油砂蒸汽辅助重力泄油法开采技术

针对中国油砂矿藏分布特点和油砂矿开采技术要求,通过对油砂蒸汽辅助重力泄油法(SAGD)开采技术机理及工艺过程的研究,对油砂蒸汽辅助重力泄油技术优点和产能影响因素进行了分析,其中产能影响因素主要包括油砂矿藏自身特点和工艺技术因素.通过理论分析研究,并结合国外工程实践,对影响油砂蒸汽辅助重力泄油开采产能的技术影响因素,主要包括热能利用、井对间距离和布井方式进行了研究,并建立了井对间距离及布井方式的合理模型.通过对中国油砂资源的分布范围和矿藏特点进行调研,对中国油砂的分布及开采利用现状、存在的问题、开采方式方法及前景进行了分析.研究结果表明,油砂蒸汽辅助重力泄油开采技术采收率高,能有效提高油砂产能,对中国深部地层(大于100 m)储量丰富的油砂矿开发具有较强的适应性.     

油砂地面处理工艺一体化设计

油砂具有高密度、高黏度等特性,其地面处理工艺常规分两个重要环节,一是掺稀油,二是改质。掺稀油的目的是降低黏度、密度,从而改善其流动性及油水分离效果;改质的目的是提高终端销售产品品质,使经济效益最大化。油砂地面处理工艺的一体化设计是将蒸汽辅助重力驱油、地面预处理与改质一体化考虑的设计,一体化设计的最大优势在于改质厂在提高终端产品品质的同时,可以为处理厂提供稀油和燃料气等公用消耗。     

加拿大油砂SAGD开发地面处理工艺

加拿大是最早采用蒸汽辅助重力驱油(SAGD)技术开采油砂的国家,并利用该技术实现了油砂大规模商业化开发,其配套地面处理工艺较为成熟。近几年,在当地能源监管部门更新法律法规和新技术发展的背景下,加拿大油砂SAGD开发中井场集输和集中处理站地面处理的传统工艺及设备发生了转变,如井场计量方式、高温调频电脱水器、新型采出水气浮除油工艺、降膜式机械压缩蒸发软化工艺、汽包锅炉用于蒸汽生产和除砂及脱出物处理系统等。自2014下半年油价断崖式下跌以来,低油价逐渐成为常态,新工艺和新设备的应用在加拿大油砂SAGD开发中起到举足轻重的作用并将成为未来的研究重点。     

加拿大油砂的开发和加工综述

近年来,油砂开采技术的突破及其储量巨大使得各国石油公司看好加拿大的油砂资源,使其作为石油接替资源进行投资开发.加拿大油砂的探明储量接近1700×108桶,约占世界石油储量的10％.蒸汽辅助重力驱等油砂开采技术的突破,使油砂项目盈亏平衡的油价下降到50～75美元/桶.加拿大油砂沥青具有密度高、黏度高和沥青质含量高等特点,在后续加工过程中,将会对换热器、加热炉管和催化剂等产生影响.另外,关键工艺技术是减压蜡油和减压渣油的加工.对油砂开发技术、加拿大油砂资源、国内外石油公司投资、油砂处理和后续加工进行了概述,并提出了开发和加工加拿大油砂资源的几点建议.     

SAGD 重油、油砂开采技术的创新进展及思考

蒸汽辅助重力驱油技术（SAGD）是目前重油、油砂开采中最常用的热采技术之一，相比传统注蒸汽、原位燃烧等技术具有置换稳定、地层接触面积大、驱油效果好、采收率高等优势，同时也存在成本高、蒸汽短循环等问题，为了更好地指导重油、油砂技术创新，开展了基于SAGD 技术的新进展研究。详细阐述了基于SAGD 的技术创新，即单井SAGD、膨胀溶剂SAGD、泡沫溶剂SAGD、燃烧辅助重力驱及氧添加蒸汽辅助重力驱等5 项新技术的原理、创新及优缺点。总结得出，创新一方面是体现在通过井型变化、蒸汽溶剂相结合扩大了蒸汽腔，提高了能量利用率和采收率，另一方面是通过注蒸汽与燃烧法相结合最大限度开采有效能源。基于SAGD 技术的创新发展为重油、油砂开发后续技术储备及创新提供了技术借鉴。     

