稠油开发技术综述201405

中国石油新疆油田稠油开发技术综述新疆油田公司工程技术研究院二零一四年五月中国石油中国石油稠油开发方式简介新疆油田稠油分类及开采历史新疆稠油开发概况及油藏特点新疆稠油主要开采技术稠油热采采油工艺目录中国石油是否打井开采：露天开采、打井开采打井开采：直井、定向井、水平井热采和冷采热采：注蒸汽热采和注空气火烧驱油技术注空气火烧驱油技术：高温火烧和低温火烧，直井火驱和水平井火驱注蒸汽热采：蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD等冷采：注水开采、螺杆泵冷采、VAPEX等一、稠油开发方式中国石油二、新疆油田稠油分类及开采历史新疆浅层稠油分类标准油藏类型主要含油岩性50℃原油粘度(mPa·s)20℃原油粘度(mPa·s)砂岩普通稠油70010000砂岩特稠油700～200010000～50000砂岩超稠油以砂岩为主200050000砂砾岩普通稠油70010000砂砾岩特稠油700～200010000～50000砂砾岩超稠油以砂砾岩为主200050000中国石油新疆稠油开采技术发展历程：新疆油田1958年在准噶尔盆地西北缘发现2个浅层稠油层，打井48口、由于油稠未能投入开发。1960年开展注蒸汽开采稠油室内模拟试验。1965年在黑油山埋深115～120m油藏进行吞吐试验，产出油119.6t。1967年继续在黑油山进行汽驱试验，产出油911t。1976年在六东2区埋深480m油藏进行中间性矿场试验，产出油26.2×104t。1960~1970年代开始了火烧油层的理论研究与试验工作，完成了6个井组的燃烧试验，点燃了18m~420m的油层，进行了湿式燃烧及火水结合的火驱试验；1980至1985年间，开展了吞吐工艺技术攻关。1983年初在风城2个区块开展特、超稠油单井吞吐试验。1983年11月在九区单井吞吐获工业油流。1984年在九区开始稠油注蒸汽吞吐开发。1986年稠油开采从科研走上生产，成立重油开发公司。二、新疆油田稠油分类及开采历史中国石油新疆稠油开采技术发展历程：1986至1990年间，开展了汽驱工艺技术攻关；1990年，九1区转入蒸汽驱开发试验。1991至1995年间，开展了水平井开采特、超稠油工艺技术攻关；1995年在风城重1井区打了第一口浅层斜直水平井。1996至2007年间，主要开展了完善、提高汽驱技术及水平井开采工艺技术方面的研究；其中1997年先后在九6区打了六口斜直水平井开发浅层超稠油资源。2004-2006年，开展了浅层直斜水平井开采技术研究，先后在六区和九8区开展试验。2007年以来，水平井技术广泛应用于稠油开采。2007-2013年，开展了浅层超稠油SAGD开采技术攻关。2007年底，启动了新疆油田SAGD开采工艺试验，先后建立了重32、重37先导试验区；2012-2013年连续两年SAGD技术规模化应用于产能建设，2013年建立了重45试验区。2009-2013年，开展了火驱开采工艺试验，在红浅1井区八道湾组油藏建了先导试验区。2011年，开展水平井火驱辅助重力泄油试验，在风城重18井区建立了先导试验区。二、新疆油田稠油分类及开采历史中国石油三、新疆稠油开发概况及油藏特点红山嘴油田克拉玛依油田百口泉油田风城油田三台油田新疆准噶尔盆地稠油资源分布图新疆油田稠油资源分布于准噶尔盆地西北缘和东部2大油区28个层块。截止2010年，基本落实稠油资源近10亿吨，累积探明稠油地质储量4.69亿吨,含油面积307.05km2。中国石油新疆稠油1984年开发，截至2011年，累积注汽31601.7×104t，累积产油6407.7×104t，累积油汽比0.2，采出程度21.8%。2011年稠油产量351.1×104t，采油速度1.19%，含水88.4％，阶段油汽比0.14。汽驱产量63.2×104t，占稠油产量的18.0％。