注蒸汽热力采油1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,世界石油,自,20,世纪,70,年代以来，国际油价经历了几个剧烈波动的周期：,1.1973-1974,年，,第一次石油危机,时期，国际油价从,1972,年的,3,美元,/,桶，暴涨到,1974,年的,12,美元,/,桶，价格上涨了,3,倍。,2.1974-1978,年，世界原油价格基本保持稳定，一直运行在每桶,12.21-13.55,美元区间。经过通货膨胀调整后，国际油价出现小幅下跌。,3.1978-1980,年，,第二次石油危机,时期，,伊朗革命和两伊战争,导致原油价格上涨,1,倍，每桶价格从,1978,年的,14,美元上涨到,1981,年的,35,美元。,1,4.1981-1999,年，石油危机结束后，国际油价经历了一个较长时期的下跌周期，在,1986,年和,1988,年创出历史新低。,1990,年，,海湾战争,爆发，国际油价在,3,个月内从,14,美元,/,桶上涨到,40,美元,/,桶，但高油价持续时间不长。,1997,年,亚洲金融危机,后，国际油价延续了上个世纪,80,年代以来的跌势，在,1999,年创造出十几年以来的最低点，油价跌至每桶,10,美元。,5.1999-2008,年,7,月，随着世界经济的回暖，国际油价也开始逐步恢复。到,2001,年，国际油价重新回到,30,美元,/,桶，此后进入了又一个上涨周期。,2001,年,“,9.11,事件,”,后，国际油价曾出现小幅回调，但自,2003,年开始，国际油价以每年平均每桶,10,美元的涨幅递增，至,2007,年，油价年平均值已达到每桶,70,多美元。,2008,年,1,月,2,日，油价突破,100,美元大关后一路狂飙，仅用半年多时间就逼近每桶,150,美元。,6.2008,年,7,月至今，随着,美国次贷危机,愈演愈烈，世界主要国家经济普遍放缓甚至进入衰退，国际油价自,2008,年,7,月,11,日触顶每桶,147.27,美元后，油价一路走低，到,2008,年,12,月,19,日，跌破了,40,美元,/,桶的心理防线，跌幅超过,70%,。为了扭转油价颓势，石油输出国组织连续三个月宣布减产，而在,12,下旬宣布的日减产原油,220,万桶，也是该组织历史上最大幅度的单次减产。由于,中东局势,紧张，引发市场投资者对原油供应感到担忧，国际油价,12,月,29,日全面反弹，纽约、伦敦两地油价收于每桶,40,美元之上。但与,7,月,11,日创下的每桶,147.27,美元的历史最高纪录相比，国际油价在短短几个月的时间内下跌逾,73%,，为历史罕见。,2,1,、电容,C1,是个,1,万微法的电容，容量很大。它的电压表示国内油价。,2,、当国际油价上涨时，电容的电压（国内油价）则涨得非常快，因为它是通过二极管,D1,单向导通充电,的，这叫做与国际油价接轨。,3,、当国际油价（电源电压）下跌，低于国内油价（电容电压）时，二极管反向截止，电容,C1,只能通过一个,10M,的大电阻,R1,放电，电压下降很是,缓慢,，加之电容很大，放电有时间常数对于电路来说非常大，这时就很难与国际接轨了，,使国内油价长久保持“中国特色”。,中国的石油,3,20,0,5年中国石油,：,剩余探明可采储量：,25,亿吨，占世界,1.41%,，排名,12,；,原油产量：,1.8,亿吨，占世界,4.04%,，排名,5,；,原油消费量：,3.0,亿吨，占世界,7.29%,，排名,2,。