一种开采深层特超稠油的潜在方法

粘度大于1×104mPa·s的深层特超稠油(沥青油砂)很难用常规注蒸汽方法开采.各种布井方式的蒸汽辅助重力泄油开采这类稠油已获成功.但长井筒的热损失以及加热不含油岩层的热损失导致油汽比小,采收率低.克服热损失问题的一种潜在方法是用溶剂替代蒸汽.该方法称之为溶剂蒸气抽提法.其开采机理与使用蒸汽极为相似.但比蒸汽辅助重力泄油的优点多,是开采特超稠油经济上具有吸引力的一种方法.     

APPLICATION OF SAGD （STEAM-ASSISTED GRAVITY DRAINAGE) TECHNOLOGY IN OIL SAND EXTRACTION

中国油砂矿储量位居世界前列,如何经济有效地开发和完善配套的技术是面临的难题.对比分析了目前主要的油砂开采方式、特点,重点研究了油砂蒸汽辅助重力泄油技术的开采工艺、原理和布井方式.该技术通过在加拿大Christina Lake油田的成功应用,证明是一种有效的深部埋藏油砂油的开采技术.分析了中国油砂矿的分布范围和储层物性,针对埋深和油质特点,提出了合理的开采建议.油砂蒸汽辅助重力泄油开采技术的研究与成功应用,将促进中国油砂矿资源的开发利用.     

柔性膨胀水泥浆体系在加拿大蒸汽辅助重力驱油井中的应用

加拿大FortMcMurray地区,约有20%的沥青是采用露天作业方式进行开采的,剩余沥青以油砂岩石的形态储存在地下。这些富含沥青的油砂矿床覆盖了阿尔泊塔中部和东北部大部分地区,其中原油含量为30%～90%。钻蒸汽辅助重力驱油井是开采地下油砂资源的一种较新方法。该方法通过钻数口成对的水平井眼来实现,2个水平井眼间的垂直距离为5m左右。在生产阶段,不断向上部井眼注入蒸汽。随着蒸汽在油藏内的推进,蒸汽在储层内不断扩大其加热范围,使油在排出过程中一直保持着受热,沥青的流度降低,原油在重力的作用下流到下部的水平井眼中,再从下部井眼被抽…     

电加热过程中在油层内汽化水提高沥青生产

稠油热采和沥青热采包括蒸汽辅助重力泄油（SAGD）、循环注蒸汽和蒸汽驱。热量提高了原油的温度,原油黏度降低从而有效地流向生产井。电加热过程是注蒸汽过程的一个替代过程。随着天然气价格越来越高,或天然气供应相应减少,电加热过程相对于其他热采方法经济上更具竞争力。油田最近做的阿萨巴斯卡油砂实验表明,经过优化的电加热过程可采出超过75％的稠油或沥青。通过在油层内水汽化来优化电热过程。一系列针对阿萨巴斯卡油砂的初步电加热模拟研究,可通过计算机模型实验群油藏模拟软件来实现。首先,蒸汽驱的采油增量估计是基于一个三区块概念模型;第二,建立现场比例模型来估计电极距、水的注入率和电加热速率对沥青采收率的影响。用统计工具来分析模拟结果,以确定水汽化时沥青最大化生产的最佳状态。理论模型的模拟结果表明,在阿萨巴斯卡油砂储层,水汽化导致的增产油量可高达原始石油地质储量的25％。现场比例模型的一项敏感性研究表明,在油层内水汽化适度时,最大化沥青生产要求电加热速率中等,注水速率较低,电极距较小。研究展示了未来重油／沥青生产的一项有价值的技术。另外,电加热过程可独立运作,并经济产出大量的沥青。     

