加拿大油砂资源开采技术及前景展望

加拿大是世界上油砂资源最为丰富的国家,剩余探明可采储量高达26.99×109m3,开发潜力巨大。油砂开发技术的日益成熟、油砂成本的逐渐下降、国际油价的持续走高和加拿大良好的投资环境,使得加拿大油砂工业进入了新一轮开发热潮。在对加拿大油砂工业全面研究基础上,重点对露天矿采和原地开采技术及其适应条件进行了分析评价,并对油砂资源开发利用潜力及未来发展前景进行了预测。研究认为加拿大油砂资源潜力巨大,原地开采项目将成为重点关注目标,SAGD技术将成为未来技术的发展方向。研究结果对加拿大油砂项目的评价筛选以及相关开采技术在全球其他油砂资源区的实践应用具有一定的借鉴意义。     

加拿大油砂井场地面设施模块化技术研究

加拿大油砂矿区的开发成本高,极大地限制了当地油砂矿的投资和开发,为了降低油砂矿建设投资费用,从如何利用中国制造角度对油砂井场地面设施展开模块化设计研究。介绍了油砂井场地面设施组成及特点,分析了井场内装备技术要求及国产化可行性,依据井场工艺特点和运输条件提出了小型标准化模块快速拼接技术方法。以中国某海外油砂矿区井场为例,给出了具体的设计案例,极大降低了油田开发成本,为中国制造走进北美油砂市场提供有力的技术支持。     

降膜蒸发法处理超稠油SAGD采出水试验研究

介绍了加拿大在油砂开采过程中,机械压缩蒸发法处理采出水的应用进展。针对辽河油田超稠油SAGD工程蒸汽发生和采出水处理技术存在的问题和技术需求,辽河油田进行了降膜蒸发法处理超稠油SAGD采出水的室内先导试验,阐述了降膜蒸发法的主体工艺、主要设计参数、出水水质、结垢情况、试验过程药剂投加、蒸发热源的选择以及试验中存在的问题及改进措施。此外,还对超稠油SAGD开发用汽包锅炉给水标准进行了探讨。     

生产经营

中国石油加拿大油砂项目进入实质性开发阶段当地时间9月30日,中油国投(加拿大)公司成功开钻麦凯河油砂项目第一口SAGD井,标志着中国石油加拿大油砂项目正式进入开发阶段。这是中国石油海外项目首次采用SAGD技术(蒸汽辅助重力泄油技术)进行油砂开发,也是首次采用斜直井钻机进行表层施工。麦凯河油砂项目位于加拿大阿尔伯达省西北部阿萨巴斯卡地区,油藏埋藏深度为160米至200米。SAGD水平井由水平段垂直间距     

溶剂辅助SAGD开采油砂快速启动技术

双水平井SAGD技术是油砂开采的主要方式。针对SAGD预热启动时间长的问题,采用蒸汽循环前注入溶剂方式,缩短预热时间,提高蒸汽利用效率。对溶剂与原油混合后降黏效率进行了测试;采用一维填砂模型,开展溶剂注入性能研究;采用三维物理模型,开展不同预热启动方式实验研究,分析SAGD不同启动方式的温度场、压力场随时间的变化规律。并以加拿大油砂为目标进行了SAGD启动方式及工艺参数优化。结果表明,溶剂可以大幅度降低原油黏度,前置注入溶剂可提高蒸汽注入能力,蒸汽-溶剂复合循环启动时间沿程平均降低幅度达15%,蒸汽注入量可减少21.4%。通过油藏数值模拟方法对比得出,加入溶剂井间达到80 ℃需要90 d,时间减少50%。因此,采用蒸汽-溶剂复合循环启动技术,可以有效提高加拿大油砂开采启动效率,并大幅度降低成本。     

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。     

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.     

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。     

风城油田稠油开发地面集输与处理工艺技术

新疆风城油田稠油资源丰富,稠油种类涵盖普通稠油、特稠油、超稠油,开发方式有蒸汽吞吐、汽驱、SAGD(蒸汽辅助重力泄油)开采、火驱开采工艺等.目前,风城地区稠油主要采用蒸汽吞吐的方法进行热采,同时,开展了蒸汽辅助重力泄油先导试验,并取得了阶段性成果.针对不同开发方式,新疆风城油田开展了稠油集输及处理地面配套工程技术研究,形成了具有新疆油田特色的稠油地面技术.对风城油田稠油吞吐开发集输及处理工艺技术进行了论述,总结了风城油田在稠油SAGD开发集输及处理配套地面工艺技术中取得的经验,并对风城油田稠油开发地面工艺技术的发展趋势进行了展望.     

