碳酸鹽巖油藏稠油井筒降粘工藝技術(shù)研究.doc

1、摘 要碳酸鹽巖稠油油藏一般埋藏較深，油藏溫度達126，原油粘度一般均在3000mPa·s（50）以上.由于埋藏深、油藏溫度高,原油地層條件下，粘度較小,原油在地層條件下，能成功地流入井筒，而在井底向地面流動的過程中,由于溫度不斷降低，原油粘度不斷升高；同時壓力的降低，造成原油中的氣體、輕質(zhì)成分不斷分異，原油的粘度進一步增大，流動時產(chǎn)生的摩阻使得原油在地層能量下舉升到一定高度后無法流動到地面。本文通過國內(nèi)外井筒降粘工藝的調(diào)研,井筒的溫度場、壓力場和粘度沿井筒分布的研究,確定了最佳的井筒降粘深度點，開展了摻稀、化學降粘和電加熱等降粘工藝的優(yōu)化，針對不同的原油粘度配套了相關(guān)的井筒降粘工藝。

2、關(guān)鍵詞：碳酸鹽巖，稠油，降粘，舉升目 錄目 錄3第1章 前言11.1 研究的目的及意義11。2 研究內(nèi)容1第2章 稠油降粘工藝國內(nèi)外調(diào)研22.1 井筒化學降粘原理22。2 電加熱降粘原理2第3章 井筒能量平衡與井筒的流態(tài)特征33.1。 井筒中的能量平衡33。2 井筒的流態(tài)特征5第4章 井筒摻稀油降粘工藝計算64.1 摻稀油降原理與規(guī)律64。1.1 降粘原理64.1.2 降粘規(guī)律6第5章 結(jié)論7參考文獻8致 謝9第1章 前言1。1 研究的目的及意義最近幾年之內(nèi),碳酸鹽巖油藏勘探開發(fā)在國內(nèi)儲層勘探中取得了突破,成為我國陸地石油開發(fā)的主要上產(chǎn)陣地。在多數(shù)已經(jīng)探明的碳酸鹽巖油藏中,中至重質(zhì)原油占比例交

3、大.由于油藏埋藏深、成藏的多批次及碳酸鹽巖油藏的特殊性,造成油井原油物性差異變化大,相鄰油井的原油性質(zhì)即存在較大的差異，同一油井在不同的開采階段，原油性質(zhì)也會發(fā)生一定的變化，對采油工藝制定和實施提出了更高的要求.為適應稠油油藏的開發(fā)要求,先后形成了許多稠油開采工藝技術(shù)系列,如摻稀自噴、摻稀機械采油工藝、電熱桿降粘工藝和水力噴射泵降粘舉升工藝、化學降粘輔助舉升工藝等.隨著稠油井開井數(shù)的不斷增加，對各種稠油采油工藝的配套和優(yōu)選的要求日益迫切。通過稠油開采工藝室內(nèi)理論研究，將增加稠油開采工藝的適用性，提高工藝的針對性，有效實現(xiàn)稠油油藏的高效開發(fā)，實現(xiàn)開發(fā)經(jīng)濟效益的最大化。1.2 研究內(nèi)容通過國內(nèi)外稠

4、油井筒降粘工藝的調(diào)研，結(jié)合稠油采油工藝現(xiàn)狀,開展井筒降粘配套工藝技術(shù)研究，對目前降工藝進行優(yōu)化和完善，形成適合于稠油降粘的稠油開采工藝技術(shù)系列。1）稠油降粘工藝國內(nèi)外調(diào)研開展國內(nèi)外稠油降粘工藝技術(shù)調(diào)研，了解國內(nèi)外稠油降粘工藝的研究的新進展.2）原油組分及原油物性分析對稠油開展組分及原油物性分析，開展原油粘溫關(guān)系、流變性及原油含水對粘度變化規(guī)律研究，確定最佳的原油降粘溫度、不同含水率下的降粘方式及最佳的井筒降粘深度。3）井筒傳熱與流動規(guī)律計算開展井筒傳熱方面的研究,建立井筒流態(tài)特征研究,確定電加熱降粘、摻稀油降粘的方式及降粘工藝參數(shù).4)不同降粘工藝的分析與評價結(jié)合原油流變性、井筒溫度場、壓力場

