稠油与高凝油开采技术

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1、概述：储量大；稀油储量减少；短时间内，液体碳氢化合物作为燃料和化工原料的独特优点是其它能源无法替代的。一、稠油及高凝油开采特征（一）稠油的基本特点、稠油的分类标准 第四节稠油与高凝油开采技术1国际标准：联合国训练署于1981年2月在加拿大召开了关于重油和沥青砂的标准：(1)重油是指在原始油藏温度下，脱气油粘度为10010000mPa.s或在15.6(60)及1个大气压条件下密度为9341000kg/m3。(2)沥青砂是指在原始油藏温度下，脱气油粘度大于10000mPa.s或在15.6(60)及1个大气压条件下密度大于1000kg/m3。2中国稠油分类标准：（1）稠油定义：是指油层温度下，脱气原

2、油粘度大于100mPas（或油层原油粘度大于50mPas），原油相对密度超过0.92的原油。（2）稠油分类 普通稠油：将粘度为11021104mPas，且相对密度大于0.92的原油；特稠油：将粘度为11045104mPas，且相对密度大于0.95的原油；超稠油：将粘度大于5104 mPas，且相对密度大于0.98的原油或称为天然沥青。3稠油分类稠油分类主要指标主要指标辅助指标辅助指标开发方式开发方式名名 称称级级 别别粘度粘度m Pa.sm Pa.s相对密度相对密度（2020）普通稠油普通稠油I I5050*（或或 100100）10000100000.920.92亚亚类类I-I-1 1505

3、0*100100*0.920.92可先注水可先注水I-I-2 2100100*10000100000.920.92热采热采特稠油特稠油IIII100001000050000500000.950.95热采热采超稠油超稠油天然沥青天然沥青IIIIII50000500000.980.98热采热采表表8-1 8-1 中国稠油分类标准中国稠油分类标准注：*指油层条件下粘度，无*指油层条件下脱气油粘度。42、稠油的一般性质(1)稠油中轻质馏分很少，而胶质沥青含量很多 而且随着胶质沥青含量增加，原油的相对密度及同温度下的粘度随之增高。常规油（即稀油）中沥青质含量一般不超过，但稠油中沥青质含量可达10%30%

4、，个别特超稠油可达50或更高。(2)稠油随着密度增加其粘度增高，但线性关系较差。众所周知，原油密度的大小与其含金属元素的多少有关，而原油粘度的高低主要取决于其含胶质量的多少。5 我国稠油油藏属于陆相沉积，原油中金属元素含量较少，而沥青、胶质含量变化大，与其他国家相比，沥青质含量较低，一般不超过10，而胶质含量较高，一般超过20。因此，原油密度较小，但原油粘度较高。(3)稠油中烃类组分低 稠油与稀油的重要区别是其烃类组分上的差异，我国陆相稀油中，烃的组成（饱和烃芳香烃）一般大于60，最高可达95，而稠油中烃的组成一般小于60，最少者在20以下，稠油中随着非烃和沥青含量的增加，其密度呈规律性大。6

5、(4)稠油中含硫量低 在我国已发现的大量稠油油藏中，稠油中的含硫量都比较低，一般小于0.8。河南油田稠油中含硫量仅为.8%.38%，远低于国外含硫量。(5)稠油中含蜡量低 我国的大多数稠油油田（如辽河高升、曙光、欢喜岭、新疆克九区、胜利单家寺）原油中含蜡量在5%左右。河南井楼稠油油田稠油中含蜡量虽然高与上述稠油油田，但远底于河南双河等稀油油田的含蜡量（一般含蜡量在30%以上）。7(6)稠油中的金属含量较低 中国陆相稠油与国外海相稠油相比，稠油中镍、钒、铁及铜等金属元素含量很低。特别是钒含量仅为国外稠油的1/2001/400，这是中国稠油粘度较高，而密度较小的重要原因之一。(7)稠油凝固点较低

6、大多数稠油油藏属于次生油藏，由于石蜡的大量脱损，以及前部氧化作用强烈，因此，稠油性质表现为胶质沥青含量高、含蜡量及凝固点低的特点.83 3、稠油的热特性、稠油的热特性1粘度对温度的敏感性 原油粘度随温度变化而变化的曲线，称为粘温曲线。稠油的粘度随温度变化十分敏感，温度升高，粘度急剧下降。这是稠油热采的最主要的原理加热降粘机理，也是决定是否进行热力开采的基础。2热膨胀性 在热力采油过程中，随着油层温度的升高，地下原油、水及岩石都将产生不同程度的膨胀，为驱动提供能量。当温度由常温升高到200时，原油体积将增加20%。由此可见稠油的热膨胀性在热采中的作用。93热裂解性 当温度升高一定值时，稠油中的重

