1、第一部分 蒸汽辅助重力泄油开采超稠油技术第二部分 注采一体化技术,技术交流,蒸汽辅助重力泄油 开采超稠油技术,李啸南,采油院稠油所,汇报提纲,二、SAGD基本理论及开采特点,一、胜利油田超稠油开采现状,四、存在问题及研究方向,五、结论,一、胜利油田超稠油开采现状,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,胜利热采稠油油藏,超稠油储量5736104t，占17.2%,特稠油储量1.67108t，占50.1%,普通稠油储量 1.09108t，占32.7%,到2003年底，累积探明稠油储量5.37108t，其中需热采动用储量为3.33108t,占总储量的62%。,一、胜利油田超稠油开采现状,探明储量(热采
2、)中，未动储量1.23108t，占37%；其中超稠油、特超稠油4513104t，占未动储量的35%。,一、胜利油田超稠油开采现状,热采储量3.33108t。,一、胜利油田超稠油开采现状,未动用超稠油储量中，粘度大于100000mPa.s的特超稠油3181104t，占未动用超稠油储量的70%。 粘如此高粘度的特超稠油常规的注蒸汽（如蒸汽吞吐、蒸汽驱）难以开采，基本没有动用。,超稠油、特超稠油4513104t，,一、胜利油田超稠油开采现状,国内外都在探索这种超稠油开采方法，如地下改质技术，轻烃萃取技术等，这些技术目前还在实验室研究阶段。,超稠油是胜利油田重要的后备储量资源，有效动用和开发这部分超稠
3、油资源具有重要意义 。,蒸汽辅助重力泄油（SAGD）是开采超稠油很有潜力的方法之一，国外（如加拿大、委内瑞拉、美国等）都已经工业化应用。目前加拿大就有10 多个先导试验区，7 个商业化开发油田。 生产井数超过 100 (井对) 总日产量超过 50,000 t 计划2010年总日产量超过 100,000 t/d,汇报提纲,二、SAGD基本理论及开采特点,一、胜利油田超稠油开采现状,二、SAGD基本理论及开采特点,四、存在问题及研究方向,五、结论,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,-利用蒸汽密度小、易上浮形成蒸汽腔，而加热后的原油及冷凝水密度大、易向下流动这一特点进行稠油开采。,二、SAGD基
4、本理论及开采特点,1、SAGD理论基础,单井模式：单水平井的SAGD开采模式,二、SAGD基本理论及开采特点,2、SAGD模式,2、SAGD布井模式,二、SAGD基本理论及开采特点,多井模式：直井与水平井组合水平井与水平井组合,（1）油层预热阶段,SAGD的实现必须建立温度场，在地层形成蒸汽腔。,二、SAGD基本理论及开采特点,3、SAGD主要开采阶段,预热方式1：蒸汽吞吐效率高。,二、SAGD基本理论及开采特点,（1）油层预热阶段,3、SAGD主要开采阶段,预热方式2：蒸汽循环效率低，在注汽困难情况下使用,目的：通过先期预热，使油层温度场、流场初步建立，蒸汽腔形成并开始发育，注采实现连通。,
5、二、SAGD基本理论及开采特点,（1）油层预热阶段,3、SAGD主要开采阶段,二、SAGD基本理论及开采特点,（2）重力泄油阶段,3、SAGD主要开采阶段,从注汽井连续注入蒸汽，在油层蒸汽腔内进行热交换，原油和冷凝水从蒸汽腔边际直接流向生产井井筒，从生产井连续采出。,蒸汽腔不断发育，高温环境的温度场逐渐扩大，并向生产井逐步推进； 采液速度高，含水率基本稳定，是油井高速采油阶段，也是油井的主要产油期； 注、采速度相对平衡，注采压差基本稳定。,二、SAGD基本理论及开采特点,（2）重力泄油阶段,3、SAGD主要开采阶段,二、SAGD基本理论及开采特点,（3）能量衰减开采阶段,3、SAGD主要开采阶
