辽河油田高凝油开采技术介绍

辽河油田高凝油开采技术介绍长城钻探稠油技术中心二零零八年十一月一、基本概况二、钻、完井工艺技术三、采油工艺技术四、注水工艺技术五、集输工艺技术辽河油田高凝油油藏属于辽河油田北部凹陷，位于沈阳市于洪区及新民市境内，即有沙三孔隙油藏，又有裂缝潜山油藏，1972年钻探发现。但当时的采油工艺技术无法将高凝油采出，直到1986年才投入全面开发。开发22年来，已建成国内最大的高凝油生产基地--即沈阳采油厂高凝油生产基地。一、基本概况沈阳油田各区块高凝油原油物性表区块层位密度t/m3含蜡%凝固点℃析蜡点℃油气比m3/t沥青+胶质%含硫%含盐%东胜堡潜山花岗岩潜山0.843641.724257604.970.208微量静北潜山灰岩潜山0.8445.146370299.460.066微量沈95块砂30.8451.294867306.710.054微量沈84-安12砂30.83936.14363507.14-微量安1潜山潜山0.853136.574967308.64-微量探明含油面积103.4Km2探明高凝油地质储量21140×104t可采储量为4916×104t已累计动用高凝油地质储量19432×l04t累计生产高凝油3193.57×l04t高凝油地质储量采出程度为17.68％高凝油开发以来，最高年产量达到240×l04t2006年，生产高凝油102.42×104t。截止2006年的基础数据一、基本概况二、钻、完井工艺技术三、采油工艺技术四、注水工艺技术五、集输工艺技术①丛式井钻井工艺技术②水平井钻井工艺技术③侧钻水平井钻井工艺技术④分支井钻井工艺技术二、钻、完井工艺技术•钻井工艺常规射孔完井对于沙三高凝油油藏均采用常规射孔完井，套管钢级一般为N-80，部分井采用J-55。多数井使用可溶性加重料的钻井液，比重不大于1.23~1.25，下φ177.8mm的油层套管。少量井采用φ177.8mm技术套管下到油层顶部封坍塌层，然后用φ152.4mm钻头，聚合物混气的钻井液，密度低于1.0，钻穿油层后，下入φ127mm尾管完井。采用液氮加气水泥浆固井，对潜山油藏中的边部注水井，则下φ177.8mm油层套管完井，主要是为了便于压裂投产和闭式热水循环采油工艺的实施。二、钻、完井工艺技术•完井工艺针对不用的油藏采用不同的完井工艺裸眼完井对潜山油藏，为防止钻井井漏，污染油层，少量井采用裸眼完井。在潜山油藏的侧钻水平井，部分采用裸眼完井。在潜山油藏的分支井，全部采用裸眼完井。二、钻、完井工艺技术•完井工艺筛管完井对潜山油藏，为防止钻井井漏，污染油层，也采用φ127mm筛管完井。高凝油藏的水平井，全部采用筛管完井。高凝油藏侧钻水平井，部分采用筛管完井。二、钻、完井工艺技术•完井工艺一、基本概况二、钻、完井工艺技术三、采油工艺技术四、注水工艺技术五、集输工艺技术三、采油工艺技术①井筒温场计算所谓井筒温场是指沿井筒的温度分布，针对高凝油的流变特点，在选择开采工艺及确定循环介质及其工作参数之前，要分析预测出该井各种情况下的井筒温场。即保证井筒温场最低温度高于原油凝固点，同时做到工艺经济效益最好。三、采油工艺技术解析法温场计算是利用传热学的基本原理导出数学模型：由上述数学模型，再针对闭式热水循环，开式水力活塞泵，电缆加热井的物理模型进行解析法求解，便可以计算出井筒温场。解析法井筒温场分析11212230().................................................(1)()()................................