常用的井筒熱力降粘技術(shù)根據(jù)其加熱介質(zhì)可分為兩大類：即熱流體循環(huán)加熱降粘技術(shù)和電加熱降粘技術(shù)。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.

熱流體循環(huán)加熱降粘技術(shù)應用地面泵組，將高于井筒生產(chǎn)流體溫度的油或水等熱流體，以一定的流量通過井下特殊管柱注入井筒中建立循環(huán)通道以伴熱井筒生產(chǎn)流體(開式循環(huán)時還有稀釋降粘作用)，從而達到提高井筒生產(chǎn)流體的溫度、降低粘度、改善其流動性目的的工藝技術(shù)。（1）熱流體循環(huán)加熱降粘技術(shù)（三）熱力降粘技術(shù)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.開式熱流體循環(huán)工藝管柱結(jié)構(gòu)

反循環(huán)正循環(huán)（三）熱力降粘技術(shù)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.閉式熱流體循環(huán)工藝管柱結(jié)構(gòu)加熱管同心安裝加熱管同心安裝加熱管平行安裝加封隔器加封隔器（三）熱力降粘技術(shù)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.空心桿熱流體循環(huán)工藝管柱結(jié)構(gòu)

開式閉式（三）熱力降粘技術(shù)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.

熱流體循環(huán)加熱降粘技術(shù)的關(guān)鍵在于確定循環(huán)流體的量、循環(huán)深度、井口循環(huán)流體的溫度和注入壓力四個參數(shù)這四個參數(shù)主要受油層采出流體的物性，如凝固點、粘度、含蠟量等的制約以及流體在循環(huán)通道中流動時與管壁、井筒及地層巖石換熱的影響。（三）熱力降粘技術(shù)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.

循環(huán)深度的確定主要取決于油層采出流體沿井筒的溫度和粘度分布，循環(huán)深度確定后要求通過措施使得井筒中的流體具有足夠低的粘度和較好的流動性，滿足油井正常生產(chǎn)的要求。熱流體循環(huán)量和井口溫度的合理確定，必須建立在原油的物性和流體與各部分換熱過程研究的基礎(chǔ)上，這兩個參數(shù)是影響加熱效果的主要因素，同時熱流體循環(huán)量往往會受到井口注入壓力的限制，在一定循環(huán)量的條件下，井口注入壓力必須能保證循環(huán)的順利進行，相反在地面限定井口注入壓力的情況下，循環(huán)量將受到制約。熱流體循環(huán)量與原油混合后的降粘效果分析。因此要保證達到加熱效果，應根據(jù)油井的條件在優(yōu)化井筒管柱結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，合理選擇熱流體循環(huán)的四個關(guān)鍵參數(shù)。（三）熱力降粘技術(shù)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.油水混合物粘度隨含水率和溫度的變化規(guī)律曲線（三）熱力降粘技術(shù)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.

稠油與水混合物在管流條件下的粘度進行了測定，混合物在含水60%左右發(fā)生轉(zhuǎn)相。

魯克沁油田油水混合物粘溫關(guān)系的室內(nèi)實驗：（三）熱力降粘技術(shù)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.（2）電加熱降粘技術(shù)

利用電熱桿或伴熱電纜，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，提高井筒生產(chǎn)流體溫度，以降低其粘度和改善其流動性。電熱桿伴熱電纜（三）熱力降粘技術(shù)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.

在電加熱降粘技術(shù)的工藝設(shè)計中關(guān)鍵是確定加熱深度和加熱功率兩個主要的參數(shù)。

加熱深度根據(jù)井筒中生產(chǎn)流體的溫度、粘度分布及流動特性等為基礎(chǔ)確定。

加熱功率的大小取決于所需的溫度增值，要通過設(shè)計使得井筒內(nèi)的生產(chǎn)流體具有低粘度和較好的流動性，同時考慮到節(jié)省材料和節(jié)約能源。因此要根據(jù)油井的具體情況確定合理的加熱深度和經(jīng)濟的加熱功率。（三）熱力降粘技術(shù)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.第五節(jié)低滲透油田開發(fā)分析

低滲透油田是相對的，世界上并無固定的概念和界限，要根據(jù)不同國家、不同時期的資源狀況和技術(shù)經(jīng)濟條件而劃定，變化范圍較大。但有一點是統(tǒng)一的，即低滲透油田的油井很難在不進行增產(chǎn)措施的條件下，依靠油井的自然產(chǎn)能來獲得經(jīng)濟有效的工業(yè)產(chǎn)量。

滲透率為0.1×10-3μm2～50×10-3μm2的儲層。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.第五節(jié)低滲透油田開發(fā)分析

