过热蒸汽性质及其在稠油油藏吞吐开发中的应用——以哈萨克斯坦肯基亚克油田盐上稠油油藏为例

过热蒸汽与普通湿蒸汽相比,具有更高的热焓和更大的比容;采用过热蒸汽进行吞吐开发,不仅提高了井底的蒸汽干度、扩大了蒸汽波及体积;而且过热蒸汽的降黏作用、热膨胀、解堵作用、原油蒸馏率、驱油效率均高于普通湿蒸汽.肯基亚克油田盐上稠油油藏采用直流注汽锅炉与蒸汽再加热装置进行了现场过热蒸汽吞吐试验,试验获得了较好的开发效果,对比盐上稠油油藏普通蒸汽与过热蒸汽的吞吐效果,后者的增产效果显著.     

井下裂解提高稠油油藏蒸汽吞吐采收率

开展了井下裂解就地改质稠油,提高稠油油藏蒸汽吞吐采收率的室内模拟实验和矿场应用试验。研究表明,油藏矿物可催化稠油水热裂解反应,其中黏土矿物的催化效果优于其他矿物,可使稠油黏度降低30%以上,黏土矿物含量越高,越有利于水热裂解反应;注入催化剂硫酸镍和供氢剂四氢萘溶液段塞后,蒸汽吞吐最终采收率大幅度提高,比单纯蒸汽吞吐提高8.8%,产出油降黏率增加51.7%,饱和烃、芳香烃含量分别增加38.0 mg/g 和26.3 mg/g,胶质、沥青质含量分别降低41.9 mg/g 和41.1 mg/g. 矿场试验结果表明,井下裂解就地改质稠油技术可延长蒸汽吞吐周期生产时间、提高日产油量、提高油汽比和回采水率,较大程度地改善蒸汽吞吐开发效果。     

稠油油藏蒸汽蒸馏物理模拟实验

蒸汽蒸馏可以有效提高在稠油热采过程中的原油采收率,然而蒸汽蒸馏机理及其对原油性质的影响尚不明确。为此,设计三维物理实验模型,分别进行饱和蒸汽、过热10℃蒸汽和过热40℃蒸汽3组蒸汽蒸馏实验。结果表明:原油蒸汽蒸馏率受注入蒸汽的过热度影响很大,注入蒸汽的过热度越高,蒸汽蒸馏率就越高;过热40℃蒸汽、过热10℃蒸汽和饱和蒸汽的蒸汽蒸馏率分别为11.158%,10.903%和10.423%;蒸汽蒸馏率随蒸汽注入量的增大而增大,当蒸汽注入量达到一定值后,蒸汽蒸馏减弱,蒸汽蒸馏率不再上升。对比蒸馏前后原油的密度、粘度、组分、碳数分布和馏分组分的测试结果可知,蒸汽蒸馏先蒸馏碳数小的轻质组分,而后蒸馏较重的组分。蒸汽蒸馏使残余油密度和粘度增加,使饱和烃和胶质质量分数减小。残余油组分的碳数主要分布区域向右移动,改变了原油的组成。     

超临界蒸汽作用下特稠油的水热裂解特性实验

针对超临界蒸汽作用下特稠油的水热裂解特性及其反应动力学研究不够深入的问题,运用室内实验,进行了超临界蒸汽环境下不同温度、加入气体及不同水油比等因素对特稠油水热裂解的影响研究,并对超临界蒸汽或超临界多元热流体环境中特稠油的水热裂解反应动力学特性进行了对比分析。研究表明：在超临界蒸汽或超临界多元热流体作用下,特稠油发生明显的热裂解效应,表现为饱和烃含量大幅度增加,并释放出一定量气体,原油物性明显改善,同时也生成了焦炭类物质;加入气体时,会进一步加剧焦炭物质的转化,并抑制沥青质的分解,从而减缓了沥青质的热裂解速率,不利于稠油的水热裂解反应。该研究对于深入认识超临界蒸汽提高稠油油藏采收率的机理,并促进超临界蒸汽在深层稠油油藏热力采油中的应用与推广具有实践指导意义。     

