稠油出砂冷采技术研究与实践

稠油出砂冷系是近年来从加拿大兴起的一项稠油开采新技术。河南油田１９９６年开始稠油出砂冷采技术调研、可行性分析、出砂冷采机理和配套工艺技术研究。 １９９７年 ６月进行现场先导试验,目前已扩大到七种类型单井矿场先导试验,建立了一个稠油出砂冷采试验区。试验典型井Ｇ４９０６,日产油量２０～５０ｔ,是常规开采和蒸汽吞吐的４～１０倍以上,开采成本比蒸汽吞吐降低４７％。出砂冷采工业化应用配套技术的完善和应用,将会使河南油田稠油探明资源利用程度由目前的５９％提高到９２％。     

稠油出砂冷采激励地层出砂技术

在大量分析研究的基础上确定了稠油出砂冷采成功与否的先决条件，即油层能否大量出砂形成蚯蚓洞网络。在此基础上进行了激励地层出砂技术研究。研究结果表明，大孔径射孔弹平均入口孔径为17．75mm，平均穿深为285．5mm，起爆率、穿孔率达到100％，杵堵率为0；优选出的稠油冷采活化剂具有降粘能力强、洗油率高的优点，在现场实施中取得了较好的效果；大孔径、深穿透、高孔密复合射孔激励地层出砂技术和稠油活化剂诱导地层出砂技术，都具有较好的激励地层出砂和增产效果。     

稠油出砂冷采技术研究综述

稠油将是21世纪的重要资源。动用稠油资源是缓解未来原油短缺的重要手段。经济、高效地开发稠油对我国具有重要的现实和战略意义。目前,我国稠油油藏主要采取注蒸汽等热采方式,但普遍面临着油层出砂、气窜和采油成本高的严峻挑战。而稠油出砂冷采技术通过大量出砂形成高渗流通道,并借助于泡沫油的作用等机理来开采稠油油藏,可以较好地解决热采中遇到的问题。国外矿场实践结果表明,出砂冷采可以降低开采成本、提高资源利用率。     

稠油出砂冷采人工神经网络预测技术

稠油出砂冷采是一项新的采油技术，现在正在推广应用之中，但其中的机理仍不十分清楚，对出砂冷采的产量预测仍是一个难题。人工神经网络（Artifcail Neural Network)是一种大规模的自学习、自组织非线性系统。它是基于人们对人体解剖学的研究，不是用规则显式地表达知识；也不是事先给出一定的规则、算法或者模式，然后计算机按照一定的程序进行操作；而是采用类似于人类神经元的基本处理单元（结点），考虑相互联接和作用，把通过样本训练得到的知识分散存储在整个网络中，网络能进行自我调整和学习，待学习结束，能针对数据输入给出要解决问题的答案，它是算法与结构的统一体。探讨了人工神经网络的一些基本理论，并且针对稠油出砂冷采的特点将其引入到预测体系中。作为理论的验证，此预测系统在油井中进行了实际的应用。实践表明，提出的评价方法是实用、有效的。由于编制了相应的应用软件，使预测工作实现了自动化、科学化。     

稠油出砂冷采特征及技术对策

从国外不同类型稠油油藏藏出砂冷采矿场实例出发，分析了出砂冷采的主要特征和影响因素，介绍了加拿大出砂冷采的技术对策，在此基础上结合河南油田稠油油藏特点，提出了应用出砂冷采技术扔一些设想。     

稠油出砂冷采技术在河南油田的应用

稠油出砂冷采是使油层大量出砂形成蚯蚓洞和形成稳定泡沫油而获得较高的原油产量,通过稠油出砂冷采领域的攻关研究,河南油田形成了普通稠油出砂冷采开采技术,成功地将稠油难采储量投入开发,第一口稠油出砂冷采先导试验井日产油量是常规试油产量的8倍以上,是蒸汽吴吐产量的4倍以上,开采成本比蒸汽吞吐降低47%,已成功地将出砂冷采技术应用于普通稠油低周期蒸汽吞吐井中,日产油提高1～3倍。     

稠油油藏出砂冷采技术实践

套保油田为普通稠油油藏,其开发的难点是常规冷采产能低、递减快,蒸汽吞吐开采注入压力过高破坏隔层导致底水上窜、注入压力过低不能保证注入蒸汽质量导致开采效果差。因此开展出砂冷采试验,经研究及现场试验形成了较完善的配套工艺技术,出砂冷采在套保油田白92块工业化应用,单井日产油达到10～30m^3／d,为常规冷采产量的10～20倍。     

地质因素对稠油出砂冷采的影响

在稠油出砂冷采机理和矿场实际资料深入研究的基础上,剖析关键性地质因素对出砂冷采的影响。阐述了稠油出砂冷采技术的主要适用条件,明确相应的开发技术策略。随着大量砂子的产出和泡沫油的形成,单井产量一般可达3～50t/d,是常规降压开采的数十倍至数百倍,采收率一般可达8%～15%.稠油出砂冷采技术最适用的油藏条件是:油层为疏松砂岩,砾石含量低;脱气原油粘度500～100000mPa·s;地层原油含气量10m3/t左右;油层压力大于2MPa;油层埋深200～1000m.边水和气顶的存在以及盖层厚度和夹层分布对稠油出砂冷采效果影响很大,在部署油井、确定射孔井段和排量时也应予以考虑。稠油出砂冷采技术对地层原油中含有溶解气的疏松砂岩稠油油藏具有广泛的适应性。     