,2003,年我国石油消费,2.526,亿吨，成为世界第二大石油消费国。,2006,年，中国石油的生产量为,1.8368,亿吨，然而石油进口量高达,1.388,亿吨，石油消费约,3.5,亿吨,；,2010,年达,4.07,亿吨,，,预测,2020,年石油缺口,2.5,亿吨，对外依存度超过,55%,。,4,中国海洋石油总公司,101,2007,年中国石油石化行业实现利润,5300,亿元，总人数,167.3,万人，人均（除税后）,14.7,万。全国国有企业实现利润,1.62,万亿元，石油石化工业占,1/3,。,2007,年中国企业集团纳税百强榜前五位分别是中石油,(1844,亿元,),、中石化,(1000,亿元,),、国家电网公司,(725,亿元,),、中移动,(486,亿元,),和中国建行,(355,亿元,),。,5,中石油已采出可采储量的,67%,，中石化已采出,74%,。,东部油田都已进入高含水和特高含水期。大庆油田在,5000,万吨连续稳产,27,年后，每年递减,100,万吨。,胜利,2500,万吨，辽河,1500,万吨，克拉玛依,1000,万吨。,中海石油,5000,万吨。,6,稳定和增加产量的措施：,寻找新的储量：西部和海上；,老油田提高采收率：化学驱、热力驱、混相驱、微生物采油、其它方法；,低渗油田的开发；,稠油油田的开发；,参与海外油田的开发：,2001,中石油海外产量,1600,万吨，原油分成,800,万吨。苏丹、委内瑞拉、哈萨克斯坦等。,7,主讲人：李明川,Mobile:,13589206920,Email:,iceupc,注蒸汽热力采油,8,绪论,一、是什么？,二、为什么？,三、怎么学？,定义,目的,方法,9,一、是什么？,定义,:,是以热力学和传热学的理论和方法为基础，以稠油和高凝油为主要开采对象，通过加热方式,(,注入蒸汽）来降低原油粘度，解除油层堵塞，改善地层渗流特性，从而提高原油采收率的开采技术。,依据,对象,方式,目的,效果,特点,:,知识面广、内容复杂、公式多。,10,必须具备的知识有油层物理、油气田开地质、流体力学、渗流力学、油气田开发工程、油藏工程、采油工程等相关知识。,必备知识,:,内涵,:,注蒸汽热力采油技术是一门综合性极强的复杂工程，包括油田地质、油田开发技术、采油工程和生产测试技术等不同门类的组合。,一、是什么？,11,二、为什么？,目的意义,:,1,、世界上稠油资源极其丰富，其地质储量远超过常规原油的储量。据美国能源部估计，全世界稠油的潜在储量是已探明常规原油地质储量（,4200,亿吨）的,6,倍（,15500,亿吨）。,2,、稠油分布十分广泛，主要集中在美国、加拿大、委内瑞拉和前苏联。,3,、我国的稠油主要分布在松辽盆地、渤海湾、准葛尔、南襄、二连等大中型油气盆地，全国稠油储量在,80,亿吨以上。,12,二、怎么学？,学习方法,:,讲授为主，结合油田实际例子。,主要内容,:,注蒸汽热力采油简介,油藏岩石和流体,能量、热效率,温度对相渗透率的影响,油、气、水,热损失,地面管线,井筒,动态预测,蒸汽吞吐,蒸汽驱,模型建立,物理模型与数学模型,13,第一章 注蒸汽热力采油简介,章节,第二章 油藏岩石与流体的热物理性质,第三章 注蒸汽系统热损失,第四章 蒸汽吞吐井动态预测,第五章 蒸汽驱产量预测,第六章 蒸汽驱物理模拟和数学模拟,14,第一章 注蒸汽热力采油简介,1 稠油（或重油）的概念,2 热力采油技术,3 注蒸汽热力采油机理,4 注蒸汽热力采油筛选标准,15,1 稠油（或重油）的概念,稠油（,Viscous oil,）：,在油层条件下，粘度大于,50,MPa,.s,或脱气粘度大于,100,MPa,.s,的原油。