稠油注蒸汽层内水热裂解降黏实验研究

在静态和动态条件下考察了油溶性有机铁盐类催化剂XAGD-2在200℃温度下催化孤东稠油水热裂解反应的效果.静态反应在高压釜中进行,加水量为稠油质量的30%,催化剂加量0.05%～0.8%,时间24小时.催化剂加量0.3%时,静态水热裂解稠油50℃黏度(原始值25.3 Pa·s)降低75.6%;H含量增大,C、O、N含量减少,S含量显著减少;与不加催化剂的实验结果相比,胶质、沥青质进一步减少,饱和烃、芳香烃进一步增多.在模拟蒸汽吞吐过程的饱和稠油填砂管水热裂解实验中,注汽后放置12小时回采,随吞吐轮次增加(1～5轮次),单轮次采收率由3.70%降至0.64%(总计9.43%),采出稠油降黏率由47.7%降至32.4%;蒸汽吞吐前先注入0.3 PV 10g/L的催化剂溶液(折合催化剂用量0.3%),单轮次采收率由第一轮次的8.50%降至第五轮次的0.66%(总计17.87%),第一轮次降黏率76.3%,第二轮次升至87.6%,逐渐降至第五轮次的74.4%.讨论了稠油改质、降黏、提高采收率的机理.     

超临界蒸汽开发特稠油提高采收率机理实验研究

超临界蒸汽技术可将油田采出污水作为燃料,且产生的超临界蒸汽具有更高的热晗值,采用该技术开发海上特稠油具有广阔前景,但目前超临界蒸汽开发特稠油的增产机理尚不明确。以渤海油田LD5-2N典型特稠油油藏为例,利用新建立的超临界蒸汽驱实验装置模拟超临界蒸汽开发稠油过程,开展了超临界蒸汽开发特稠油的增产机理研究,分析了超临界条件下原油物性及储层物性变化规律,研究发现:超临界蒸汽驱技术可大幅度提高采收率,其增产机理主要体现在蒸汽具有更高的热晗值可大幅度降低原油黏度,具有高溶解性可产生近似混相驱的效果,具有高扩散性更容易进入岩心微孔结构。超临界蒸汽驱的驱油效率提高率可达94%;超临界条件下特稠油中的沥青质与胶质组分会发生热裂解反应使原油黏度进一步降低30%左右;岩石会发生溶蚀可增大储层孔隙度和渗透率,渗透率的最大增加幅度可达21.7%。研究成果为海上特稠油油藏采用超临界蒸汽开发提供了理论依据。     

海上多元热流体吞吐提高采收率机理及油藏适应性研究

多元热流体吞吐热采作为海上稠油热采开发创新技术,已在渤海油田稠油开发中进行了先导性试验,但对其提高采收率机理及油藏适用范围的研究尚不够深入。通过理论分析、物理实验分析和数值模拟等方法,研究了热流体中各个组分的作用机理以及各组分之间的耦合作用,深入剖析了多元热流体提高采收率机理;同时,利用渤海油田稠油油藏的地层原油粘度、渗透率和非均质性等参数,对比研究了多元热流体吞吐和蒸汽吞吐的开发效果及各自的油藏适应条件。研究结果表明:多元热流体提高采收率机理与单纯蒸汽吞吐相比,增加了扩大热波及半径、提高地层能量及减少热损失等作用,但所携带热焓总量略有下降,因此,更适用于原油粘度相对不高、储层非均质性弱、油层较薄、天然能量较小的稠油油藏。     

