畢業設計-提高熱采水平井火驅開發效率的完井技術研究-文庫吧

【正文】 ..... 30 油田井網的綜合利用 ................................................................................. 32 水平井火燒油層技術的發展前景 ............................................................. 36 4 軟件編制 — 點火時間的確定 ......................................................................................... 38 西南石油大學本科畢業設計 （論文） ii 軟件程序界面 ....................................................................................................... 39 實例計算 ............................................................................................................... 40 5 結論與建議 ..................................................................................................................... 42 結論 ....................................................................................................................... 42 建議 ....................................................................................................................... 42 致 謝 ............................................................................................................................... 43 參考文獻 ............................................................................................................................. 44 提高熱采水平井火驅開發效率的完井技術研究 1 1 緒論 引言 稠油在世界油氣資源中占有較大的比 例。 據統計 ，世界稠油、 超稠油和天然瀝青的儲量約為 1000108t。 稠油資源豐富的國家有加拿大 、 委內瑞拉 、 美國 、 俄羅斯 、中國 、 印度尼西亞等 ， 其重油及瀝青砂資源約為 4000108～ 6000108m3（ 含 預測資源量 ） ， 稠油年產量高達 127108t 以上。 中國重油瀝青資源分布廣泛 ， 已在 12 個盆地發現了 70 多個重質油田 ， 預計中國重油瀝青資源量可達 300108t 以上。 因此 ， 稠油的開采具有很大的潛力 ， 而且隨著輕質油開采儲量的減少 ， 21 世紀開采稠油所占的比重將會不斷增大。 對于稠油油藏 ， 常規方法很難開采 ， 要采取一些特殊的工藝措施 ， 如熱力采油 、 化學方法采油、 生物采 油及一些組合方法等。 為此 ， 各國均有針對性地加強了稠油開采的技術研發 。 如何有效開采稠油 ， 使其成為可動用儲量 ， 是石油工業一直面臨 的問題。 稠油粘度雖高 ， 但對溫度極為 敏感 ， 每增加 10℃ ，粘度即下降約一半。 依國際通用的 ASTM 標準 ， 中國許多稠油油田的稠油粘溫曲線呈斜直線狀 ， 斜率幾 乎一樣。 這說明稠油對加熱降粘的規律性是一致的 ， 這 也是稠油熱采的主要機理。 