5、研究結(jié)果,結(jié)合不同降粘工藝的模擬研究結(jié)果，對井筒降粘工藝進行分析評價，并對工藝進行完善和配套。第2章 稠油降粘工藝國內(nèi)外調(diào)研目前國內(nèi)外在稠油開采過程中常用的井筒降粘工藝主要有：摻化學劑乳化降粘工藝、電加熱降粘工藝及摻稀油降粘工藝。2.1 井筒化學降粘原理井筒化學降粘技術(shù)是通過向井筒流體加入化學藥劑，使流體粘度降低的稠油開采技術(shù)。其作用原理是:在井筒流體中加入一定量的水溶性表面活性劑溶液，使原油以微小的油珠分散在活性水中，形成水包油乳狀液或水包油型粗分散體系，同時活性劑溶液在油管壁和抽油桿表面形成一層活性水膜,起到乳化降粘和潤濕降阻的作用.其主要的降粘機理如下:由于原油中含有天然乳化劑（膠質(zhì)、瀝

6、青質(zhì)等)，當原油含水后，易形成W/O型乳狀液，使原油粘度急驟增加.原油乳狀液的粘度可用Richarson公式表示: （21）式中，為乳狀液粘度；為外相粘度；為內(nèi)相所占體積分數(shù);為常數(shù)，取決于，當0。74時為7，0。74時為8。從式中可看出，對于W/O型乳狀液，由于乳狀液的粘度與油的粘度成正比，并隨含水率的增加而呈指數(shù)增加，所以含水原油乳狀液的粘度遠遠超過不含水原油的粘度；而O/W型乳狀液，由于乳狀液的粘度與水的粘度成正比，與原油含水率的增加成反比,而水在50的粘度僅為0.55mPa.s,遠遠低于原油的粘度，而且含水越高,原油乳狀液粘度越小。所以如果能設(shè)法將W/O型乳狀液轉(zhuǎn)變成O/W型乳狀液，則

7、乳狀液的粘度將大幅度降低。對于原油來說，含水小于25。98時形成穩(wěn)定的W/O型乳狀液，含水大于74。02時形成穩(wěn)定的O/W型乳狀液，在25.98%74。02范圍內(nèi)，屬于不穩(wěn)定區(qū)域，可形成W/O型，也可形成O/W型.但由于原油存在天然的W/O型乳化劑，所以一般形成W/O型單方面液，使原油粘度大幅度增加。乳化降粘就是添加一種表面活性劑或利用稠油中所含有的有機酸與堿反應，生成表面活性劑，其活性大于原油中天然乳化劑的活性，使W/O型乳狀液轉(zhuǎn)變成O/W型乳狀液，從而達到降粘的目的.2.2 電加熱降粘原理目前國內(nèi)外油田應用的電加熱采油方式主要有電熱桿加熱、電纜加熱、電熱油管加熱三種方式。其工作原理是通過對

8、井下電加熱工具供電，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，使井下電加熱工具發(fā)熱，提高井筒原油的溫度,利用稠油粘度的溫度敏感性，降低原油的粘度，提高原油的流動性,使油井恢復生產(chǎn)能力.圖2-2電加熱降粘工藝對溫度及粘度的影響一般而言,高粘原油的粘度對溫度更敏感，隨著溫度的升高，原油粘度呈明顯下降的趨勢.在通常的油藏加熱溫度范圍內(nèi)，溫度升高10，稠油的粘度下降50.另外,高粘原油的凝固過程是隨溫度降低,粘度增大，最后失去流動性的漸變過程，而一般原油在反常點以下呈突變過程，這表明高粘原油的加熱降粘效果比一般原油更顯著。在電加熱降粘技術(shù)采油設(shè)計中，關(guān)鍵是確定加熱深度和加熱功率及電加熱降粘技術(shù)對油井的適應性。電加熱選井時,應

