稠油SAGD技术及其应用.ppt

稠油SAGD技术及其应用,稠油SAGD技术及其应用,一、超稠油蒸汽辅助重力泄油技术 二、水平井及复合井技术 三、改进的火烧油层技术,国外稠油开采新技术技术,一、超稠油蒸汽辅助重力泄油技术 二、水平井及复合井技术 三、改进的火烧油层技术,蒸汽辅助重力泄油（SAGD) 是以蒸汽作为热源，依靠沥青及凝析液的重力作用开采稠油。它可以通过两种方式来实现，一种方式是在靠近油层底部钻一对上下平行的水平井，另一种方式是在油层底部钻一口水平井，在其上方钻多口垂直井。蒸汽由上部的注入井注入油层，注入的蒸汽向上及侧面移动，加热降粘的原油在重力作用下流到生产井。随着原油的采出，蒸汽室逐渐扩大。,（方式一）,（方式二）,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,SAGD生产机理,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,以蒸汽做为热载体，加热降粘 利用重力作为驱动原油的主要动力,蒸汽室内泄油方式有两种： 首先是垂向泄油（即顶部泄油）：蒸汽垂直向上运动并加热顶部沥青，加热降粘的原油向下运动； 其次是侧向泄油（即斜面泄油）：蒸汽在向上运动的同时，热量也会向侧向传递，加热侧部，使蒸汽室逐渐向侧向发展。侧部流动呈斜面状，加热的沥青沿斜面依靠重力向下流动。,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,蒸汽室内的两种泄油方式： 侧向泄油（即斜面泄油）：在向下流动过程中随着温度下降，粘度逐渐增加，形成一个上薄下厚的流动剖面。 在整个蒸汽室的建立与扩展过程中，垂向泄油与斜面泄油相并存，两者作用的结果导致蒸汽室为“蘑菇状”剖面。,SAGD生产机理,SAGD过程的生产特征,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,利用重力作为驱动原油的主要动力 利用水平井可获得相当高的采油速度 加热原油不必驱动冷油而直接流入生产井 见效快 采收率高 累积油汽比高 除大面积页岩夹层外，对油藏非均质性不敏感,油层连续厚度20m （对于直井与水平井组合，油层连续厚度10m） 原油粘度10000mPa.s 水平渗透率200md 垂直/水平渗透率比值0.1 油藏埋深1000m 油层中不存在连续分布的页岩夹层,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)适用条件,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,SAGD的产油速度预测,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,对于斜面泄流，在作了如下假设之后，Butler等人推导出了计算沥青产量的公式，这些假设为： 油层均质且各向同性； 在蒸汽前缘处的热传递仅有导热； 蒸汽室压力保持恒定； 在前缘处原油饱和度从初始值到残余值是阶梯式下降的； 在前缘由于热传导形成的温度剖面不随时间发生变化（拟稳态）；,SAGD的产油速度预测,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,在斜面泄油条件下，水平井沥青产量的计算公式为： qo=2L(2Kog(Soi-Sor)hos/mos1/2 式中：q0采油速度，m3/s； L水平井段长度，m； K0原油有效渗透率（Ka），m2； a地层热扩散系数，m2/s； Soi初始含油饱和度，小数； Sor残余油饱和度，小数； h斜面高度；m； os，os在蒸汽温度下沥青密度和粘度，kg/m3，Pa.s； m粘性特征参数。,SAGD的产油速度预测,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,兴组为块状超稠油油藏 油层顶部埋深770800 m 油层发育，最大油层厚度103.5 m，平均46.8 m 平面上大于40 m的厚油层连片稳定分布 平均孔隙度26.6% 平均渗透率为1062103 m2 初始地层压力7.8 Mpa 初始油层温度38 初始含油饱和度6570% 20下的原油密度为0.99741.003 g/cm2 50时脱气原油粘度为80000160000 mPas,杜84块兴VI组原油粘温关系曲线,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,残余油饱和度与温度的关系曲线,不同蒸汽温度下重力泄油速度计算,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,油藏数值模拟预测结果,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,SAGD的主要影响因素,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,由于SAGD过程是以流体的重力作用作为动力，因此，油层厚度越大，重力作用越明显，反之，若油层厚度太小，不但重力作用小，而且由于到上下围岩的热损失增大，还会降低油汽比。