(2)()[(1)]...........(3)LLtLLLTLLLLWdKTdWdKtdTtdWdKTtdKTtmd三、采油工艺技术所谓有限元法是描述物理现象的一种数值方法。这里简要介绍通过有限元法计算出的闭式热液循环以及开式水力活塞泵两种方式采油时，井筒温场计算的结果。有限元法井筒温场计算：三、采油工艺技术同心管热液循环计算物理模型及结果：对于闭式热液循环采油井，隔热管下深４００～５００m，循环量３～５m3/h，进井温度80~90℃，出口温度60~70℃。Φ73mm隔热管Φ101.6mm隔热管Φ177.8mm套管封隔器三、采油工艺技术开式水力活塞泵计算物理模型及结果：对于沈一区开式水力泵采油井，隔热管下深600~800m，动力液5m3/h，进井温度95℃，出口温度可达61℃。沈二区开式水力泵采油井，隔热管下深400~500m，动力液3.5m3/h，进井温度85℃，出口温度可达58℃。Φ73mm隔热管Φ73mm光油管油层套管水力活塞泵封隔器油层段三、采油工艺技术②开式水力泵采油工艺技术水力泵采油是一种依靠液力传递能量的抽油系统，这种采油方式调参方便，可依靠液力起下泵，适应范围大，适用于深井、斜井、高含蜡和高凝固点、出砂油井。沈阳油田投入开发以来，水力泵采油工艺技术不断配套完善，不断创新，根据油田开发需要研制并配套了高扬程水力泵，水力喷射泵和四活塞超高扬程水力泵，同时，动力液分配净化，工况监测，测压，取样等方面的技术都有较大突破和创新，达到国内首创或先进水平。三、采油工艺技术Φ117.8mm套管Φ73mm油管顶部隔热管，下部光管热动力液进井井下水力泵封隔器开式水力活塞泵采油工艺管柱三、采油工艺技术同心管闭式热水循环采油工艺技术是沈阳油田高凝油开发初期所采用的一种主要工艺技术，其产量占当时全厂总产量的20.4%。后期由于含水上升，产液量增加，且费用较高，逐渐被其他采油方式所代替。③同心管闭式热水循环采油工艺技术三、采油工艺技术同心管热液循环抽油管柱加热管油管分流接头注入管伸缩管封隔器油层三、采油工艺技术电磁加热井筒采油技术是一种物理采油方法，能很好地解决生产油井在液体举升过程中的伴热问题。起到降低井筒中原油粘度或防止井筒结蜡，从而减小原油流动阻力，达到提高油井生产效率的目的。④电磁加热采油工艺技术三、采油工艺技术电磁加热采油工艺管柱电源控制系统穿电缆井口入井电缆接线器绝缘扶正器管柱绝缘装置生产管柱接触器油层油层三、采油工艺技术空心泵电缆加热能根据油井的实际情况来确定加热的深度，并且可以过泵进行泵下加热，解决了原油入泵难的问题，而且加热过程也是自动化控制，达到设定温度以后就可以停止加热。⑤空心泵电缆加热工艺技术三、采油工艺技术空心泵电缆加热工艺管柱控制柜套管油管空心杆空心泵加热电缆接触器油层油层三、采油工艺技术在高凝油开发中还发展应用了井下管外电热带伴热采油工艺技术，已取得了较好的开发效果。加热电缆的最大特点是可自动控制温度，当加热段上某点温度达到预定值后，该点处可自动断电，停止加热，但不影响别处继续加热。该工艺的优点是，地面与井下设备简单，生产管理方便。⑥管外伴热采油工艺技术三、采油工艺技术⑦常规采油大泵排液电潜泵采油螺杆泵采油一、基本概况二、钻、完井工艺技术三、采油工艺技术四、注水工艺技术五、集输工艺技术四、注水工艺技术沈阳油田注水开发面积达59Km2，大部分采用冷注工艺技术，已获得较好的开发效果。为防止高凝油油田注冷水开发可能对油层有冷伤害，降低注水波及系数和采出程度，根据不同的高凝油区块有不同的原油物性的特点，经严密的科学论证，总结出三套注水工艺方案，如下：四、注水工艺技术对于井深3000m左右的油藏，采用底部注水开发技术。