提高低效热采吞吐井开发效果的技术发展动向

目前我国稠油开发以蒸汽吞吐为主,但随着蒸汽吞吐轮次的增加,周期产油量、油气比下降,含水率高,开采效果变差,且蒸汽吞吐采收率较低,一般在20％左右。针对这一问题,采取各种措施提高蒸汽吞吐后期的开采效果,主要包括多井整体吞吐、一注多采、复合蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油、火烧油层等热采技术和化学吞吐、CO2吞吐等冷采技术以及各种改善蒸汽吞吐效果的工艺措施。综述各种改善蒸汽吞吐效果的工艺技术及其增产机理,分析各种稠油开采技术存在的问题和不足,指出稠油复合开采及水平井应用是稠油开采的发展方向。     

浅层稠油热坑道内开采技术

坑道采油技术是稠油开发的一项新技术，主要利用蒸汽辅助重力泄油（SAGD）的原理，通过油砂层下面的巷道系统向油砂层中钻水平井进行热力采油，对开采特浅层、超稠油油藏和进一步提高稠油采收率（可达50％以上）有较好的应用前景。简要介绍了坑道采油技术在国外稠油油田的应用情况，并重点介绍了加拿大阿尔伯达油砂技术研究局利用竖井和坑道进行的UTF采油工艺以及水平井蒸汽辅助重力泄油开采技术，并介绍了与常规稠油开采方法不同的坑道内钻井施工，为国内开发稠油油藏提供了技术借鉴。     

稠油开采技术及研究进展

介绍了稠油开采技术,包括热采方式和冷采方式。热采方式有蒸汽吞吐、多元热流体吞吐、蒸汽驱油、蒸汽辅助重力卸油、火烧油层、THAI、微波加热采油;冷采方式有适度出砂冷采、化学驱、CO_2采油、微生物采油。对各种稠油开采技术的原理、特点及适用情况进行了综合分析,并对稠油开采技术的研究方向提出了建议。     

平行水平井的静磁跟踪技术

位于Peace河的壳牌加拿大公司协同阿尔伯达油砂层开采技术研究管理局共同实施了水平井论证工程，工程包括钻两对水平井，在垂直井深585m处钻1000m长水平井段。两对井是平行的，相距65m。工程目的是为了证明强化蒸汽辅助重力驱油法(SAGD)开采沥青稠油的技术及经济可行性。     

沸石基油砂沥青改质催化剂的性能研究

研究和开发高效减黏、抗硫氮和重金属的水热催化裂化改质催化剂是油砂沥青资源利用技术的关键,以天然斜发沸石为基质制备氢型沸石载体和微孔镍基沸石催化剂,考察其应用于模型化合物水热裂化的性能和对加拿大麦肯河SAGD油砂沥青减黏改质的效果。结果表明：在正十六烷为模型化合物的水热裂化过程中,微孔镍基沸石催化剂表现出良好的催化裂化性能和优良的水热稳定性;在油砂沥青改质试验中,微孔镍基沸石催化剂能够显著降低油砂的黏度,增产中间馏分油,并在一定程度上降低硫、氮含量,可用于中低温和非临氢条件下的油砂沥青减黏改质。     

稠油开发主导技术之一—出砂冷采

制约稠油开发的五个关键因素包括：（1）降低操作费用,提高开发效益,（2）通过工艺技术进步,提高原油产量,（3）有巨大的资源量作为基础,（4）地质上风险性不,(5)投资少,尽量采用非热力采油方法,此外,诸如油砂处理和气体管外窜流等环保问题也是令人关注的,关键性的风险因素依然是油气价格,地价以及经济可行的油砂处理方法,稠油出砂冷采和蒸汽辅助重力泄油（SAGD）是两项最有吸引力的稠油开采新技术,本文对稠油出砂冷采技术进行了系统总结,阐述其开采机理,典型矿场实例和开采动态特征以及相关的技术策略,作者以后还有专门文章介绍蒸汽辅助重力泄油技术。     