另外，在井距一定的情况下，沥青产量与油层厚度的平方根近似成比例。根据筛选评价研究，SAGD要获得好的开采效果，油层厚度须大于20m。,油层厚度,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,渗透率影响蒸汽前缘推进速度和原油日产量 垂向渗透率Kv主要影响蒸汽上升速度，因此在厚度大、渗透率低的油藏中更加重要 水平渗透率Kh主要影响蒸汽室的侧向扩展，因此在厚度较小的油藏中，且井对间距离又较大的情况下更加重要 在数值模拟中，准确地描述渗透率的分布对SAGD过程的模拟是非常重要的,SAGD的主要影响因素,油层渗透率,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,SAGD过程中沥青产量由蒸汽室的扩展速度及蒸汽驱扫带内沥青含量的变化决定 沥青含量的变化取决于孔隙度、初始含油饱和度及残余油饱和度，这样就应该从可靠的岩心及测井数据中获得尽可能合理的孔隙度和含油饱和度数据 要选择相对渗透率曲线，来准确地反映三相（油、水、汽）系统中的残余油饱和度。如果没有足够准确的数据可供使用，那么还需要一些高温三相岩心驱替数据及生产后取心数据 应该注意到，在蒸汽室降压过程中，可能产生一个过热区，在这个区域内，束缚水能够汽化，因此还需要次临界水饱和度下的残余油饱和度数据,SAGD的主要影响因素,油层孔隙度与含油饱和度,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,由于SAGD生产机理的特殊性，原油粘度不是一个主要因素，根据加拿大UTF项目的经验，在初期预热的情况下，原油粘度高达500104mPa.s的沥青砂仍可得到经济有效的开发 但原油粘度随温度的变化关系将影响SAGD蒸汽前缘沥青的泄流速度，因此也影响蒸汽前缘推进速度与产油速度,SAGD的主要影响因素,原油粘度,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,油藏深度主要有两个考虑：一是蒸汽最高注入压力，另一个是井筒热损失率。如果油藏太浅，注汽压力会受到限制。因此对于水平井注蒸汽开采，特别是蒸汽辅助重力泄油，注入压力不能超过油层破裂压力，这样，蒸汽的温度也不能提高。对于特稠油或超稠油，原油粘度仍然很高，导致原油流度低 ，开采效果变差 随着油层深度增加，井筒热损失增大，井底蒸汽干度降低，而且套管温度升高超过安全极限也会受到破坏。因此，对于SAGD开采，油藏深度最好小于1000m,SAGD的主要影响因素,油藏深度,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,在厚层块状砂体中常有零星分布的低渗透或非渗透薄夹层，这些薄夹层对蒸汽室的扩展必将产生影响。 页岩的影响是非常复杂的，在很大程度上取决于其三维分布情况，连续页岩会抑制蒸汽和沥青通过这些开口，对页岩上部的驱替造成严重影响。 然而如果夹层很小且在空间上广泛分布，也不会严重地阻止质量转换，实际上还会增加斜面数量有利于热传导。,SAGD的主要影响因素,薄夹层的影响,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,一般油藏都存在有底水。底水的存在会降低SAGD过程的原油采收率，但总的来说，影响并不大。这是因为在SAGD生产过程中，蒸汽压力是稳定的，且水平井采油的生产压差很小，不会引起大的水锥，油水界面基本保持稳定。,SAGD的主要影响因素,底水的影响,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)影响因素,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,0.000,1000,2000,3000,时间(d),0.0,10,20,累积采油(104t),80%,70%,50%,30%,蒸汽干度是影响SAGD的重 要因素，蒸汽室能否形成并 扩展主要取决于蒸汽干度 蒸汽干度必须大于70，蒸 汽辅助重力泄油才能获得好 的开发效果,蒸汽干度,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)影响因素,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,蒸汽干度,不同干度下蒸汽室的扩展情况,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)影响因素,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,生产井排液速度,排液太大: 蒸汽被产出,最佳排液：界面在井筒正上方,排液太小：液体聚集并冷却,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)影响因素,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,生产井排液速度与注汽速度 之比(采注比)必须大于1.2， 最好达到1.5,生产井排液速度,该技术已经在加拿大、委内瑞拉等国得到商业化应用，已成为开发超稠油油藏的一项主要技术，目前正向特稠油及已开发普通稠油发展 在加拿大目前有10多个先导试验区；7个商业化开发油田，包括三个直井注汽、水平井采油的油田 目前的总生产井数(井对)超过100，原油产量超过5000t/d。