2.011.632.849.060.9104.8143.7178.76.0194.320.9181.631.2170.837.8158.536.0149.042.3151.548.8139.475.2158.085.4187.187.6201.490.0211.983.9251.079.8271.989.6268.582.7286.682.6335.777.1323.477.55280.665.2277.962.1287.963.2050100150200250300350400450产油量（104t）19841986198819901992199419961998200020022004200620082010年份汽驱年产油量吞吐年产油量412351.新疆油田稠油产量构成图三、新疆稠油开发概况及油藏特点中国石油1）平面分布广、纵向上含油层系多主力油区分布在西北缘红山嘴—风城油田150km范围内，纵向上含油层系较多，分布在三叠系（T）侏罗系（J）和白垩系（K)。六-九区红浅1井区百重7井区克浅10井区风城油田四2区风城（魔鬼城）地貌三、新疆稠油开发概况及油藏特点中国石油2）埋藏浅、构造简单、油层薄、隔夹层比较发育新疆油田已开发稠油油藏埋深在70－700m之间、构造多为断层遮挡的单斜构造，地层倾角4º—12º，油层厚度在2-55m之间，层间和层内泥质和砂砾岩夹层比较发育，均属于中－薄互层状、构造控制的岩性油藏三、新疆稠油开发概况及油藏特点中国石油3）储层物性好、胶结疏松、易出砂新疆稠油油藏多数属于辫状河流相沉积，部分为洪积相，主要含油岩性为中-细砂岩，砂砾岩次之，欠压实，胶结疏松，易出砂。图2-22九7－九8区齐古组不同岩性物性分布图23282831.429.5201923814091567310717826572510510152025303540砂砾岩含砾砂岩粗砂岩中砂岩细砂岩粉砂岩泥质砂岩孔隙度（％）0100020003000400050006000渗透率（10－3um2）渗透率孔隙度九区岩性物性分布图三、新疆稠油开发概况及油藏特点中国石油4）原油具有“三高四低”，粘度变化大，粘温反应敏感的特点三高：原油粘度高：一般在1000mPa·s以上，最高可达5000000mPa·s以上酸值高：2.13—6.48mgKOH/g油胶质含量高：8.9%—34.7%四低：凝固点较低：-51℃—+6℃含蜡量低：0.77%—3.91%含硫量低：小于0.5%沥青质含量低：1.37%—5.67%三、新疆稠油开发概况及油藏特点中国石油5）地层压力低、油层温度低、溶解气量少，天然驱动能量弱地层压力多在1.2－7.5MPa之间，多数压力系数小于1；原始溶解气油比一般低于5m3/m3；油藏无活跃边底水，驱动能量弱；油层温度多在17.5℃－25℃之间，原油在地层温度下无流动性。三、新疆稠油开发概况及油藏特点中国石油地面工程钻井工程采油工程经济评价地质油藏工程1.加砂水泥固井2.地锚预应力完井3.储层暂堵保护1.热采井口2.注采两用泵3.井筒隔热技术4.防砂、排砂5、高温调堵单管注汽采油、小站计量接转、大站集中处理的模式。完整的评价体系与方法1.油藏描述与地质建模技术2.油藏工程研究及数值模拟技术3.不同类型稠油的开发经验开发方案研究取得的主要成果形成了完整的专业技术链形成了较为完整的地质油藏工程研究技术建立了现技术经济条件下的稠油注蒸汽开发筛选标准。建立了现技术经济条件下的稠油方案设计规范。形成了直井、水平井生产动态监测技术。三、新疆稠油开发概况及油藏特点中国石油蒸汽吞吐CSS：已成熟，η24%蒸汽驱PCSD：已成熟，η24%蒸汽辅助重力泄油SAGD：基本成熟常规火驱：基本成熟水平井火烧THAI：攻关阶段坑道开采：计划阶段，η15%新疆稠油开采方式蒸汽吞吐技术SAGD技术蒸汽驱技术三、新疆稠油开发概况及油藏特点中国石油稠油注蒸汽吞吐开发始于1984年，截止2010年底累积产油4831.8×104t，吞吐阶段采出程度22.2％。