国内首例井下水热裂解催化降粘开采稠油现场试验

介绍了国内首次井下催化降粘开采稠油的现场试验。试验结果表明:采用合适的水热裂解催化剂,配合适当的注入方式,在蒸汽吞吐的条件下,可以实现井下催化降粘开采稠油的目的。辽河油田稠油经处理后,采出稠油的粘度大大下降,油井产量增加;采出油的饱和烃、芳香烃含量增加,胶质、沥青质含量减少。本项研究的成功,为更有效地开发我国稠油油藏资源提供了一种新的开采技术。     

烟道气辅助蒸汽吞吐油藏适应性研究

稠油热采的开发效果不仅与热采方式有关,同时也与注入的热介质关系密切。利用油藏数值模拟方法对比了不同地层和注热参数条件下烟道气辅助蒸汽吞吐与纯蒸汽吞吐的开发效果,并对烟道气辅助蒸汽吞吐增产效果的影响因素进行了敏感性分析,总结出了烟道气与蒸汽混注吞吐的油藏条件。渤海某稠油油田矿场实践表明,烟道气辅助蒸汽吞吐可改善该油田稠油开发效果,其产能是常规开采产能的2～3倍。     

高温复合泡沫体系提高胜利油田稠油热采开发效果

地层非均质性使得稠油油藏注蒸汽多轮次吞吐开采后期开发效果变差.伴蒸汽注入氮气和泡沫剂可有效提高蒸汽的波及效率和驱替效率,改善稠油热采的开发效果.针对胜利油田稠油油藏特点,研制了一种新型高温复合泡沫剂FCY（该泡沫剂在310℃、气液比1：1条件下阻力因子达到20以上）,并研究了温度、矿化度、剩余油饱和度对其封堵效率的影响.FCY体系提高稠油油藏采收率实验表明：FCY泡沫剂可有效降低油水界面张力,提高注入蒸汽的驱替效率;伴蒸汽注入FCY体系可以提高稠油油藏采收率,降低含水率;氮气和泡沫剂合注为最佳注入方式.胜利油田现场应用证明,高温复合泡沫体系FCY可有效改善热采稠油油藏吞吐开发效果,封堵大孔道,防止汽窜.图8表1参10     

胜利油区稠油油藏注蒸汽热采后储层物性变化特征

将胜利油区稠油油藏在不同开发方式、不同开发阶段完钻的热采密闭取心井岩心分析资料,与邻近或相同沉积条件下的老取心井的岩心分析资料进行对比,探讨了碎屑岩稠油油藏储层参数经过注蒸汽热采后的变化特点、变化机理及其对开发效果的影响;总结了稠油注蒸汽热采与常规注水开采后的储层特性变化异同点,为稠油热采过程中制定改善储层渗流条件、提高油藏采收率的对策或措施提供了依据。     

边水稠油油藏蒸汽吞吐泡沫堵水研究与应用

蒸汽吞吐是开发稠油油藏一项重要的热采技术,然而由于边水侵入导致吞吐井含水率急剧增加,边水稠油油藏蒸汽吞吐井的开发效果受到严重影响。本文在蒸汽驱装置的基础上,设计了模拟边水稠油油藏进行蒸汽吞吐的实验装置,对氮气泡沫堵水技术进行了研究。通过一维双填砂管实验研究了该技术的影响因素和应用条件,实验结果表明：储层水侵程度、边水能量大小和原油黏度对该技术的效果有显著影响。注入时机越晚,堵水效果越明显;堵水效果会随着边水能量增强呈现先增加后减小的趋势;原油黏度越大水侵时间越早,堵水效果越差。通过一维双填砂管实验研究了该技术的注入方式,实验结果表明：最佳注入方式为氮气段塞+氮气泡沫段塞+蒸汽段塞。通过实验研究表明该技术更适用于蒸汽吞吐井周期吞吐含水率不小于80%的边水水侵油藏、储层边水能量中等和油藏条件下稠油黏度小于10 000 mPa·s。目标稠油油藏的水体倍数为5～10倍,油藏条件下原油黏度小于5 000 mPa·s,满足矿场试验的条件。根据研究结果在海上W油田P8H和P9H井进行了矿场试验,作业成功率100%,油井周期吞吐含水率平均降低22.5%,周期增油量平均提高4 914 m3。试验结果表明...     