6、段,利用地层已经储备的能量进行开采，继续进行生产， 蒸汽腔内的压力随系统的冷却而下降，岩石的热量和蒸汽的潜热释放，加热蒸汽腔边际的原油，部分蒸汽冷凝和原油一起被采出，促使界面重力泄油。,停止注汽，随着热交换的进行蒸汽腔不断增大，在界面处重力泄油仍在继续； 蒸汽腔内压力逐渐降低，温度也随着下降，采液速度降低。 因为不要补充蒸汽，该阶段经济效益较高。,二、SAGD基本理论及开采特点,（3）能量衰减开采阶段,3、SAGD主要开采阶段,二、SAGD基本理论及开采特点,4、SAGD主要技术优势,（4）对于储层的非均质性（如有限的页岩段和夹层）敏感程度低。,（3）被加热的原油直接流到生产井中，不必驱替未加
7、热的原油，可获得较高的热效率；,（2）利用水平生产井的长井段获得较高的采油速度；,（1）重力是驱油动力，充分利用储层中蒸汽与油水的密度差，提高蒸汽纵向波及系数，实现较高采收率,二、SAGD基本理论及开采特点,5、SAGD主要技术难点,（1）设计难点,适合油藏特性的SAGD模式设计，SAGD模式下的井网、井距设计；蒸汽腔的发育情况预测，注、采参数匹配设计各个阶段注采时机的确定,二、SAGD基本理论及开采特点,5、SAGD的主要技术难点,（2）实施难点,蒸汽腔的发育情况，蒸汽腔的温度、压力监测,实施难点一：储层动态监测,二、SAGD基本理论及开采特点,5、SAGD的主要技术难点,（2）实施难点,实
8、施难点二：注采参数控制,注汽速度大，采油速度偏低:井底积液逐渐增多蒸汽腔的压力升高释放的汽化潜热降低堵塞泄油通道生产井含水会快速上升。,一旦发现生产井积液应及时调整生产参数，快速采液，降低井底压力。,采取的措施,二、SAGD基本理论及开采特点,5、SAGD的主要技术难点,（2）实施难点,采油速度快，注汽速度慢：蒸汽不进入蒸汽腔从生产井采出原油不能流到井筒产液含水增加温度快速上升,井 筒 循 环,采取的措施降低生产参数或适当关井，生产井恢复液面，重新建立井低压差，使蒸汽和原油各行其道。,实施难点二：注采参数控制,汇报提纲,二、SAGD基本理论及开采特点,一、胜利油田超稠油开采现状,四、存在问题及
9、研究方向,五、结论,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,含油饱和度高50%,垂向渗透率要好,油藏有效厚度大于15m,油层内部无较大的隔层,1、SAGD开采要求具备的条件,地质条件要求,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,1、SAGD开采要求具备的条件,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,SAGD对工艺的要求,由于SAGD工艺利用蒸汽的汽相靠重力在油层内形成蒸汽腔，因此要求井底蒸汽有较高的干度； 要求井底蒸汽的压力略高于油层静压，保证蒸汽能进入油层，同时防止蒸汽过早突破到生产井;,1、SAGD开采要求具备的条件,由于SAGD重力泄油阶段产液温度高，液量
10、大，要求具有与之响应的高温大排量的举升系统。,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,上世纪90 年代，胜利油田开始了SAGD技术的研究。采用室内研究和现场试验相结合的方法开展了相关工艺的攻关。经过近10年的研究，一些核心技术取得突破，通过开展先导试验，探索了不同类型油藏的SAGD开采模式，积累了现场实施操作经验，初步建立了SAGD的技术研究体系，基本具备了开展SAGD的条件。,2、目前技术条件,如何获得高干度的蒸汽？,蒸汽腔形成和发育的必要条件,（1）汽液分离技术,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,设计压力:18MPa 工作压力:3-10MPa 最大耐