2010年吞吐产量279.8×104t，油汽比0.17正方形井网，70－100m井距。6.623.933.739.838.244.751.779.488.895.194.688.483.779.284.287.879.779.365.763.1010203040506070809010019901992199419961998200020022004200620082010年年产油（万吨）00.050.10.150.20.250.3年油汽比汽驱年产油量汽驱年油气比新疆稠油蒸汽驱开发曲线图1、蒸汽吞吐：四、新疆稠油主要开采技术中国石油汽驱开发始于1991年，截至2010年汽驱井组877个，汽驱动用储量5849.3×104t，累积产油1323.5×104t，蒸汽驱阶段采出程度22.6％，含水88.5％，累积油汽比0.15。2010年汽驱年产量63.1×104t。成功汽驱的油藏类型主要为砂岩普通稠油和特稠油，汽驱井网为反九点，井距多为70m。砂岩超稠油和砂砾岩特稠油正在进行攻关试验。新疆稠油蒸汽驱开发曲线图6.623.933.739.838.244.751.779.488.895.194.688.483.779.284.287.879.779.365.763.1010203040506070809010019901992199419961998200020022004200620082010年年产油（万吨）00.050.10.150.20.250.3年油汽比汽驱年产油量汽驱年油气比2、蒸汽驱四、新疆稠油主要开采技术中国石油案例大规模蒸汽驱开发：九1-九6区齐古组，累积汽驱面积13.7km2，汽驱动用储量约3700万t，汽驱采油井数1618口，汽驱采出程度23.6%，吞吐+汽驱采出程度44.96%。九2九1九3九4九5九6九8九7检230井区九浅41井区检391井区普通稠油特稠油超稠油九1—九6区齐古组汽驱井网图2、蒸汽驱四、新疆稠油主要开采技术中国石油3、水平井技术2011230261960305001000150020002500300012周期周期产油t水平井直井克浅109井区直井与水平井对比新疆稠油水平井开采始于1994年水平井规模开发始于2005年，应用水平井最浅垂深140m。2012年底完钻稠油水平井894口。普通稠油周期产油是直井的3-4倍。稠油单井日产油提高了1.8t，成为了新疆油田稠油开发的主体技术以蒸汽吞吐为主，井距60－100m，水平段长度130－350m。四、新疆稠油主要开采技术中国石油2008年开始试验SAGD开发技术，在风城油田先后开辟了两个先导试验区2012年进入规模化应用阶段目前120对SAGD水平井，已投产井对平均日产油30吨SAGD技术已成为开发风城超稠油的首选技术4、SAGD（蒸汽辅助重力泄油）四、新疆稠油主要开采技术中国石油稠油吞吐和汽驱后期的提高采收率技术，2009年在红浅1井区废弃油藏（采出程度在20－30％）开展了火驱开发试验，目前点火9口井，已见到效果。2013年拟建第二个火驱试验区。是新疆油田普通稠油吞吐和汽驱后期转换开发方式的首选技术。5、火驱红浅1井区火驱试验部署图四、新疆稠油主要开采技术中国石油直井采油工艺技术水平井采油工艺技术稠油井优化设计技术稠油采油工艺配套技术稠油动态监测工艺技术五、稠油热采采油工艺技术中国石油完井工艺加砂水泥固井，大于300m预应力射孔完井，以电缆传输射孔为主177.8mm油层套管14MPa井口，包括单管、双管热采井口。1、直井采油工艺技术五、稠油热采采油工艺技术中国石油生产井：73mm平式油管，73mm平式油管＋封隔器动态监测井：62×62mm或73×62mmN-80平式油管蒸汽驱注汽井：114×62mm隔热油管＋封隔器结构筛管泵柱塞Φ44抽油泵人工井底堵头喇叭口沉砂管23/8副管泻油器回音标7套管3/4抽油杆注采管柱114×62mm隔热油管耐热封隔器伸缩管喇叭口油层底部人工井底注汽井注汽管柱结构示意