蒸汽辅助重力泄油技术

汇报提纲
SAGD技术的提出背景 SAGD开采机理 SAGD布井方式 SAGD影响因素 SAGD对油藏适应性 SAGD过程阶段划分 SAGD产能预测 改进的蒸汽辅助重力驱技术（SAGP）
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
SAGD影响因素 SAGD影响因素
（1）原油粘温关系 原油粘度随温度的变化关系主要影响SAGD蒸汽前缘 青的泄流速度，从而影响蒸汽前缘推进速度和产油速 （2）油层热物性参数 地层热量的传递速度取决于蒸汽室与油层的温度差及 层的热力学参数 （3）油藏深度 油藏太浅，注汽压力受到限制，蒸汽最高注入压力不 超过地层破裂压力，油藏太深，井筒热损失增大，开 效果受到影响
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
SAGD技术的提出 SAGD技术的提出
5、对于地下原油粘度超过5×104mPa·s，甚至高达（10～20）×104m Pa·s的超稠油，沥青质、胶质含量很高，实际上在地下是固体状态，常 规直井注蒸汽加热范围受限制，采出热原油粘度有限，蒸汽吞吐开采技 术难于成功，蒸汽驱开采无望，急需找到一种新的高效转换开发方式 ； 6、70年代末，由加拿大石油工业专家R.M. Butler 提出了蒸汽辅助重力 泄油（Steam Assisted Gravity Draining，英文缩写SAGD）这一稠油 开采工艺 ； 7、SAGD技术将重力泄油和水平井结合，是近年来最成功的油藏工程理论 ； 8、蒸汽辅助重力泄油技术已被证明为商业上就地开采重油和沥青最有前景 和潜力的方法，对高质量厚油藏，SAGD技术采收率可达到地质储量的50% 以上，油汽比可达到0.25到0.4 。
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SAGD技术的提出 SAGD开采机理 SAGD布井方式 SAGD影响因素 SAGD对油藏适应性 SAGD过程阶段划分 SAGD产能预测 改进的蒸汽辅助重力驱技术（SAGP）
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
SAGD泄油机理 SAGD泄油机理
蒸汽室扩展过程中的纵剖面
1、蒸汽辅助重力泄油技术是根据注水 采盐原理提出的； 2、常规的蒸汽辅助重力泄油方式是在地 层中靠近油层底部布置两口水平井，上部 水平井注汽，下部水平井采油； 3、热蒸汽由上部的水平井注入，形成蒸 汽腔后，在热力作用下，稠油粘度大幅度 降低，产生流动性； 4、蒸汽和原油的密度差异，重力成为驱 动力，密度大的原油和液态水流入下部的 生产井采出；
2、降压生产 随着被加热原油和冷凝水的采出以及吞吐轮次的增加，油层压力下降， 个油层范围内压力降至均匀分布，蒸汽腔不断扩大，直至相互连通； 3、 SAGD 生产 布置在油层上部的油井转为注汽井，下部的水平井转为生产井，蒸汽向 及横向运动，蒸汽腔扩展包括垂向及横向两个方向，最终在油层中形成 个完整的、联通的蒸汽腔；
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
SAGD的适应性 SAGD的适应性
性质指标 油层深度（m） 连续油层厚度（m）
SAGD 筛 选 标 准
筛选标准 ＜1000 ＞15 ＞20 ＞0.50 ＞0.35 ＞0.7 50 ＞104
孔隙度（%） 水平渗透率（ μm 2 ） 垂向渗透率/水平渗透率 净总厚度比 含油饱和度（%） 地层温度下原油粘度（mPa.s）
30
随着蒸汽的不断注入， 蒸汽腔完全扩展，最后 蒸汽突破到水平井，含 水高达99％以上，SAGD 生产结束
260
2-12:30-3
25
250 240 230 220 210
20
200 190 180 170
15
160 150 140 130
10
120 110 100 90
5
0 0 5 10 15 20 25 30
1、稠油在世界油气资源中占有较大的比例，据统计，世界稠油、超 油和天然沥青的储量约为1000×108t ； 2、稠油资源相对丰富的国家有加拿大、委内瑞拉、美国、前苏联、中国、 印度尼西亚等 ，如何经济有效的开采稠油成为石油界的一个重大课题； 3、开采稠油最基本的方法是热力采油 ，常规的热力开采方法包括蒸汽 吐、蒸汽驱等技术； 4、实践经验表明，对于普通稠油，采用常规开采方式是成功的，而对于 地下原油粘度超过（1～5）×104mPa·s 的特稠油油藏，常规开采技术经 济效益变差；
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SAGD技术的提出背景 SAGD开采机理 SAGD布井方式 SAGD影响因素 SAGD对油藏适应性 SAGD过程阶段划分 SAGD产能预测 改进的蒸汽辅助重力驱技术（SAGP）
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
SAGD过程阶段划分 SAGD过程阶段划分
根据室内试验测得的温度场变化过程，将整个SAGD过程划分 为4个阶段 （1）吞吐预热阶
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SAGD技术的提出背景 SAGD开采机理 SAGD布井方式 SAGD影响因素 SAGD对油藏适应性 SAGD过程阶段划分 SAGD产能预测 改进的蒸汽辅助重力驱技术（SAGP）
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