油砂沥青供氢热裂化改质油的储存稳定性研究

通过考察油沙沥青减黏裂化和供氢热裂化改质油的密度、黏度、安定性、沥青质含量、甲苯不溶物含量随着储存时间的延长而发生的变化,研究了供氢热裂化改质油的储存稳定性及其内在机制。结果表明：随着储存时间的延长,减黏裂化和供氢热裂化改质油的密度、黏度、安定性、沥青质含量和甲苯不溶物含量均呈现增大的趋势,说明两种改质油的稳定性均随储存时间的延长而变差;在相同条件下,相比于减黏裂化改质油,供氢热裂化改质油的密度、黏度、沥青质含量和甲苯不溶物含量随储存时间延长而增加幅度较小,供氢热裂化改质油的安定性（斑点试验等级）一般不超过2级,满足船运对油品安定性的要求,说明供氢热裂化改质油的储存稳定性优于减黏裂化改质油;供氢热裂化改质油稳定性改善的原因主要为供氢馏分油的供氢作用和体系胶体稳定性的提高。     

稠油油藏热溶剂辅助重力泄油开采机理及参数优化

针对稠油油藏开采过程中存在的热损失大、含水率高及开发效率低等问题,以加拿大Mackay River油藏为研究对象,建立了热溶剂辅助重力泄油技术的数值模拟模型,分别对SAGD、VAPEX和热溶剂辅助重力泄油开采特征进行对比,对热溶剂辅助重力泄油开采技术的生产压力、注入速度和注入温度进行参数优化。研究结果表明：热溶剂辅助重力泄油技术在注采压差、采油速度和采收率方面优于SAGD与VAPEX技术;在实际开发过程中,热溶剂辅助重力泄油技术的最佳应用条件为：井底生产压力为700 kPa,注入速度为160 m³/d,注入温度为275℃;三维实验结果进一步验证了数值模拟运算结果的可行性。该研究可为后续浅层稠油油藏的高效开发提供借鉴。     

溶剂蒸汽大大提高蒸汽驱的开采效率

在重力泄油型热采项目中添加溶剂可通过浓缩溶剂的稀释降低原油粘度来提高效率。本文介绍了如何通过注入汽化溶刺／蒸汽来进行重力泄油型开采。探对了蒸汽与溶剂混合物利于开采的特殊相犄征，最后在阿萨巴斯卡型条件下对蒸汽驱与蒸汽／溶剂驱的计算机模拟结果进行了比较。     

储层流体非均质性对加拿大油砂热采的影响

加拿大是世界上油砂资源最为丰富的国家,其中约80%的资源需要通过热采方式采出,目前应用比较广泛的热采技术包括蒸汽辅助重力泄油和蒸汽吞吐等。油砂热采的油藏模拟结果与生产历史难以拟合是面临的主要难题之一。分析发现,西加拿大沉积盆地范围内原油物性在横向和垂向上变化较大,油藏底部和顶部原油物性完全不同。重点对原油粘度垂向梯度变化对热采开发效果的影响进行油藏模拟研究,发现粘度梯度变化是造成油藏模拟结果与生产历史难以拟合的主要原因,采用变粘度模型模拟的累积产油量与实际生产数据吻合较好,采用定粘度模型的模拟结果偏高。利用变粘度模型对研究区的生产井位置优化结果显示,将蒸汽辅助重力泄油生产井部署在油水界面之上8 m处油层的动用程度和经济效益最大。将储层流体非均质性(特别是粘度非均质性)与储层岩石非均质性相结合,并应用于油藏描述和数值模拟中,能够准确预测油砂热采的生产动态及开发效果,优化生产管理,确保采收率和经济效益的最优化。     

超稠油SAGD/VHSD高效开发创新技术与发展趋势

我国陆上超稠油油藏储量丰富,但因在油层条件下原油呈“固态”,油藏非均质性强,常规热采技术难以有效开发。中国石油集团经过近15年持续攻关,创新强非均质超稠油油藏泄油理论方法,创建强非均质超稠油蒸汽辅助重力立体泄油系统,研发高温高压钻采工艺体系,配套高温复杂采出液水/热循环利用等系列技术,形成了适合于我国陆相强非均质超稠油油藏高效开发的蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD/VHSD）。新一代超稠油油藏高效开发和提高采收率的主体开发技术支持了新疆浅层超稠油油藏的高效开发和辽河油田中深层超稠油油藏提高采收率工程建设,支撑了稠油千万吨稳产。“双碳”背景下,超稠油开发技术将主要向原位改质,电加热辅助蒸汽,风、光、氢储联合产生蒸汽等绿色环保的技术体系发展。