深层稠油油藏高干度蒸汽驱物理模拟实验

胜利油田稠油资源丰富,大部分稠油油藏埋藏深、边底水活跃,油藏压力难以降低到5 MPa,矿场实施的常规蒸汽驱井底注汽干度为30%左右,提高采收率幅度不明显。为改善该类稠油油藏蒸汽驱开发效果,基于高干度注汽技术的发展,以孤岛油田中二北Ng5稠油油藏为原型,开展7 MPa压力条件下二维纵向蒸汽驱物理模拟实验,监测分析注汽干度分别为10%,30%,50%的蒸汽驱过程中蒸汽腔的形成和发育状况,研究注汽干度对深层稠油油藏蒸汽驱开发指标的影响规律。实验结果表明:注汽干度对深层稠油蒸汽驱开采效果影响明显,提高注汽干度,地下蒸汽腔形成时间缩短,蒸汽腔扩展距离变大,蒸汽驱结束时间变长,最终采收率明显提高;7 MPa油藏压力条件下,蒸汽驱的蒸汽干度至少应大于50%。井底注汽干度由30%提高到50%可增加胜利油田深层稠油油藏蒸汽驱有效动用储量1.32×108t。     

新疆浅层稠油油藏氮气辅助蒸汽吞吐提高采收率研究与应用

新疆浅层稠油油藏由于原油粘度高,埋藏浅,地层温度低,天然能量不足,油藏流体不具备流动性;注蒸汽热采,随吞吐轮次增加,递减加大,采油速度降低,存水率升高,油汽比下降,效果变差,开采难度加大。为提高稠油开发效果,通过稠油注氮气作用机理研究、物理模拟研究、注蒸汽加氮气吞吐数值模拟研究,确定油藏物性界限条件、氮气注入方式及合理的注采参数与时机。进行稠油注氮气提高开发效果试验取得成功,并首次将大规模工业化注氮应用于新疆九7＋8区齐古组浅层特超稠油油藏,开发效果显著。为改善稠油开采效果,提高吞吐阶段采收率,减缓稠油产量递减提供一条有效途径。     

FGW-1复合耐高温粘土稳定剂室内研究与应用

疏松砂岩稠油油藏在注蒸汽热采过程中，由于蒸汽冷凝水使粘土矿物含量高的地层发生水敏，从而影响了热采效果。研究并利用有机、无机粘土稳定剂复配得到ＦＧＷ－１耐高温粘土稳定剂，经耐温及稳定性实验表明，ＦＧＷ－１对岩心有明显的稳定作用，可使岩心由极强水敏变为弱水敏；ＦＧＷ－１耐温可达３００℃以上，满足注蒸汽条件下开采稠油的需要。ＦＧＷ－１现场应用效果显示：（１）提高了稠油油藏注汽开发效果，延长了注汽生产周期；（２）提高了稠油热采井防砂成功率，延长了防砂有效期；（３）提高了常规井的作业成功率，有效地保护了油层。     

河南稠油油藏氮气辅助蒸汽吞吐机理及氮气添加量优化研究

针对河南稠油油藏"浅、薄、稠、散"的地质特征,利用数值模拟技术对1～3m、3～5m和5～10m三种薄层稠油油藏实施氮气辅助蒸汽吞吐的开发效果进行研究。通过对不同厚度稠油油藏分别实施氮气辅助普通湿蒸汽、高温湿蒸汽和过热蒸汽的增油能力、节约蒸汽效果及油藏特征进行对比和分析,总结了氮气辅助蒸汽吞吐提高采收率的机理。研究结果表明,由于氮气自身的压缩性、膨胀性、小热容、低粘度等特点,蒸汽吞吐添加氮气后有利于保持地层压力,延长吞吐周期,改善了蒸汽的波及体积,增加了近井地带的洗油效率。     