SAGD布井方式 SAGD布井方式
SAGD的布井方式主要有：双水平井布井方式、直井水平生产井联合布 方式，另外，还有单井SAGD
蒸汽流向界面并冷凝
向蒸汽室持续注入蒸汽 原油和冷凝不断泄出
双水平井SAGD 机理示意图
蒸汽
油和冷 凝水
生产井
直井+双水平井SAGD 机理示意图
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
组合式热力开采 组合式热力开采
1、循环预热
油层顶部 蒸汽流到交 界面并凝结 蒸汽腔 受热 原油 边界 原油和 凝结水 泄流 水平生产 注汽井 井 油层底部 蒸汽腔到达油层顶部的形状
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
SAGD注采工艺参数 SAGD注采工艺参数
（4）生产井排液能力 生产井必须有足够的排液能力才能实现真正的重力泄 生产，排液能力太低会导致冷凝液在生产井上方聚 使注采井间的蒸汽带变为液相带，从而降低洗油能 排液能力太大降会使汽液界面进入生产井筒，降低泵 效以及热能利用率（采注比定为1.2-1.4） （5）水平井段长度 水平井筒存在摩擦阻力，当注入高干度蒸汽时，这种阻 力更大，且摩擦阻力会随着水平井段长度的增大而增 对于对于给定的井眼直径和注入井单位长度上的蒸汽需 求量，存在一个有效井筒长度，当超过这一长度时，压 力陡然增大，注采压差趋于零或负值，蒸汽室难于扩展 生产动态变差（300-400m）
注汽井
生产井
双水平SAGD
注汽井
生产井
直井水平井组合SAGD
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
SAGD布井方式 SAGD布井方式
单井SAGD（即SW-SAGD）：在同一双水平井口下入注汽、采油两套管 通过注汽管柱向水平井最顶端注汽，使蒸汽腔沿水平井逆向扩展 1、Joshi 和Threlkeld (1985) 通过实验研究了不同布 井方式对SAGD工艺的影响，结果表明，双水平井情 况下的采收率最高，效果最佳。 2、R.M. Butler 和Harald R. Liebe（1991）用三维柱 状模型实验的方法研究了不同类型生产井时垂直注入井 周围蒸汽腔的发展情况，结果表明，在相同原油和蒸汽 压力的情况下，水平生产井的采油速度大约是垂直生产 井的2～3倍 3、对于油层厚度在10-15m之间的薄油层，采用单井 SAGD可以获得较好的开采效果。
衰竭开采阶段
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SAGD技术的提出背景 SAGD开采机理 SAGD布井方式 SAGD影响因素 SAGD对油藏适应性 SAGD过程阶段划分 SAGD产能预测 改进的蒸汽辅助重力驱技术（SAGP）
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
SAGD注采工艺参数 SAGD注采工艺参数
（1）蒸汽干度 蒸汽干度是影响SAGD生产的重要因素，蒸汽室能否形 并逐渐扩展主要取决于蒸汽干度（>0.7） （2）注汽速 注汽速度对SAGD效果的影响主要表现在它对井底蒸汽 度的影响上，若保持井底蒸汽干度相同，则不同注汽速 下的SAGD生产效果变化不大（120-150方/天） （3）注汽压力 在没有超过油层破裂压力的情况下，维持较高的操作 力可以提高注汽温度，降低沥青粘度缩短开发时间， 可以抑制油层出砂
蒸汽辅助重力泄油（SAGD） 蒸汽辅助重力泄油（SAGD）
中国石油大学（北京） 2008年10月
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SAGD技术的提出 SAGD开采机理 SAGD布井方式 SAGD影响因素 SAGD对油藏适应性 SAGD过程阶段划分 SAGD产能预测 改进的蒸汽辅助重力驱技术（SAGP）
SAGD技术的提出
SAGD技术的提出 SAGD技术的提出
2-12:30-3
25
250 240 230 220 210
20
200 190 180 170
15
160 150 140 130
10
120 110 100 90
5
0 0 5 10 15 20 25 30
稳定泄油阶段温度场
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
SAGD过程阶段划分 SAGD过程阶段划分
35
(4)衰竭开采阶
35
30
2-11:15-5
250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50
吞吐预热阶段是在直井与 水平井共同吞吐几个周期 后，直井周围的蒸汽腔呈 椭球形，并向射孔段上方
25
20
15
10
超覆，吞吐预热的目的是 降低油层压力，提高注汽 能力，使注采井间形成热 联通
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)
SAGD注采工艺参数 SAGD注采工艺参数
（6）注采井距 增大注采井距可以降低注采过程种对汽液界面控制的要求， 模拟研究表明，无论是对高渗透油层，还是低渗透油层， 增大注采井距都可以提高开发效果（注采井距一般取5-10 m为宜）
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SAGD技术的提出背景 SAGD开采机理 SAGD布井方式 SAGD影响因素 SAGD对油藏适应性 SAGD过程阶段划分 SAGD产能预测 改进的蒸汽辅助重力驱技术（SAGP）