11、压:22MPa 最大耐温:360 规 格:1800 分离干度:99.99%,球型汽水分离器,（1）汽液分离技术,2、目前技术条件,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,（2）大排量举升系统,研制了大泵径抽油泵设计长冲程（8m）、高冲次（5min-1） 、大泵径（127mm），按照理论排量600700t/d进行设计。 配套了的相关举升设备 （ 20型抽油机、高强度抽油杆等）,2、目前技术条件,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,注汽井监测技术 注汽井采用四参数高温测试仪，监测注汽井底的蒸汽干度、压力、温度等。,观察井监测技术 观察井基本利用原来的老井，采用地面直读式长效温度、压力计，监测地层温
12、度、压力。,（3）监测技术,2、目前技术条件,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,生产井监测技术光线测温国内最先进的温度、压力测试远传技术，该技术的特点是：测量精度高，信号远传不衰竭，一根光纤可实现多点同时测量，测量部件直径小。,（3）监测技术,2、目前技术条件,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,草南SWSDP1井单井试验,四个试验阶段 油层预热启动阶段 连续注汽采油试运行阶段 油层降压阶段 间歇注汽连续采油阶段,3、现场试验,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,注汽6043t，产液6294.4t，产油1806t，油汽比为0.3。,配套了井筒高效隔热、注采井口、高温密封注汽技术； 形成
13、了大直径、长井段的钻井,完井,射孔,防砂技术； 完善了高干度蒸汽分配、高温原油外输和计量方案。,草南SWSDP1井单井试验,油层埋深801m811m 孔隙度 14% 含油饱和度 60% 原油粘度30000mPa.s 油层静压 8.05MPa,3、现场试验,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,郑411井组试验,探索了多井组合的SAGD布井模式； 具备了SAGD井组注采联动方案设计的能力； 积累了现场实际操作的经验。,郑科平1,3、现场试验,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,汇报提纲,二、SAGD基本理论及开采特点,一、胜利油田超稠油开采现状,四、存在问题及研究方向,五、结论,三、胜利油田开
14、展SAGD的可行性分析,四、存在问题及研究方向,问题1、油藏条件相对苛刻,井深、油层压力高，SAGD前需要降低油层压力，实施难度大。如草南的SWSD-P1 井埋深800m，郑411块埋深1350m，单113块1200m。 平均比国外深300-500m 。,1、存在问题,四、存在问题及研究方向,问题2、油藏系统管理需要进一步研究,开采机理需要加深研究，尤其是对深层（1200m）、原始地层压力大（12mPa）的储层开展SAGD，其生产规律尚未得到足够认识； SAGD开采是一个连续过程，尤其是重力泄油阶段。储层井筒地面各环节之间的关联性异常紧密，其互相制约和影响关系应加强研究； 常规蒸汽吞吐、蒸汽驱
15、的经验能否适用？,1、存在问题,四、存在问题及研究方向,建立高温高压三维物理模型，利用物模和数模研究适合于胜利稠油油藏特点的SAGD模式。,（1） 加强机理研究（深层、高压油藏如何布井、采用何种方式降压？）,2、研究方向,四、存在问题及研究方向,（2） 水平井动态监测技术（长水平段蒸汽腔的发育位置，蒸汽腔的推进方向？）,2、研究方向,连续油管测试,四、存在问题及研究方向,（3） 产出高温液体的处理技术（产出高温液体泡沫油的如何处理，产出高温水如何分离和利用？）,2、研究方向,四、存在问题及研究方向,汇报提纲,二、SAGD基本理论及开采特点,一、胜利油田超稠油开采现状,四、存在问题及研究方向,五