加拿大M区块浅层油砂SAGD开采盖层稳定性研究

高温条件下上覆盖层的稳定性及对注入蒸汽的有效封堵作用对于浅层油砂蒸汽辅助重力泄油（SAGD）的成功开发至关重要。为了在加拿大M区块应用SAGD技术时为开发方案设计与安全生产提供技术支撑,通过X射线衍射分析、CT扫描、稳态平板法与三轴应力测试,获取了该区块油砂盖层岩心的矿物组成、微观结构、热力学参数及岩石力学参数;利用小型水力压裂试验确定了油砂储层及盖层岩石的最小地应力与地层破裂压力梯度;采用油藏流体模拟与应力模拟耦合的方法,分析了SAGD开发过程中盖层的应力分布状态。试验与模拟结果表明:M区块油砂盖层岩心中黏土矿物含量较高,遇水可能发生膨胀,造成强度降低;盖层岩石没有裂隙或微裂缝,但存在弱面区,岩石物性表现出非均质性;盖层的最小主应力为3.65 MPa,沿垂直方向,有利于对注入蒸汽进行有效封堵;整个开采生命期盖层的Mises应力最大值始终低于最小主应力,在设计的SAGD注汽温度与压力条件下,M区块油砂储层上覆盖层不会发生塑性形变或破坏,在整个生产期间能够保持密封的稳定性。研究形成的油砂SAGD开采盖层稳定性评价方法,为该类油藏热采注汽压力优化设计与矿场施工提供了理论依据。      

高含水层油砂SAGD相似物理模拟实验

SAGD开发油砂过程中，储层内存在的高含水层极大影响了正常的蒸汽腔扩展特征和开发动态。采用三维物理模拟实验，开展了高含水层油砂SAGD的汽腔扩展动态及开发特征研究。首先基于Forchheimer定律约束，提出了相似理论设计中三维模型渗透率的校正方法，进而通过相似模型设计，开展了均质及高含水层油砂SAGD的三维物理模拟实验，对比分析了高含水层油砂SAGD的汽腔扩展模式，表征了高含水层对油砂SAGD生产动态的影响。其次，基于该物理模型参数，建立了实验室尺度的数值模拟模型，通过数值反演，分析了高含水层厚度及含水饱和度的影响。最后，提出了优质储层体积比和汽腔横向扩展比两个评价指标。在此基础上，评价分析了高含水层对SAGD开发的负面效应，建立了高含水层油砂SAGD开发的界限图版。结果显示，高含水层的存在会导致SAGD汽腔前缘的温度突降，汽腔体积缩小。相比均质油砂储层，高含水层油砂SAGD的汽腔发育包括上升期、水体影响期、二次上升期、横向扩展期及衰竭期5个阶段。高含水层厚度和含水饱和度对油砂SAGD的开发动态具有一定负面影响，所建立的SAGD界限图版可用于有效评价高含水层对油砂SAGD开发效果的影响。     

油砂热采地面处理工艺设计

油砂不论是矿采还是热采,都是以沥青油的形式从地下开采出来的,其密度为0.97～1.015 g/cm3,黏度一般大于100 000～1 000 000 MPa.s,具有高密度、高黏度、高碳氢比、高金属含量的特点,必须经过处理才能进行输送和利用。沥青油的处理分为沥青稀释和沥青改质两个部分。油砂热采属于就地开采方法,比较成熟的技术有蒸汽辅助重力驱动技术、蒸汽吞吐和蒸汽驱技术。在油砂热采法中以蒸汽辅助重力驱动技术最为普遍。采用热采方式开采油砂时,井场多设计为丛式井场,以减少地面管线和保护环境。沥青油的处理和稀释一般在中心处理站进行。沥青油改质的目的是分离沥青中轻组分,并将沥青的复杂长链断裂为小分子烃类,生产合成原油。     

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.     

21世纪重油和沥青的开采方法

加拿大西部的重油和沥青质油藏是世界上最大的油气聚集地之一。目前 ,最有前景的开采方法是蒸汽辅助重力驱 (SAGD)、气体和溶剂驱。该方法利用水平井 ,并且优于天然重力驱。本文对加拿大西部重油和油砂资源进行了阐述 ,重点介绍地面开采和地下开采的新项目及新技术 ,并对未来潜能及需要解决的问题进行了讨论 ,且以图表的方式展示了不断发展的加拿大重油和油砂工业预期的趋势 ,特别强调把重点放在先进的水平井技术及研究和开发计划中 ,这将对未来 10 2 0年内资源开采量的成倍增加是很有必要的。     