熱力采油作為目前稠油開發的主要手段 ， 能夠有效升高油層溫度 ， 降低稠油粘度 ， 使稠油易于流動 ，從而將稠油采出。 火燒油層 技術 是最早用于開發稠油的熱力采油技術 [1]。 目前 ， 全世界已經有 100多個油田開展了較大規模工業性開采試驗 ， 其采收率一般可達 50%～ 80%。 我國從1958 年起 ， 先后在新疆 、 玉門 、 勝利 、 吉林和遼河等油田開展了火燒油層試 驗研究 。近年來 ， 隨著水平井技術的發展 ， 火燒油層技術研究呈現出新的發展趨勢 ，即應用水平井實施 重力輔助 泄油 的 火燒油層 新 技術。 該技術能夠把火燒油層技術中的高能量效率與水平井具有的高速采油能力和重力泄油過程具有的高采收率特性結合起來 ，并且能夠消除和減緩平面直井間火驅中存在的燃燒見效慢、 難于維持燃燒 、 氧氣突破過早 、嚴重出砂 、 井筒中采油泵氣鎖 、 腐蝕和結垢等生產問題 。 物模實驗表明 ， 采用這種新的火燒方法 ， 在蒸汽獲取采收率 25%的基礎上 ， 還可增加 40%采收率 。因此， 火燒油層技術是一種具有明顯技術優勢和潛力的熱力采油方法 ， 隨著 采油理論和技術的不斷深化 ，火燒油層技術將越來越受到重視， 火燒油層采油的應用前景 得到了普遍的認可。 西南石油大學本科畢業設計 （論文） 2 研究 目的及意義 火燒油層技術在實施 過程中 ， 因為其燃燒過程發生在油層內部 ， 進行過程量劃時有很大的局限性 ， 缺乏全面的認識 。 如井組面積大小與注氣速度不匹配 ， 燃燒溫度與原油性質不匹配 ，井網組合的不匹配等。另外， 油層燃燒產生的高溫 對井 壁、套管 及其井下 工具造成影響和破壞，注入的氧化性氣體對套管、水泥和工具的腐蝕 （燃燒時溫度和氣體含量變化如圖 所示 ） ， 在 高溫環境下 這種腐蝕將更加嚴重，還有 點火工藝的復雜性 。這些問題 都 關 系著火燒油層能否成功實施， 是 順利 實施火燒油層技術急需解決的問題。 圖 燃燒時的溫度和氣體含量變化 在運用火燒油層技術開 發的 過程中，油井完井 的方式和完井 質量的好壞直接影響到火燒油層技術 的實施、 儲層改造 、 后期采油過程中的安全及油井的使用壽命 。無論是注入井還是生產井，水平井相對直井而言擁有很多優勢，更容易提高火驅開發效率，因而本課題圍繞提高 水平井火驅開發效率的完井技術 展開。 對火燒油層技術 開發過程中 井筒周圍高溫、腐蝕情況 進行詳細調研，確定其對 火燒油層技術 完井管柱及配套工具的影響， 有針對 性的優選 完井技術 ，避免以上 諸多問題 保證 完井技術順利的實施，從而 提高 火燒油層技術的 開發 效率；并在此基礎之上， 從火燒油層 技術發展趨勢出發，提出火燒油層完井技術新需求 ，從而 進一步提高 采收率 。 因此， 對提高水平井火驅開發效率的完井技術研究是很有意義的。 提高熱采水平井火驅開發效率的完井技術研究 3 國內外研究現狀 我國從 1958 年起 ， 先后在新疆 、 玉門 、 勝利 、 吉林和遼河等油田開展了火燒油層試驗研究 ， 因受當時條件的限制 ， 火燒油層技術讓位于注蒸氣采油 ， 在我國的現場應用直到目前還為數不多 [2]。 但是 ， 室內研究一直沒有停止 ， 特別是在中國石油天然氣總公司石油勘探開發科學研究院熱力采 油研究所 ， 中科院化學所等單位 ， 80 年代以來不斷開展火燒油層的物理模擬 ， 化學模擬和數學模擬研究 ， 配置了一批研究設備和儀器 ， 開展了大量的室內試驗 ， 也進行了現場火燒可行性研究和施工設計與預測 。中國石油天然氣總公司石油勘探開發科學研究院熱力采油研究所還與羅馬尼亞開展了有關現場火燒工藝的交流合作研究項目 ， 現已取得了不少可喜的成果。 火燒油層采油法從本世紀 20 年代起 ， 至今已經經歷了 70 多年 。 在世界上 150160多個稠油和輕質油油藏上進行了現場試驗 ， 并取得了一定的成果 。 據資料統計 ， 1998年全世界共有 29 個火驅項目 ， 火 驅開發日產原油 4800t， 單井日產油 。 其中 ， 美國的 8 個火驅項目日產油 960t； 加拿大的 3 個項目日產油 1040t， 火驅產能規模占非蒸汽開采的 50%以上 ； 印度與羅馬尼亞各有 5 個火驅項目 ， 羅馬尼亞原油總產量中10%以上的產量是用該方法開采出的 。 現今全球范圍內還有 14 個大規模的工業性火燒油層項目正在進行之中。 