在低滲透油田開發(fā)方面，長期存在著一個重要的問題，即投資大和經(jīng)濟效益差的問題。許多油區(qū)在調(diào)整和改善低滲透油田開發(fā)效果方面做了大量的工作，取得了一定的效果。但是，矛盾依然存在且愈來愈突出，相當多的油井采不出、注入井注不進，形成低產(chǎn)低效的半癱瘓狀態(tài)。同時相當多的低滲透油田儲量仍然難以動用。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.一、低滲透油田的分類油層平均滲透率為10.1×10-3μm2～50×10-3μm2。這類油層接近正常油層，油井能夠達到工業(yè)油流標準，但產(chǎn)量太低，需采取油層改造措施，提高生產(chǎn)能力，才能取得較好的開發(fā)效果和經(jīng)濟效益。油層平均滲透率為1.1×10-3μm2～10×10-3μm2。這類油層與正常油層差別比較明顯，一般束縛水飽和度高，測井電阻率降低，正常測試達不到工業(yè)油流的標準，必須采取較大型的壓裂改造和其它措施，才能有效的投入工業(yè)開發(fā)，例如長慶安塞油大慶榆樹林油田，吉林新民油田等。

一般低滲透油田：

特低滲透油田：油層平均滲透率為0.1×10-3μm2～1.0×10-3μm2。這類油田非常致密，束縛水飽和度很高，基本沒有自然產(chǎn)能，一般不具備工業(yè)開發(fā)價值。但如果其它方面條件有利，如油層較厚、埋藏較淺、原油性質(zhì)比較好等，同時采取既能提高油井產(chǎn)量，又能減少投資、降低成本的有利措施，也可以進行工業(yè)開發(fā)，并取得一定的經(jīng)濟效益，如延長的川口油田等。

超低滲透油田：Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(1)低滲透油田廣泛分布于各個油區(qū)

中國陸地發(fā)現(xiàn)并探明的低滲透油田（油藏）共三百多個，廣泛分布于全國勘探開發(fā)的二十一個油區(qū)。二、我國低滲透油田儲量分布特征(2)不同地質(zhì)年代的儲層都可形成低滲透儲層不同地質(zhì)時代低滲透儲層儲量數(shù)據(jù)表Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(3)目前發(fā)現(xiàn)的低滲透儲層以中、深埋藏深度為主低滲透儲層埋藏深度統(tǒng)計表

另外由于技術(shù)條件和經(jīng)濟因素影響，對深層低滲透儲層的工作還不夠。二、我國低滲透油田儲量分布特征Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.（4）低滲透儲層油藏以大中型油藏為主

根據(jù)陸上低滲透油藏統(tǒng)計，地質(zhì)儲量在10000萬噸以上的油田有六個，儲量94721萬噸，占23.8％；地質(zhì)儲量在1000～10000萬噸的中型油田有82個，儲量237800萬噸，占59.6％；小于1000萬噸的小型油田有197個，儲量僅為66199萬噸，占16.6％。說明占80％以上的儲量均為大中型低滲透油田。二、我國低滲透油田儲量分布特征Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(5)低滲透儲層分布于各種巖性中低滲透儲層巖性分布表二、我國低滲透油田儲量分布特征Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(6)低滲透油藏類型以構(gòu)造巖性油藏為主

低滲透儲層可以形成不同類型圈閉的油藏，從現(xiàn)在探明的低滲透油藏統(tǒng)計，以構(gòu)造巖性油藏占將近一半，其余的占一半左右。大、中型低滲透儲層油藏除長慶、延長為巖性油藏外，其余的大多數(shù)油藏與斷塊，背斜有關(guān)，形成構(gòu)造巖性共同圈閉的油藏。如大慶長垣南部榆樹林、新民、乾安、新立等油藏。二、我國低滲透油田儲量分布特征Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(7)特低滲透層占有相當高的比例

據(jù)統(tǒng)計，特低和超低滲透率儲量占52.7％。二、我國低滲透油田儲量分布特征(8)低滲透儲層原油性質(zhì)比較好低滲透油田地下粘度統(tǒng)計表Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.（1）油井的自然產(chǎn)能低，一般油井必須經(jīng)過壓裂改造方可獲得工業(yè)油流

由于油層的滲透率低，故自然產(chǎn)能低。安塞油田采用油基泥漿、泡沫負壓鉆井實驗時進行中途測試，油層的初產(chǎn)僅為0.3～0.4t/d；大慶朝陽溝構(gòu)造翼部地區(qū)，有30％的油井日注水小于5m3/d，有20％的井不能正常出油。所以一般油井必須經(jīng)過壓裂改造方可獲得工業(yè)油流。三、低滲透油田開發(fā)的主要問題Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.（2）油田天然能量小，壓力、產(chǎn)量下降快，一次采收率低

三、低滲透油田開發(fā)的主要問題

如安塞油田塞6井地層由9.1MPa降至6.3MPa時，采出程度僅為0.71％，采出1％的地質(zhì)儲量地層壓力下降3.94MPa；安塞油田工業(yè)化開發(fā)試驗區(qū)55口采油井，投產(chǎn)僅一年半井日產(chǎn)油由4.23t降為2.85t，年遞減達32.6％。經(jīng)計算，安塞油田長6油層采收率僅為0.87％～2.1％；Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.(3)注水井吸水能