预计 SAGD 的总产量在2010年达到日产10万吨以上,应用实例,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,加拿大重力泄油先导试验和商业化项目,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,Northstar公司: 单井产量超过100 t/d AEC公司: 单井产量130t/d，已建成3000t/d生产能力； 计划16000 t/d（包括底水稠油油藏） Petro-Canada: 已开始 5000 t/d 产能的建设 Jacos: 先导试验项目，单井日产 100 t/d Gulf: 先导试验 (顶水稠油油藏) Suncor: 2004 年达到 5500 t/d ， 2010 年达到46000 t/d PanCanadian: 2003 年达到 8000 to 10000 t/d CNRL: 2010 年达到 15,000 t/d OPTI Canada: 2004 年建成 5000 t/d 产能 合计： 2010 年计划超过 100,000 t/d， 预计采收率超过50%,Tangleflags 油田直井与水平井组合实例,位于加拿大Lloydminster重油区，埋深480-550m 油层厚度15-25m，并有5-10m底水和2-3m的气顶 水平渗透率20003000md，垂直与水平渗透率比值0.3-0.5 油层孔隙度0.33，含油饱和度80 脱气原油粘度20000-40000mPa.s（油层温度20oC） 地层压力约4.0MPa,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,Tangleflags 油田典型测井曲线,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,Tangleflags 油田井位图,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,垂直井与水平井的相对位置示意图,35m,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,垂直井与水平井组合开采效果,1988年开始，由3口垂直注汽井和两口水平井组成 初期以蒸汽吞吐和汽驱方式在注采井之间形成热连通 汽腔形成后进入重力泄油阶段，注汽压力稳定在约4.0 Mpa 高峰期单井油产量150200 t/d 高峰期油汽比0.40.5 平均单井产油量： 80100 t/d 平均油汽比0.330.35,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,垂直井与水平井组合开采效果,91年以后开始扩大开发规模 到目前该油藏共有水平生产井12口，平均水平段长度 400-600 m 垂直注汽井总井数为22口，1口水平注汽井 垂直注汽井的射孔段位于水平生产井之上 35 m 处 油田高峰日产油量约800 t/d，日注汽量约2500 t 最早的一口水平井的累积产量已达40万吨 油田中心区老井的累积采收率已达到60，累积油汽比0.33。预计最终采收率将达到6570,蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术,国外稠油开采新技术技术,一、超稠油蒸汽辅助重力泄油技术 二、水平井及复合井技术 三、改进的火烧油层技术,水平井、复杂井提高原油采收率技术,水平井与复合井技术在加拿大、美国及委内瑞拉稠油开发中得到了广泛的应用。 水平井的作用： 增加井筒与油藏之间的接触面积 增加生产能力和注入能力 减少水锥和气锥 控制油层出砂 连接垂直裂缝 改善波及系数,水平井与复合井技术,多分支水平井在委内瑞拉Orinoco重油带的应用,水平井与复合井技术,单支水平井,叠合双分支水平井,水平井与多分支井在委内瑞拉Orinoco重油带已得到大规模应用。通过泡沫油生产机理，利用水平井与多分支井开采稠油的优点： 增加油井产能 提高最终原油采收率 降低地面建设投资及开采成本,多分支水平井在委内瑞拉Orinoco重油带的应用,水平井与复合井技术,鱼骨状多分支井,鸭爪状多分支井,从两个平台所钻的多分支井,多分支水