,重油（,Heavy oil,）：,是指原始油藏温度下，脱气油粘度为10010000,MPa,.s,或在15.6 及大气压条件下密度为0.9341.0,g/cm,3,(20100API)。,稠油是指粘度很大的原油，重油是指密度很高的原油。,一般情况下，粘度和密度成正比关系，即粘度越大密度越大，因此稠油和重油是指同一类原油。,16,1 稠油（或重油）的概念,国际稠油和沥青砂标准：,沥青砂（,Tar sand,）：,是指在原始油藏温度下脱气原油为大于10000,MPa.s,或在15.6及大气压条件下密度为大于1.0,g/cm,3,。,100,10000,粘度,常规原油,稠油,沥青砂,世界主要重油生产国重油及沥青砂资源量,17,1 稠油（或重油）的概念,我国稠油分类标准：,注：我们通常所说的稠油是指,I,类普通稠油,天然沥青,18,1 稠油（或重油）的概念,稠油的开发在技术开发上和管理上存在很大困：,开发上：,不能采用常规的开采方法（天然能量或人工注水）；,管理上：,资料录入监测分析到油藏动态和静态研究上存在很多困难。,世界各国稠油热采年产量,19,第一章 注蒸汽热力采油简介,1 稠油（或重油）的概念,2 热力采油技术,3 注蒸汽热力采油机理,4 注蒸汽热力采油筛选标准,20,2,热力,采油技术,原油粘度高是开采稠油的主要问题，因而降低原油粘度是开采稠油的主要手段，归结为两类：,.,稀释降粘，如溶剂吞吐或溶剂驱；,.,加热降粘，如加热流体吞吐，热流体驱；,热力采油发展历史,热力采油分类,21,一、,热力采油发展历史,据文献调研，早在,1931,年，在美国,德克斯加洲,一油田注蒸汽，揭开了热了采油的历史，但真正工业化应用是在,1960,年以后，才大规模发展起来，,70-80以后开始实施蒸汽吞吐转蒸汽驱,。,科研活动：,50年代：偏微分方程组,60年代：一维、二维蒸汽驱模型,70年代：三维高隐式蒸汽驱模型,国外：,22,1960,年委内瑞拉,Mene,Crande,油田,在进行蒸汽驱先导试验过程中，当试图释放地层压力把一口注汽井打开，意外地获得了,5.9,31.8m3/d,的产油量，这就是第一口蒸汽吞吐井。同年美国加利福尼亚州的,Yorba Linda,油田,也传出蒸汽吞吐获得成功的消息。,一、,热力采油发展历史,国外：,目前，全世界已探明的稠油储量近,1000,10,8,t,，注蒸汽年采油量在,2,10,8,t,以上。其中，在委内瑞拉,95,的产油量是用注蒸汽方法得到的。,23,国外：,1960,年,委内瑞拉,Mene,Grande,1960,年,荷兰,Schoone,beek,1960,年,美国,Yorba Linda,1964,年,加拿大,Cold Lake,一、,热力采油发展历史,加拿大、美国和中国,的注蒸汽采油技术和装备最为先进。,罗马尼亚,的火烧油层规模最大，技术最为先进。,24,一、,热力采油发展历史,国内：,1965,年在胜利油田、新疆、吉林等油田开辟了注蒸汽小型试验区，但由于注汽设备、井筒隔热设备等工艺不完善而告失败。,1978,年，辽河油田发现高生油田，组织了稠油攻关指挥部；,1980,1982,年，热力采油取得了较大发展，先后在北京石油勘探开发研究院、辽河、胜利、新疆组建了研究队伍。