16、、结论,三、胜利油田开展SAGD的可行性分析,五、结论,1、 SAGD在超稠油开采方面具有很大潜力，国外已有很多成功的先例，国内辽河最近开展的试验也取得了良好效果。,四、结论,2、胜利油田超稠油相比于国外，油藏具有深、压力高等特点，进行SAGD开采需要进行针对性研究和攻关；,3、胜利开采特超稠油积累了丰富经验，也进行过SAGD方面的尝试，随着相关技术的完善，有望利用SAGD方法在超稠油开发方面取得突破。,蒸汽辅助重力泄油（SAGD）理论为稠油开采提供了一种新的方法，拓宽了稠油开采的思路。我们有理由相信，通过科研攻关胜利油田特超稠油的有效动用一定会取得重大突破。,结束语,请专家指正,稠油蒸汽吞吐
17、 注采一体化工艺技术,胜利采油研究院稠油所,李啸南,一、技术背景及发展现状 二、注采一体化技术的优势 三、注采泵及井口装置 四、存在问题及建议,目 录,胜利油田稠油主要分布在单家寺、乐安、孤岛、孤东等油田，到2003年底，累积探明稠油储量5.37108t，其中需热采动用储量为3.33108t,占总储量的62%。,一、技术背景及发展现状,我国稠油蒸汽吞吐筛选标准,一、技术背景及发展现状,蒸汽吞吐是胜利油田稠油热采的主导技术。,蒸汽吞吐是先将高温高压湿蒸汽注入油层，对油井周围油层加热降粘，焖井换热后，放喷、压井或洗井、下泵转抽、开井采油。,一、技术背景及发展现状,一、技术背景及发展现状,频繁的作业
18、存在以下问题：,放喷后不能尽快转抽，缩短了高峰产油期； 作业过程洗井、压井，对油层造成冷伤害； 作业施工量大，作业成本高； 工人作业环境危险。,不动管柱实现转抽和转注,？,一、技术背景及发展现状,19901995 研究试验阶段,19952000 技术进步阶段,2000至今 现场推广阶段,稠油转抽工艺技术研究，环流泵、打捞固定凡尔泵等。,各种注采泵研制、大通径隔热管的研制为注采一体化技术的推广实施提供了保证。,单家寺油田、草桥油田、郑王庄油田等推广使用，尤其在超稠油蒸汽吞吐中，起到了重要作用。,一、技术背景及发展现状 二、注采一体化技术的优势 三、注采泵及井口装置 四、存在问题及建议,目 录,二
19、、注采一体化技术的优势,（1）使用特种采油泵与配套的杆管组合，采用一趟管柱实现注汽、采油两个工艺过程。即：转抽、转注均不动管柱。,特点,实施方式,方式一：注汽前下入抽油杆，并装好光杆密封器 方式二：注汽前下入抽油杆，转抽时安装光杆密封器 方式三：转抽时下入抽油杆。,技术优势,(1)充分利用注汽后地层处于高温状态的有利条件，不动管柱直接转抽，并可实现多轮次的注汽抽油过程；,(2)能避免或减少转抽作业时的洗井、压井作业，减少了入井液体对油层的冷伤害；,二、注采一体化技术的优势,(3)隔热油管的保温效果，能减少井筒散热，提高产液温度，延长生产周期；,(4)转抽方法简单，可节省大量的作业工时和费用，减
20、轻了工人的劳动强度。管柱具有自泄油功能。,二、注采一体化技术的优势,一、技术背景及发展现状 二、注采一体化技术的优势 三、注采泵及井口装置 四、存在问题及建议,目 录,三、注采泵及井口装置,稠油蒸汽吞吐 注采一体化工艺技术,隔热油管,井口装置,（1）打捞固定凡尔注采泵,特种注采泵系列,固定凡尔具有打捞功能。 注汽时： 柱塞打捞凡尔，上提抽油杆，使柱塞和固定凡尔高出泵筒并悬挂在泵上油管短节内，注汽通道畅通，高温高压蒸汽可顺利注入油层。 抽油时： 下放光杆，固定凡尔总承复位并被锁爪锁紧在密封筒上。提出防冲距，抽油泵即进入抽汲状态。,三、注采泵及井口装置,隔热油管,（一）注汽状态,（二）采油状态,（