对于原油析蜡点在50℃以下的中深砂岩油藏，采用冷注开发工艺。对于原油析蜡点在64℃左右的高凝油，采用低温隔热管热注技术。四、注水工艺技术鉴于沙三油藏具有粗孔细喉，潜山油藏裂缝发育不均匀的油层结构特征，因此，对注水水质要严加控制。按一般注水标准要求，注入水中所含固体颗粒的直径要小于孔隙直径的1/3，有关各区块的具体水质要求如下：注入水质标准断块裂缝宽度或孔隙直径（mm）注入水颗粒直径要求（μm）东胜堡潜山0.0517静安堡潜山0.027沙三0.0176四、注水工艺技术静北潜山，东胜堡潜山，由于采用边、底部注水，故用笼统注水管柱。沙三采用分层注水管柱，按二级三级考虑其结构为771可洗井注水封隔器+偏心配水器。注水管柱四、注水工艺技术沈95块油层温度68℃，原油凝固点67℃，两者温度非常接近，所以采用了层内注热水保持地层压力的方式。沈95块热注方案是在注水井中先注65℃的热水段塞，然后再转常温水。关于热水段注水量，是从经济效益出发，拟注1/3井距的孔隙半径，其理由是：a.注入半径为100m（井距为300m）的热水段塞，使近井50m半径处的油层被四倍其孔隙体积的热水扫过，再增加热水驱扫，残余油饱和度变化不大。b.注热水段塞后若按100m3/d配注量注入冷水，冷水前缘抵达注入井井底50m处约70~80天，这足以使冷水与沿程地层充分进行热交换而变成接近油层温度的热水。热注工艺一、基本概况二、钻、完井工艺技术三、采油工艺技术四、测试工艺技术五、集输工艺技术五、集输工艺技术沈阳油田集输系统已全部采用全密闭集输工艺技术，油井产出液和伴生气由计量站进行计量后密闭输送到联合站，再进行油气水的生产分离及预处理，伴生气经甘醇吸收或浅冷却净化后，由轻烃站回收液化气和轻质油、干气外输作燃料和原料气。分离出的原油经微正压稳定后，一部分进入动力液系统，大部分销售外输，污水经过处理，脱氧后全部回注，如此完成密闭集输全过程。全密闭集输工艺简介五、集输工艺技术集输系统采用了8项新技术油气集输全过程充分利用底层能量，提高井口生产压力，无泵集油，不增压集气供气。动力液系统采用了集中净化，泵对泵供液，定量分配的全密闭流程。地面输油管线采用自限式电热带伴热保温。气液处理过程采用微机进行数据采集、监控。供电系统采用一、电源环网运行。天然气采用热分离和气液制冷为主体的轻烃回收装置，高凝油采用微正压稳定装置。埋地高压热油管线采用了大曲率半径弹性铺设。埋地集油管线采用直流电解堵技术。五、集输工艺技术三相高效分离器的应用三相高效分离器最初是在沈一联应用的，应用前，沈一联是采用化学脱水、电脱水、沉降罐脱水集中方式组合成的复合脱水，不仅工艺复杂，设备多，而且当时电脱水不适合高凝油系统，因而脱水不稳定，且难于控制。因此采用了高效三相分离器。三相高效分离器主要包括预脱水器、扑雾器、水洗层、聚结板、分离器、油室、水室。五、集输工艺技术天然气浅冷净化装置技术应用由于装置运行不正常，净化后的干气露点常常在0℃以上（设计为-5℃）。这样干气一方面在冬季易造成管线冰堵，影响正常输气，另一方面由于干气中的轻质油因温度降低而积液于管线中造成浪费，且影响小站加热炉燃烧效率。针对针对这种情况，增设了浅冷装置，以便达到提高效率和回收轻质油的目的。装置的工作原理是：通过喷射甲醇防冻，预冷和氨冷，使水蒸气和轻油冷凝并分离，从而达到回收轻油和气净化的目的。五、集输工艺技术浅冷装置的特点：一是投资少、设备少、轻质油回收率高二是保证输气露点低于-5℃三是应用了氨制冷及甲醇喷射防冻新技术汇报完毕敬请各位领导、专家批评指正！