⽯油课堂稠油的开发⼯艺
由于稠油和稠油油藏本⾝的特点，决定了开发⼯艺不同于稀油油藏。到⽬前为⽌，稠油油藏主要采⽤热⼒开采，对油层加热的⽅式有两种：⼀是向油层中注⼊热流体，如热⽔、蒸汽等；⼆是油层内燃烧产⽣热量，称⽕烧油层⽅法。很多油⽥也试验向油层中注⼊⼆氧化碳、氮⽓等⽓体，以及化学溶剂等来开采稠油。
⼀、蒸汽吞吐采油
1、蒸汽吞吐采油原理
稠油蒸汽吞吐法⼜称周期性注汽或循环注蒸汽⽅法，是稠油开采中普遍采⽤的⽅法。就是将⼀定数量的⾼温⾼压湿饱和蒸汽注⼊油层，焖井数天，加热油层中的原油，然后开井回采。注⼊蒸汽的数量按⽔当量计算，通常注⼊蒸汽的⼲度越⾼，注汽效果越好。
蒸汽吞吐的增产机理主要有如下⼏⽅⾯：
（1）油层中原油加热后黏度⼤幅度降低，流动阻⼒⼤⼤减⼩；
（2）对于压⼒⾼的油层，油层的弹性能量在加热油层后充分释放出来，成为驱油能量；
（3）对于厚油层，热原油流向井底时，除油层压⼒驱动外，还受到重⼒驱动作⽤；
（4）原油采出过程中带⾛⼤量热量，冷油补充到压降的加热带；
（5）蒸汽吞吐过程中的油层解堵作⽤，在钻井完井、修井作业及采油过程中，⼊井流体及沥青胶质很容易堵塞油层，造成严重的油层伤害，蒸汽吞吐可起到油层解堵作⽤；
（6）⾼温下原油裂解，黏度降低；
（7）油层加热后，油⽔相对渗透率发⽣变化，增加了流向井底的油量。
2、蒸汽吞吐采油⽣产过程
蒸汽吞吐采油的⽣产过程可分为三个阶段：油井注汽、焖井和回采。
1）油井注汽
油井注蒸汽前要做好注汽设备、地⾯注汽管线、热采井⼝、油井内注汽管柱和注汽量计量等准备⼯作，然后按注汽设计要求进⾏注汽。注汽⼯艺参数主要有：注⼊压⼒、蒸汽⼲度、注汽速度、注汽强度和周期注汽量等。
2）焖井
完成设计注⼊量或满⾜开采技术参数要求后，停⽌注汽，关井，也称焖井。焖井时间⼀般为2～7d，⽬的是使注⼊近井地带油层的蒸汽尽可能扩散，扩⼤蒸汽带及蒸汽凝结带加热地层及原油的范围。
3）回采
在回采阶段，当油井压⼒较⾼时，能够⾃喷⽣产，⾃喷结束后进⾏机械采油；有些油井放喷压⼒较低，直接进⾏机械采油。随着开采时间的延长，油井产量逐渐减少，当产量降到经济极限产量或极限井⼝原油温度界限时，结束该周期⽣产。满⾜开采需要的井可进⾏下⼀周期蒸汽吞吐，进⾏再⼀次的油井注汽、焖井和回采等。
⼆、蒸汽驱采油
1、蒸汽驱采油原理
蒸汽驱采油是稠油油藏经过蒸汽吞吐开采以后为进⼀步提⾼原油采收率的热采阶段，由注汽井向油藏中注⼊符合设计要求的蒸汽，加热原油并将其驱向周围的⽣产井中，达到开采原油的⽬的。蒸汽驱采油的主要机理有：
（1）加热原油后黏度降低；
（2）蒸汽的蒸馏作⽤；
（3）蒸汽的驱动作⽤；
（4）热膨胀作⽤；
（5）重⼒的分离作⽤；
（6）乳状液驱替作⽤。
2、蒸汽驱采油⽣产过程
蒸汽驱采油的⽣产过程可分为⼆个阶段：注汽井注汽和⽣产井采油。
1）注汽井注汽
油井注蒸汽前要做好注汽设备、地⾯注汽管线、热采井⼝、油井内注汽管柱和注汽量计量等准备⼯作，选择适合长期注汽要求的设备和⼯具，然后按注汽设计要求进⾏注汽。注汽⼯艺参数主要有：注⼊压⼒、蒸汽⼲度、注汽速度、注汽强度和注汽量等。
2）⽣产井采油
在注汽⼀段时间以后，注蒸汽井周围的⽣产井就会受效，油层温度、压⼒和产液量等会发⽣变化，通常都会上升，有的井会⾃喷。油井受效后，由于井底温度和压⼒等的变化，会对套管、杆、管、泵和井下⼯具等产⽣不利的影响。
三、SAGD采油技术
1、SAGD采油原理
SAGD（Steam Assist Gravity Drainage，蒸汽辅助重⼒泄油）采油技术是开采超稠油的⼀项前沿技术，其理论⾸先是由加拿⼤Roger Butler博⼠1978年基于注⽔采盐的原理提出的。注⼊蒸汽将油层上部位稠油溶解，溶解后液态原油及凝结⽔借助重⼒作⽤向下流动，⽽密度相对较⼩的蒸汽上浮，这样可以通过对油层上部持续注汽，从油层的下部连续将⾼浓度液态稠油采出。⾼浓度液态稠油向下流动的动⼒就是⽔与液态稠油的密度差，这种注蒸汽热⼒开采稠油即为SAGD采油技术。