稠油油藏出砂冷采渗流机理研究

为了研究稠油油藏出砂冷采的渗流机理，准确预测其开采动态，在对储层岩土和砂粒受力分析的基础上，建立了骨架砂剥离判断准则和可动砂启动判断准则；运用有效应力原理、质量守恒原理、虚位移原理和虚功等效原则，建立了稠油油藏出砂冷采三维四相多组分渗流数学模型和岩土单元平衡方程，并探讨其求解方法。该模型的建立对于正确认识和高效开发稠油油藏具有重要意义。     

稠油出砂冷采完井技术

冷采作为一种新的采油工艺，已成功地用于未胶结砂岩中的稠油开采。采用大孔径、深穿透、高密度射孔进行稠油出砂冷采时对射孔和射孔井段有特殊的要求，且要求平直的井身结构和大套管完井。     

稠油出砂冷采技术的适用条件

稠油油藏能否适宜出砂冷采,主要取决于油藏能否形成蚯蚓洞网和泡沫油,这与储层、原油及开采条件密切相关.国外研究成果和河南新庄油田的开采实践表明:泥质含量小于10%,少或无钙质胶结的疏松储层及粒径小于2 mm的半胶结砂岩储层可进行出砂冷采;压力在2.0～6.0 MPa,粘度为500～50 000 mPa·s,厚度大于5 m,溶解气含气在10 m³/t左右的油层也可考虑用此方法开采;另外,出砂冷采宜从油藏中心展开,尽量远离边水和气顶(>200 m).     

稠油出砂冷采对射孔技术的要求

稠油出砂冷采作为一种新的采油工艺可以成功地运用于胶结不好的砂岩油藏。采用大孔径、高孔密封孔技术对稠油出砂冷采是必须的，并且对射孔压力和射孔井段有一定特殊要求。     

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。     

含水率对稠油出砂冷采的影响

为了研究近井地带含水率对稠油出砂冷采的影响,在室内模拟了不同含水情况时,恒压下的油水产出规律。实验通过在恒压下将稠油和地层水同时注入人造岩心,研究了渗流机理和产液规律。实验结果表明,在同样的压差下,近井地带的含水率对最终采收率没有影响,这为油田开发方案的设计提供了重要的理论依据。     

套保稠油油藏出砂冷采实践与认识

套保油田为普通稠油油藏,开发过程中表现为:常规冷采产能低、递减快;蒸汽吞吐开采注入压力过高,破坏隔层,导致底水上窜;注入压力过低,不能保证开采效果.通过开展出砂冷采试验,形成了较完善的配套工艺技术,现场应用后收到了较好的效果,白92块单井日产油达到10～30 t,为常规冷采产量的10～20倍.     

稠油出砂冷采对射孔技术的要求

冷采被用作一种新的采油工艺可以成功地用于未胶结砂岩中的稠油。稠油出砂冷采井需采用大孔径、深穿透、高密度射孔技术，并且射孔要采用低于油层压力1～2MPa的负压射孔方式，射孔井段要远离边水和气顶，以防蚯蚓洞过早地延伸进入边水区域。     

河南油田薄层稠油出砂冷采可行性分析及矿场试验

稠油出砂冷采技术是国外近年来兴起的一种稠油开采新方法。该技术对各类疏松砂岩稠油油藏具有较广泛的适应性 ,它通过大量砂子的产出和泡沫油的形成 ,获得较高的原油产量 ,是降低稠油开采成本、提高资源利用率的重要开采方法。河南油田稠油油藏油层厚度薄 ,原油黏度高 ,储集层胶结疏松 ,约有 4 0 %的稠油资源无法通过常规开采或注蒸汽开采方式投入开发 ,而这部分稠油资源基本上适合出砂冷采技术的应用。该油田在开展广泛的技术调研和室内实验研究的基础上 ,在国内率先开展了稠油出砂冷采矿场先导试验 ,并取得了预期效果。第一口稠油出砂冷采先导试验井G4 90 6井油层厚度 9.4m ,脱气原油黏度为680 0mPa·s ,密度 0 .94 98g/cm3,实验过程中产出液含砂率高达 2 %～ 2 0 % ,呈泡沫状产出 ,泡沫油密度为0 .58g/cm3,日产油量一般为 2 0～ 30t,是同一油藏常规试油产量的 10倍以上 ,是蒸汽吞吐产量的 4倍以上。河南油田计划在将该技术投入工业性应用的同时 ,进一步拓宽开采试验领域。     

稠油出砂冷采特征及技术对策

从国外不同类型稠油油藏出砂冷采矿场实例出发，分析了出砂冷采的主要特征和影响因素，介绍了加拿大出砂冷系的技术对策，在此基础上结合河南油田稠油油藏特点，投出了应用出砂冷采技术的一些设想。     

边底水稠油油藏有限出砂冷采技术

针对稠油油藏防砂开采和出砂冷采存在的局限性,提出采用有限出砂冷采的开采方式开采稠油,介绍了稠油有限出砂冷采技术的原理及有限出砂冷采生产管柱主要参数的设计原则。以苏丹某区块油藏为研究实例,用三维可视化地质建模软件建立了该区块油藏的三维非均质地质模型,对该区块油藏进行了单井和全区块生产动态历史拟合及有限出砂冷采数值模拟研究,在数值模拟结果良好的基础上,选取新完钻的单井进行了有限出砂冷采矿场试验,在单井矿场试验成功的基础上,对全区块的生产井采用有限出砂冷采方式开发,并取得了很好的开发效果,该技术对国内类似油藏的开发具有一定借鉴意义。