傳統的火燒油層技術是基于直井 直井組合和常規的直井 水平井組合 之上發展演變而來的 ，這種直井 直井組合和常規的直井 水平井組合的開采方式具有諸多局限性，增大了火燒油層完井 技術的 難度 ，阻礙了 采收率的進一步 提高 。 近年來，隨著水平井技術的發展，火燒油層技術研究呈現出新的發展趨勢 ，即應用水平井實施 重力輔助 的 火燒油層技術，并由此衍生出了非常規的直井 水平井組合和水平井 水平井組合 的生產方式 。該技術把火燒油層技術中的高能量效率與水平井具有的高速采油能力和重力泄油過程具有的高采收率特性結合起來，采用水平井作為生產井，擴大了井眼與油層的接觸面積，提高了油層吸氣能力，加速了井筒到油藏的熱傳遞，降低了注氣強度和采油強度，移動原油不必經過冷油區，通過最短距離即可進入生產井，實現了稠油的就地升溫降粘和非混相空氣驅，極大地提高了 原油的采收率。 西南石油大學本科畢業設計 （論文） 4 技術路線 和 研究內容 技術路線 圖 技術路線圖 研究內容 （ 1） 收集國內外火燒油層技術 及其完井技術相關資料 ，了解國內外火燒油層技術的發展狀況 。 （ 2） 從國內外相關資料 中 掌握并 總結出 所需的 提高水平井火驅開發效率 完井技術的一些可行的方法。 （ 3） 根據 火燒油層 技術的發展 趨勢提出 完井新需求 。 （ 4） 翻譯 相關的 外文文獻。 （ 5） 完成畢業論文。 了解火燒油層技術的完井需求和各種完井方法 總結 并優選火燒油層的 完井 方法 根據火燒油層技術的發展提出完井新需求 調研國內外關于火燒油層技術及其完井 方法的 相關資料 全面把握火燒油層技術的發展狀況 了解 直井 水平井 組合的火燒油層完井技術 了解 水平井 水平井組合的火燒油層完井技術 提高熱采水平井火驅開發效率的完井技術研究 5 取得成果 （ 1）通過文獻調研，對提高火驅開發效率的完井技術 進行了優選。 （ 2）針對火燒油層技術的發展趨勢，提出了火驅完井技術新需求。 （ 3）編寫了相關的程序。 西南石油大學本科畢業設計 （論文） 6 2 火燒油層技術 概述 火燒油層技術簡介 火燒油層 ， 國外又叫 “就地燃燒” （ InSitu Combustion） ， 它利用油層本身的部分燃燒裂化產物作為燃料 ， 利用外加的氧氣源和人為的加熱點火手段把油層點燃 ， 并維持不斷的燃燒 ， 燃燒生熱使溫度達到 1000℃ ， 從而實現復雜的多種驅動作用 。 火燒油層工藝作為熱力采油的一個重要的組成部分 ， 是提高采收率諸多方法的一種 頗具特色的工藝手段 ， 它的某些特征是任何單獨一種開采方法所不具備的 ， 它綜合了熱驅 、氣驅 、 混相驅和非混相驅的驅油機理 ， 可作為一次采油 ， 二次采油或三次采油 的開采方法。 如 表 所示，火燒油層技術采油 降粘作用 明顯 。 表 產出原油與原始地層原油粘 溫特性比較 溫 度 θ/176。C 地層原油粘度 μo1/(mPas) 產出原油粘度 μo2/(mPas) 35 15634 108 45 6194 43 50 3850 39 55 2928 34 65 1416 30 火燒油層采油和注蒸汽采油一樣 ， 都是通過加熱的方式 ， 降低原油的粘度 ， 使其變得更容易流動從而提高了原油的采收率 。 火燒油層的采收率常可達到 50%以上 ， 并且可以在比蒸汽驅采油更復雜 ， 更苛刻的地層條件下應用 ， 因而是對稠油和 剩余 油開采的一種具有誘惑力的熱采技術 。 但與注蒸汽相比火燒油層有著一些本質上的優勢 ： （ 1） 它所使用的注入 劑是 空氣到處都有 ， 而注蒸汽則需要大量的水 ， 水資源在某些地區可能嚴重匱乏 。 （ 2） 火燒油層燒掉的是原油中約 10%的重組分 ， 改善了剩余油的性質 。 （ 3） 火燒油層比注蒸汽有著更為廣泛的油藏適用條件 。 （ 4） 火燒油層的熱量就地產生 ， 比 注蒸汽的熱能利用率要高 ， 并可節省地面和井筒隔熱措施的投資 。 火燒油層技術的 驅油機理 如圖 所示， 當用空氣作氧源 ， 向注入井注入熱空氣提高熱采水平井火驅開發效率的完井技術研究 7 把油層點燃時 ， 主要燃燒參數是焦炭的燃點 ； 控制注入氣溫略高于焦炭的燃點 ， 并依一定的通風強度不斷注入空氣 ， 會形成一個慢慢向前移動的燃燒前緣及一個有一定大小的燃燒區 ， 當確信油層已被點