21、2）环流注采泵,工作原理:环流式抽油泵采用柱塞下带有密封杆，采用环流阀结构。 注汽时上提柱塞，使柱塞离开泵筒，密封杆离开密封孔，密封孔作为注汽通道，实现注汽； 当采油时，柱塞和密封杆复位，关闭注汽通道，实现采油。,隔热油管,特种注采泵系列,三、注采泵及井口装置,工作原理:长柱塞式抽油泵采用长柱塞、短泵筒，侧面注汽结构。其工作原理是在短泵筒上开有注汽孔，注汽时上提或下放长柱塞，注汽孔敞开，实现注汽；当采油时，长柱塞复位，关闭注汽通道，实现采油。,（3）长柱塞式注采泵,特种注采泵系列,三、注采泵及井口装置,（3）长柱塞式注采泵,特种注采泵系列,三、注采泵及井口装置,(4)串联式注采泵,技术简介：串
22、联式抽稠泵由直径不同的两台普通抽油泵通过专用件连接而成，小泵在上，大泵在下，结构如图所示。下井前大小泵是分开的，以便运输。串联式抽稠泵专为解决稠油井、高凝油井用常规泵生产出现的光杆下行困难、充满程度差、泵效低、检泵周期短等问题而设计的一种新型抽油泵。,特种注采泵系列,三、注采泵及井口装置,原理： 其工作原理是上下柱塞由脱接器连接，注汽时，上提小柱塞，使大小柱塞分开，小柱塞上提至泵上油管中，大柱塞落至大泵下的油管中，大小柱塞与油管环空为注汽通道；当采油时，大小柱塞对接复位，关闭注汽通道，实现采油。,特种泵系列,(4)串联式注采泵,三、注采泵及井口装置,（5）防砂抽稠注采泵,特种注采泵系列,原理：
23、注汽时，柱塞提出泵筒，实现注汽；采油时柱塞下放至泵筒，实现采油。具有防砂、抽稠功能。,注汽状态,采油状态,三、注采泵及井口装置,（5）防砂抽稠注采泵,特种注采泵系列,三、注采泵及井口装置,(6)防气沉砂注采泵,特种注采泵系列,三、注采泵及井口装置,该泵游动阀、固定阀均采用机械式开启阀。环形固定阀在泵体上部，当柱塞放到泵底时，工作光杆上端有一缩径接头置于环形阀当中，留出注汽通道，同时柱塞下部游动阀也与柱塞脱开，形成通道，此时泵上下贯通，即可注汽；转抽时，只需上提杆柱，比常规防冲距多提30厘米即可。,a、 具有良好的防砂功能 注汽和放喷时砂能沉入井底，而不会堆积在泵中；正常抽吸时，由于固定阀在泵的
24、上部，泵上油管中的砂子将不会沉入泵筒与柱塞间隙内。 b、防气锁功能 泵阀均为机械开启阀，开启关闭速度快，并且不受气体影响，从而提高了泵效。,(6)防气沉砂注采泵,特种注采泵系列,三、注采泵及井口装置,三、注采泵及井口装置,井口装置,特点:采用卡箍结构，可直接安装在注汽井口上；采用耐高温、高压的密封结构，可保证正常注汽；设计了抽油密封结构，可顺利抽油；设计了由注汽到抽油转换机构，生产过程中更换橡胶盘根方便。,(1)高压高温盘根盒,三、注采泵及井口装置,井口装置,(2)杆柱悬挂装置,特点:该装置直接安装在注汽井口上,在注汽过程用于悬挂抽油杆；具有耐高温、高压的密封结构，可保证正常注汽；转抽时下入光
25、杆,安装盘根盒即可正常转抽。,三、注采泵及井口装置,41/2in31/2in 41/2in27/8in 31/2in23/8in 31/2in1.9in 5in31/2in,隔热管型号:,隔热管类型:,高真空 0.01w/m. 防氢害 0.050.07w/m. 普 通 0.050.07w/m.,一、技术背景及发展现状 二、注采一体化技术的优势 三、注采泵及井口装置 四、存在问题及建议,目 录,四、存在问题及建议,存在问题,小通径隔热管，过流面积小， 造成注汽压力高，采油速度慢； 旧隔热管的铁锈、隔热管密封圈等堵塞注汽通道。,脱接器的对接、井口光杆密封器,生产过程使用隔热管，生产成本增加。,占用隔热管,隔热管,配套工具,四、存在问题及建议,存在问题,(1)注采泵在注汽过程中结垢，造成柱塞卡死； (2)注采泵在注汽过程中变形，造成柱塞卡死； (3)注汽过程中，隔热管内铁锈等杂物堵塞注汽通道或卡泵。,注采泵,四、存在问题及建议,建议,1、进行经济评估，是否使用一体化管柱2、使用大通径隔热管作为注汽管柱 3、根据需要选择合适的方式 4、慎重选择注采泵,欢迎批评指正,