,25,一、,热力采油发展历史,国内：,“,六五,”,（,1980-1985,）：,吞吐工艺,“,七五,”,（,1985-1990,）：,以蒸汽驱为重点,“,八五,”,（,1990-1995,）：,以水平井稠油开采为重点,“,九五,”,（,1995-2000,）,：,吞吐转汽驱、电磁加热、火 烧油层（针对特超稠油）,26,二、,热力采油分类,根据,加热油藏的方式,和,能量来源,：,蒸汽吞吐：,在本井中完成注蒸汽、焖井和开井生产三过程的开采方式。,蒸汽驱：,按照一定的布井方式，在注汽井连续注入蒸汽，将地下原油加热并驱到生产井的开采方式。,火烧油层：,通过注入空气，使油层中的部分原油受热燃烧，加热并驱替原油到生产井的开采方式,电磁加热：,通过电磁激发器发出的电磁波对有限范围的原油加热，达到原油降粘，接触井底阻塞的目的。,热化学：,通过向油井中注入化学热剂，经过焖井以达到降低原油粘度的开采方式,27,二、,热力采油分类,1.,蒸汽吞吐,（,Huff and Puff,Steam Soak,Steam Stimulation Cycle Steam Injection,）,28,二、,热力采油分类,1.,蒸汽吞吐,（,Huff and Puff,Steam Soak,Steam Stimulation Cycle Steam Injection,）,注蒸汽和采油是在同一口井完成的。,一个周期包括三个过程：,特点：,1）注蒸汽（1,0,15,天）,提供能量,2）焖井 （,3,5,天）,释放能量,3）开井生产（至降到经济极限产量为止）,获取利润,从注蒸汽开始到油井不能正常生产为止，称为一个吞吐周期。,29,二、,热力采油分类,2.,蒸汽驱,（,Steam Drive Steam Flooding）,30,二、,热力采油分类,2.,蒸汽驱,（,Steam Drive Steam Flooding）,蒸汽驱是指按一定井网，在,注汽井,连续注汽，周围,生产井,以一定产量生产。,注入的蒸汽既是加热油层的能源，又是驱替原油的介质。,其过程大致可以分为三阶段,:,特点：,1）蒸汽驱启动阶段,受效不明显,原油产量低,;,2）蒸汽受效阶段,受效显著,产量可达高峰,;,3）蒸汽突破阶段,热效率降低,产量下降,31,二、,热力采油分类,2.,蒸汽驱,（,Steam Drive Steam Flooding）,生产井,注入井,井网：,32,二、,热力采油分类,蒸汽吞吐和蒸汽驱的关系,1.,蒸汽吞吐的缺陷,:,蒸汽吞吐作用于油层的有限范围,只能开采一定区域内的原油,井间存在大量的难以波及的区域,(,死油区,),。随着吞吐轮次和加热区含油饱和度的减少，采收率变差，其采收率一般为,10,30%,。,2.,转蒸汽驱的必要：,蒸汽吞吐以消耗油层弹性能量为条件，基于单井操作，受效范围受到限制；蒸汽驱即为地层提供了一定的能量补充，又能在多井间实现驱替作用，蒸汽驱采收率能达到,20,30%,。因此为提高注蒸汽热采效率，将蒸汽吞吐转为蒸汽驱。,33,二、,热力采油分类,蒸汽吞吐和蒸汽驱的关系,3.,两者联系：,蒸汽吞吐采出一定原油后，地层压力降低，能进一步发挥蒸汽的膨胀作用，为蒸汽驱做准备；,蒸汽吞吐属于衰竭式开采，能解除井附近的堵塞，为蒸汽驱创造有利的油藏条件；,蒸汽吞吐转化为蒸汽驱具备一定的条件和时机。,因此，对稠油油藏有计划的实施蒸汽吞吐向蒸汽驱的转化，可以有效的保持油藏的高产、稳产，提高原油采收率。,34,第一章 注蒸汽热力采油简介,1 稠油（或重油）的概念,2 热力采油技术,3 注蒸汽热力采油机理,4 注蒸汽热力采油筛选标准,35,3 注蒸汽热力采油机理,采油机理：,是指某种驱动能量作用下的原油驱替过程。