7、质组分将会裂解成焦碳和轻质组分（轻质油和气体）、热裂解生成的轻质组分对改善地下稠油的驱油效果作用很大。4蒸馏性 随着温度上升，原油中开始出现汽化时的温度叫做原油的初馏点（又称泡点）。当温度大于或等于初馏点时原油中的轻质组分逐渐增多。值得一提的是，在蒸汽驱过程中，蒸汽对原油的蒸馏过程有重要影响，即有蒸汽存在时，相同温度下的馏出量将大大增加，这是蒸汽驱提高稠油采收率的重要机理之一。10（二）（二）高凝油的特点高凝油的特点1.高凝油是指蜡含量高、凝固点高的原油。凝固点是指在一定条件下原油失去流动性时的最高温度。高凝油在较高温度时就失去流动性，这是因为含蜡量高所致，而且这种蜡主要是碳原子数在16以上、

8、结构复杂的高饱和烃的混合物。高凝油胶质沥青质含量较低。112.与稠油的区别：含蜡高、凝固点高；埋藏较深；虽然高凝油和稠油在一定条件下都有流动性差的特点，但是原因是不同的。高凝油在原油温度高于凝固点时，油中的蜡处于溶解状态，流体属单相体系，流动性与普通原油无差别，只是重质烃组分含量高而粘度稍大一些，当原油温度下降到凝固点后，蜡晶析出且相互连接形成空间网络结构，液态烃则被分隔成为分散相，使原油失去流动性，即发生所谓的凝固。高凝油的开采工艺就是针对其这一特点提出的。因因此此，高高凝凝油油开开采采的的关关键键在在于于提提高高井井筒筒中中流流体体的温度。的温度。12二、二、稠油油层热处理技术稠油油层热处

9、理技术（一）蒸汽吞吐（一）蒸汽吞吐 1.1.生产过程生产过程 蒸汽吞吐采油方法又叫周期注气或循环蒸蒸汽吞吐采油方法又叫周期注气或循环蒸汽方法汽方法。生产过程：可分为注气、焖井及回采三个生产过程：可分为注气、焖井及回采三个阶段。阶段。13图81 蒸汽吞吐示意图1冷原油；2加热带；3蒸汽凝结带；4蒸汽带；5流动原油及蒸汽凝结水；6套管；7隔热油管；8隔热封隔器142.2.特点：特点：主要优点是投资少、工艺技术简单，增产快，主要优点是投资少、工艺技术简单，增产快，经济效益好。经济效益好。缺点：单井作业，整个开发区的原油采收率不缺点：单井作业，整个开发区的原油采收率不高，一般只为高，一般只为8%8%2

10、0%20%。3 3、增产机理：、增产机理：加热降粘，增加原油流动性；其次是热膨胀、加热降粘，增加原油流动性；其次是热膨胀、溶解气的逸出，某些非凝析气体的产生，并清除溶解气的逸出，某些非凝析气体的产生，并清除井筒或地层污染等，达到增产效果的。井筒或地层污染等，达到增产效果的。15(1)(1)原油加热后粘度大幅度降低，流动阻力大大原油加热后粘度大幅度降低，流动阻力大大减小，这是主要的增产机理。减小，这是主要的增产机理。(2)(2)地层的热膨胀，成为驱油能量。地层的热膨胀，成为驱油能量。(3)(3)重力驱动。重力驱动。对于厚油层，热原油流向井底时，除油层压力对于厚油层，热原油流向井底时，除油层压力驱

11、动外，还受到重力驱动作用在浅层、低压及油驱动外，还受到重力驱动作用在浅层、低压及油层厚度大的美国加州稠油油田重力驱动是主要的层厚度大的美国加州稠油油田重力驱动是主要的增产机理。增产机理。(4)(4)加热了地层后，后面冷油又被加热。加热了地层后，后面冷油又被加热。(5)(5)地层的压实作用。地层的压实作用。(6)(6)蒸汽吞吐过程中的油层解堵作用蒸汽吞吐过程中的油层解堵作用16(7)(7)注入油层的蒸汽回采时具有一定的驱动作用注入油层的蒸汽回采时具有一定的驱动作用(8)(8)高温下原油裂解，粘度降低高温下原油裂解，粘度降低(9)(9)油层加热后，油水相对渗透率变化，增加了流向油层加热后，油水相对