FGW—1复合耐高温粘土稳定剂室内研究与应用

疏松砂岩稠油油藏在注蒸汽热采过程中，由于蒸汽冷凝水使粘放物含量高的地层发生水敏，从而影响了热采效果，研究了并利用有机，无机粘土稳定剂配得到ＦＧＷ－１耐高温粘土稳定剂，经耐温及稳定性实验表明，ＦＧＷ－１对岩心有明显的稳定作用，可使岩心由极强水敏变为弱水敏；ＦＧＷ－１耐温可达３００℃以上，满足注蒸汽条件下开采稠油的需要，ＦＧＷ－１现场应用效果显示：（１）提高了稠油油藏注汽开发效果，延长了汽生产周期；（     

海上特稠油超临界蒸汽驱物模数模一体化研究

针对超临界蒸汽驱开发技术的增产机理和效果预测缺乏定量研究的问题,运用物模数模一体化的方法,在增产机理实验数据的基础上,开展了超临界蒸汽驱增产机理的数值模拟等效表征研究,并分析了驱替过程中原油热裂解和岩石溶蚀作用分别引起的原油组分和储层渗透率变化规律。结果表明：特稠油在超临界蒸汽热裂解作用下黏度下降,约为原始值的26%,沥青质与胶质在一维驱替初期开始热裂解为轻、中质组分,并伴随焦炭沉积于产出端附近;岩石在超临界蒸汽溶蚀作用下渗透率最大增幅为22%,一维驱替过程中注入端附近温度在亚临界区与超临界点范围内,是溶蚀效应发生的主要区域;特稠油油藏超临界蒸汽驱开发较常规蒸汽驱开发可提高驱油效率达15.9个百分点。该研究为海上特稠油油藏超临界蒸汽开发可行性论证及方案设计提供了技术支持。     

稠油井下改质降黏开采中高效催化剂的应用

研究了采用油溶性催化剂XAGD-2催化改质胜利稠油过程中稠油黏度、组成和平均相对分子质量的变化.结果表明,由于该催化剂的分子结构中,过渡金属离子置于有机酸骨架上,使其具有油溶性,实现了均相催化,且稳定性良好、催化效率高、使用温度范围广;催化剂的合成方法简单、成本低廉.在反应温度200℃、反应时间24 h的条件下,XAGD-2及甲苯加人量分别为0.3%和0.1%(质量分数)时,可使胜利稠油降黏率达80%以上.稠油经催化改质处理后,其饱和烃、芳香烃质量分数增加,胶质和沥青质质量分数明显下降,从而使稠油的黏度降低,平均相对分子质量减小.胜利油田现场应用结果表明,XAGD-2可有效地改善热采稠油油藏吞吐开发效果,实现井下催化降黏,提高原油产量.     

过热蒸汽吞吐水平井加热半径及产能预测模型

以稠油油藏为研究对象,针对过热蒸汽区加热半径及吞吐产能计算问题,通过建立过热蒸汽区瞬时能量平衡方程,运用拉氏变换及逆变换求得过热蒸汽区加热半径解析解,同时结合考虑重力的产能公式,建立了完整的加热半径及产能预测模型。研究了过热蒸汽区外边界温度对加热半径的影响、不同周期过热蒸汽区半径变化规律、重力对产能的影响以及不同生产制度下的过热蒸汽热利用率。研究表明:过热蒸汽区外边界温度增加,加热半径减小;吞吐周期增加,加热半径增加。实例中,总产油量中的重力驱出油量所占比重较大,且随着定产量的增加,过热蒸汽热利用率增加。新模型对油藏选取合理注采参数以及分析加热区热损失规律具有一定的指导意义。