,热力采油机理：,是指能够对驱替稠油过程产上有利作用的热效应，包括,加热降粘,、,蒸汽蒸馏,、,热膨胀,、,相对渗透率变化,、,乳化驱替,、,重力泻油,等效应。,一、加热降粘,随着,T,碳氢化合物活性,原油,36,可知：,时,流度,3 注蒸汽热力采油机理,改善原油的流动性,由,原油粘度在低温范围内变化大，而在高温范围变化很小。,粘温关系变化趋势为一幂指数形式，在对数坐标下呈直线形式。,原油粘度随温度是可逆的，所以当温度降低到原始值时，原油粘度也升高到原始值。,原油粘温关系曲线,37,二、蒸汽蒸馏,3 注蒸汽热力采油机理,随着,T,原油和水的汽化压力,当油层和水的,汽化压力等于油层当前压力时，原油中的轻质组分汽化为气相，产生蒸馏作用。对稠油开采的影响表现为：,流动阻力小(气相粘度低)。,稀释地层原油，降低原油粘度。,在具有一端封闭的孔隙中发生蒸馏作用，气相会迅速弹出来,进入到连通的孔隙中，在连通孔隙中与原油混合(掺和)，降低原油粘度,。,38,3 注蒸汽热力采油机理,同时，还和系统的压力有关，系统的压力越低，这蒸馏效果越明显。蒸汽吞吐作为一种脉冲式开采方式，注汽过程是非连续的，加上注汽过程中压力大，因此蒸馏作用相对较小。,蒸汽蒸馏多发生在蒸汽驱过程中,。,蒸汽的蒸馏是否存在与原油的性质有关。通常情况下，原油比重越小，可蒸馏组分越大，原油中可蒸组分有如下关系：,：,原油含蜡量,39,三、相对渗透率变化,3 注蒸汽热力采油机理,随着,T,岩石润湿性,亲油,亲水,弱亲水向强亲水转化,因为：,在油藏原始条件下，稠油中胶质、沥青质等极性分子吸附在油水界面和岩石表面，岩石趋于亲油状状态；当温度升高，极性物质逐渐解吸，岩石亲水性增加，更多的水膜吸附在孔隙上或占据较小的孔道，毛细管渗吸作用将盲端孔隙中的原油“剥蚀”下来，驱出小孔隙。从而降低残余油饱和度，增加油相渗透率。,40,随温度升高，束缚水饱和度增加。岩石湿润性向亲水方向变化。有利于把盲端孔隙中原油驱出来，同时油相渗透率增加、油相阻力降低。残余油饱和度降低，采收率增加。,3 注蒸汽热力采油机理,41,四、热膨胀,3 注蒸汽热力采油机理,当温度升高后，油藏中流体和岩石骨架产生膨胀，孔隙体积缩小，流体体积增加，维持原油生产的弹性能量增加，提供给原油的弹性能量增加。,原油膨胀程度取决于组分组成，通常轻质原油热膨胀系数大于重质原油。,五、乳化驱替,在蒸汽驱过程中，蒸汽腔内的蒸汽流速和比容较大，同时蒸汽腔前缘的蒸汽由于冷凝释放热量，产生扰动，发生乳化，形成水包油或油包水的乳状液体。,42,3 注蒸汽热力采油机理,乳状液体阻塞了非均质油层中的高渗透层，降低了冷凝区的指进现象，从而提高了蒸汽驱的波及体积。,六、重力泻油,由于蒸汽密度差异，在注蒸汽过程中，形成超覆现象，油层纵向上受热不均，油藏表现受热面积增加，油层的非驱替部分由于导热作用而受热，受热的原油在重力作用流到井底。,重力泻油作用主要发生在单层厚度较大的稠油油藏中。,43,第一章 注蒸汽热力采油简介,1 稠油（或重油）的概念,2 热力采油技术,3 注蒸汽热力采油机理,4 注蒸汽热力采油筛选标准,44,4,注蒸汽热力采油筛选标准,储量（有效厚度、孔隙度和含油饱和度）,原油粘度和密度,油层渗透率,油层深度,纯总比,油藏压力,气顶和底水、裂缝,考虑因素：,45,国外筛选标准：,4,注蒸汽热力采油筛选标准,46,我国筛选标准,4,注蒸汽热力采油筛选标准,胜利油田稠油蒸汽吞吐筛选标准,47,