12、渗透率变化，增加了流向井筒的可动油。井筒的可动油。(10)(10)某些有边水的稠油油藏，在蒸汽吞吐过程中，某些有边水的稠油油藏，在蒸汽吞吐过程中，随着油层压力下降，边水向开发区推进。随着油层压力下降，边水向开发区推进。从从总总体体上上讲讲，蒸蒸汽汽吞吞吐吐开开采采属属于于依依靠靠天天然然能能量量开开采采，只只不不过过在在人人工工注注入入一一定定数数量量蒸蒸汽汽，加加热热油油层层后后，产产生生了了一一系系列列强强化化采采油油机机理理，而而主主导导的的是是原原油加热降粘的作用。油加热降粘的作用。17（二）蒸汽驱（二）蒸汽驱1.1.生产过程生产过程由注入井连续注入高干度蒸汽，加热油层及流由注入井连续

13、注入高干度蒸汽，加热油层及流体，注入的热流体将原油驱动至周围的生产井中采体，注入的热流体将原油驱动至周围的生产井中采出。出。可使原油采收率增加可使原油采收率增加20%20%30%30%。虽然蒸汽驱。虽然蒸汽驱开采阶段的耗汽量远远大于蒸汽吞吐，原油蒸汽比开采阶段的耗汽量远远大于蒸汽吞吐，原油蒸汽比低得多，但它是主要的热采阶段。低得多，但它是主要的热采阶段。油油汽汽比比：（原原油油蒸蒸汽汽比比）定定义义为为采采出出油油量量与与注注入入蒸蒸汽汽量量（水水当当量量）之之比比，即即每每注注一一吨吨蒸蒸汽汽的的采采油油量。通常每烧一吨原油作燃料，可生产量。通常每烧一吨原油作燃料，可生产1515t t蒸汽；

14、蒸汽；18图55 蒸汽驱采油过程示意图图82 蒸汽驱采油过程示意图192 2、蒸汽驱、蒸汽驱蒸汽驱采油的机理有：蒸汽驱采油的机理有：1)1)原油粘度加热后降低；原油粘度加热后降低；2)2)蒸汽的蒸馏作用（包括气体脱油作用）：蒸汽的蒸馏作用（包括气体脱油作用）：3)3)蒸汽驱动作用蒸汽驱动作用4)4)热膨胀作用；热膨胀作用；5)5)重力分离作用；重力分离作用；6)6)相对渗透率及毛管内力的变化；相对渗透率及毛管内力的变化；7)7)溶解气驱作用；溶解气驱作用；8)8)油相混相驱（油层中抽提轻馏分溶剂油）；油相混相驱（油层中抽提轻馏分溶剂油）；9)9)乳状液驱替作用等；乳状液驱替作用等；20(三三)

15、火烧油层火烧油层 火火烧烧油油层层又又称称油油层层内内燃燃烧烧驱驱油油法法，简简称称火火驱驱。它它是是利利用用油油层层本本身身的的部部分分重重质质裂裂化化产产物物作作燃燃料料，不不断断燃燃烧烧生生热热，依依靠靠热热力力、汽汽驱驱等等多多种种综综合合作作用用，实现提高原油采收率的目的。实现提高原油采收率的目的。通通过过适适当当井井网网，选选择择点点火火井井，将将空空气气或或氧氧气气注注入入油油层层，并并用用点点火火器器将将油油层层点点燃燃，然然后后继继续续向向油油层层注注入入氧氧化化剂剂(空空气气或或氧氧气气)助助燃燃形形成成移移动动的的燃燃烧烧前缘前缘(又称燃烧带又称燃烧带)。21 火烧油层的

16、驱油机理火烧油层的驱油机理:1 1)具有注蒸汽、热水驱的作用，热利用率和驱油效具有注蒸汽、热水驱的作用，热利用率和驱油效率更高，同时由于蒸馏和裂解作用，提高了产物率更高，同时由于蒸馏和裂解作用，提高了产物的轻质成分。的轻质成分。2)2)具有注汽、注水保持油层压力的特点，且波及系具有注汽、注水保持油层压力的特点，且波及系数及洗油效率均较高。数及洗油效率均较高。3)3)具有注二氧化碳和混相驱的性质，驱油效率更高，具有注二氧化碳和混相驱的性质，驱油效率更高，见效更快，且无须专门制造各种介质及配套设备。见效更快，且无须专门制造各种介质及配套设备。22思考题：1、稠油概念；分类；稠油一般性质；2、目前开采稠油的主要方法；23