海上特稠油热采SAGD技术方案设计

辅助重力泄油（SAGD）技术是近年来特稠油高效开发的新技术之一,复杂的海上环境对该技术的应用提出更大挑战。结合国内外SAGD技术的开发经验和渤海旅大特稠油油藏实际情况,从注汽工艺、采油工艺和地面工程进行分析,确定了SAGD开发过程:预热、降压和SAGD操作;优化了不同阶段的注汽和举升工艺,注汽井采用同心双管均匀注汽,降压阶段采用气举,SAGD操作阶段采用高温电泵生产;地面采用小型化、橇装化的热采设备,并对其地面流程进行优化。总体论证了SAGD技术在该油田的可实施性,为海上油田进行SAGD先导性试验提供了理论依据和技术支持。     

油砂SAGD开发后期转火驱数值模拟

当蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开发进入平台期末时,日产油量降低,汽油比急剧升高,在蒸汽腔发育的楔形区域存在大量剩余油,造成热量的损失,并降低了开发的经济性。文中提出了SAGD开发后期转火驱的接替方式,基于加拿大某油砂区块储层、流体特征建立数值模拟机理模型,将蒸汽腔波及至油层顶部边缘位置时作为转火驱的开发时机,利用在SAGD井两侧添加的垂直注气井排与原水平生产井分别作为火驱开发的注、采井,对转驱开发进行油藏数值模拟研究。结果表明:转驱开发分为4个阶段,即气驱次生水期、火驱见效期、火驱稳产期以及产量递减期;转驱采出程度达到20.9%,平均空气油比仅为788 m~3/m~3,最终采收率达到82.1%。该研究对于油砂高效开发具有积极的推动作用。     

蒸发法处理稠油废水回用于注汽锅炉的新工艺

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)或非SAGD的稠油/油砂开采工艺耗用大量的蒸汽,产生大量的含油废水.传统废水处理、回收和注汽蒸汽生产工艺流程复杂、回用水质差、劳动强度大、综合能效低.蒸发法处理稠油废水回用于注汽锅炉给水代替传统处理工艺在加拿大北阿尔伯达首次实现,并促成了汽包锅炉替代直流注汽锅炉的工艺优化.对蒸发法处理稠油废水生产高品质锅炉给水的工艺与传统处理工艺(石灰软化结合弱酸离子交换)进行了系统的比较和全面的经济性评价,同时对影响蒸发工艺的参数进行系统的分析,发现蒸发法稠油废水处理工艺具有流程简单、回用水质好、系统运行周期长、系统能耗低、经济性好等优势.进一步延伸该工艺可实现废水零排放.图7表1参7     

新疆油田SAGD井快速预热技术橇装泵注设备的现场应用及技术优化

橇装泵注设备可以实现SAGD井快速预热技术对排量、压力的精细控制,频率调节可以达到0.5Hz数量级,无级变速,变频控制,新疆油田SAGD井管网密布,井场空间有限,橇装泵注设备便于在管线交错的SAGD井场摆放安装、管线连接、搬家等作业。主要阐述了橇装泵注设备在新疆油田SAGD井快速预热现场应用中,橇装泵注设备机构的原理和特点,并探讨了橇装泵注设备在SAGD井快速预热技术中可以优化和改进的技术参数和性能指标,满足橇装泵注设备在SAGD井快速预热技术要求,实现压力、排量的平稳注入。     

超稠油SAGD工艺采出液脱水研究

辽河油田在杜84块北部建立了超稠油SAGD工艺试验区,在对SAGD工艺原理、超稠油物性、流变性等认识的基础上,开展了超稠油SAGD工艺采出液脱水研究.实验发现,SAGD工艺采出液油水分布为O/W型乳状液,不同于蒸汽吞吐工艺采出液,SAGD工艺采出液在现行工艺条件下脱水效果不好,建议SAGD工艺采出液在井场进行脱水处理,脱水温度控制在120～130℃.     

SAGD快速启动技术现状及前景展望

SAGD快速启动技术是一种利用岩石力学扩容原理来增强SAGD启动性能的技术,是超稠油/油砂储层SAGD开发过程中预热阶段高效启动的重要手段。从油砂扩容机理、油砂扩容的增产增注机理、扩容与水力压裂的区别3个方面分析阐述了SAGD快速启动的技术机理,并回顾了国内外SAGD快速启动技术的发展历程。根据矿场实践,总结了SAGD快速启动技术"地质工程一体化设计、施工流程标准化、施工过程可视化"配套成果。通过储层物性及非均质性、地质力学参数及原位地应力条件对扩容启动过程的影响分析,提出了SAGD快速启动面临的技术挑战并指出发展方向。未来SAGD快速启动技术应持续攻关溶剂辅助扩容、边井辅助扩容、分段差异化扩容、脉冲式强化扩容等衍生技术,以进一步增强该技术的适应性,推动其纵深方向的发展。