2、SAGD采油的⽣产过程
SAGD采油⽅法是利⽤⽔平井、浮⼒及蒸汽来有效地开采重油。⽔平⽣产井在接近油层底部、油⽔界⾯以上完井；蒸汽通过该井上⽅的第⼆⼝⽔平井或⼀系列直井注⼊，在⽣产井的上⽅形成蒸汽腔；蒸汽通过注⼊井持续注⼊，蒸汽由于浮⼒⽽上升，在蒸汽—油界⾯因传导热损失造成蒸汽凝结，凝结⽔及加热
的原油泄向⽣产井后采出。液体的泄出为蒸汽带的⽔平和垂直膨胀提供了空间，蒸汽腔内基本保持在恒定压⼒，由于没有施加压⼒梯度，流动完全是重⼒所致。
与常规蒸汽驱不同，SAGD具有如下特征：
（1）主要是利⽤重⼒作为驱动原油的动⼒；
（2）利⽤⽔平井并通过重⼒作⽤获得相当⾼的采油速度；
（3）加热原油不必驱动未接触原油（冷油）⽽直接流⼊⽣产井；
（4）采收率⾼；
（5）累积⽓油⽐⽐常规蒸汽驱⾼；
（6）除了油层含有⼤⾯积的页岩夹层外，对油藏⾮均质性不敏感。
SAGD采油技术被认为是近10年来所建⽴的最著名的油藏⼯程理论。由于世界稠油资源储量远远⼤于常规原油储量，因此，作为稠油尤其是特、超稠油开采的有效⽅法，SAGD技术在稠油⼤国加拿⼤及辽河
油⽥得到了⼴泛的研究和现场试验。⼤量的试验和理论研究也进⼀步证明：将⽔平井技术和蒸汽驱油技
术相结合的SAGD技术在稠油开采技术中具有重⼤意义。
四、⽕烧油层采油
世界上最早的⼀次⽕烧油层现场试验是1942年在美国俄克拉荷马州的伯特勒斯维尔油⽥进⾏的。1950年以后，据统计，美国已经开展了70多个⽕烧油层项⽬。另外还有苏联、荷兰、罗马尼亚、匈⽛利、德国、印度等40多个国家先后开展了⽕烧油层采油的相关⼯作。我国⾃1958年起，先后在新疆、⽟门、胜利、吉林和辽河等油⽥开展了⽕烧油层试验研究，取得了不同程度的效果和⼀些经验教训。
1、⽕烧油层采油基本原理
⽕烧驱油的主要原理是通过注⼊井将空⽓或者氧⽓注⼊地层中，通过⼈⼯点⽕的⽅法点燃油层，继续向油层注⼊空⽓，维持油层持续燃烧，燃烧带前⽅产⽣多重驱油机制，将受热的原油、蒸馏的轻质油、⽓和燃烧烟⽓⼀同驱向前⽅⽣产井，未被蒸馏的重质碳氢化合物——焦炭作为维持油层燃烧的燃料，使油层燃烧带不断蔓延扩⼤。⽕烧驱油与其他开采⽅法不同之处在于它是利⽤油层本⾝的部分裂解产物作燃料，不断燃烧⽣热，依靠热⼒和其他综合驱动⼒的作⽤，实现提⾼采收率的⽬的。因此，它⼜称地下（层内）燃烧、⽕驱开采法。⽕驱法的驱油效率是其他采油⽅法⽆法⽐拟的。实验室试验证明，已燃烧区的残余油饱和度⼏乎为零，采收率可达85%～90%；在已实施的现场⽕驱⽅案中，采收率也能达到50%～80%。另外，它的应⽤范围较⼴，在适当条件下，既可⽤于稠油油藏，⼜可⽤于轻质油藏，还可
⽤于注蒸汽或⽔驱后的油藏开采残余油。因此，它是⼀种适应性强，并能充分利⽤⽯油资源的开采技术。
2、⽕烧油层驱油机理
⽕烧油层驱油机理见图1-1。
图1-1 ⽕烧油层驱油机理⽰意图
（1）燃烧⽣成热可以加热原油，使其黏度降低，同时燃烧⽣成⼆氧化碳溶解于原油中也可以使原油黏度降低；
（2）原油的热膨胀可以增加原油在地层中的相对渗透率；
注入（3）原油的裂解和蒸馏；
（4）由注⽓井到⽣产井⽅向的溶解⽓（⼆氧化碳和氮⽓）驱；
（5）注⼊空⽓和⽣成的⼆氧化碳可以⼤幅度提⾼地层压⼒，增⼤驱油压⼒梯度，形成⽓体⾮混相驱的机理。
由于⽕驱所燃烧掉的原油组分通常是原油中开采价值最⼩的部分，⽽产出原油⽆论在物性还是品质⽅⾯都有利于举升、储运、对外销售。
这⼀点也正是⽕驱技术最具吸引⼒的地⽅。
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