9、選擇含水較低的井，發(fā)揮電加熱優(yōu)勢，提高加熱井的經(jīng)濟效益。第3章 井筒能量平衡與井筒的流態(tài)特征3。1. 井筒中的能量平衡油層產(chǎn)出的油氣混合物從井底上升時,歷經(jīng)散熱、脫氣及氣體膨脹、析蠟等過程，產(chǎn)液的粘度、密度和產(chǎn)出氣的體積、粘度等隨著產(chǎn)液在井筒的流動相應的發(fā)生變化，所以,有必要對產(chǎn)液在井筒的流動規(guī)律（即壓力和溫度的分布)進行精確計算。在井筒上截取dl長的微元，并坐標l的正方向向上,進行能量平衡的分析（如圖31)。假設(shè)脫氣及氣體膨脹做功與油氣的舉升相抵消，又假設(shè)析蠟放出的熱均勻分布于全井筒，并作為內(nèi)熱源，則可寫出能量平衡方程式:向地層散熱量舉升功析蠟放熱產(chǎn)液內(nèi)能的改變量 （3-1a）又可簡化為：

10、（31)圖3-1 井筒微元之能量平衡式中：為從油管中的流體至地層間單位管長的傳熱系數(shù)，W/(m·）,，也是傳熱系數(shù)，但針對1油管表面積而言，W/（·）；為油管中油氣混合物的溫度，;為井底原始地層溫度,;為地溫梯度，/m，通常,m=0。020.035/m;為從井底至井中某一深度的垂直距離;為通過油管的石油析蠟釋放出的溶解熱，作為內(nèi)熱源強度，對含蠟很高的原油,內(nèi)熱源作用不可忽略,W/m；為產(chǎn)出石油和伴生氣通過油管的質(zhì)量流率，Kg/s；為油氣混合物的舉升功，實際上可忽略不計；為稱為水當量,而相應為石油及伴生氣的比熱，J/(Kg·）。在忽略舉升功后，上式的解為： （3-2

11、)上式的邊界條件是，在井底，而 而， （3-2a）實際上，一般的原油中的含蠟量不超過30,析蠟的影響可忽略不計,得到: （32b）對于斜直井，井筒中產(chǎn)出的流體溫度分布仍按(3-2a）式計算，仍取垂直方向長度為自變量,但同樣垂直長度，傾斜的井筒散熱表面積要比垂直 的大，這可在傳熱系數(shù)上加以修正,即用代替，這里。同理，水平井的彎曲段可以把它分為若干個傾斜的直線段，分段按斜直井的方法計算溫度的變化。3。2 井筒的流態(tài)特征3.2.1 氣體的粘度（游離氣）氣體的粘度隨壓力和溫度變化： （3-29） （3-30) （331） （332） （3-35）式中，為氣體的相對（干空氣）密度；為氣體的絕對溫度,K.

12、3.2。2混合物的粘度（油、氣、水) （3-36） （337） （3-38） (339)式中,為天然氣壓縮因子；、為標準狀況下的壓力(MPa）、溫度（K）；、為計算段的平均壓力（MPa）、溫度（K)；為日產(chǎn)量,。在采用摻稀降粘工藝計算井筒流態(tài)特征時,先計算稠油與稀油混合時的混合物的粘度，再計算油、水混合物的粘度,計算油、氣、水三相流的粘度。一般當稠油和稀油的粘度指數(shù)接近時，混合油粘度符合下式。 （3-40）式中，分別為混合油、稀油及稠油在同一溫度的粘度，mPa·s；為稀油的質(zhì)量分數(shù)。第4章 井筒摻稀油降粘工藝計算摻稀工藝就是指通過油（套)管向井內(nèi)注入熱輕質(zhì)油,與井內(nèi)稠油混合,稀釋從地

13、層流入井筒的原油,使稠油粘度降低，從而實現(xiàn)稠油開采的目的。實施摻稀工藝的依據(jù)為：1）稠油在高溫下有較好的流動性,能夠與稀油很好的混合；2）稠油摻稀后能大幅度降低粘度，減小井筒流動阻力，緩解抽油設(shè)備的不適應性。室內(nèi)摻稀實驗結(jié)果表明，通過原油摻稀，稠油粘度能夠降低90以上;3)用相應管柱使稀油在井底與稠油混合,降低混合油粘度,并一定程度上降低了生產(chǎn)液的回壓，采取合理生產(chǎn)制度，使稠油能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。摻稀油降粘時,摻入稀油的比例、摻入溫度、混合效率等對降粘效果都有一定影響，摻入稀油的比例越高，溫度越高,混合時間越長，降粘效果越好?？紤]到舉升成本，應盡可能地減少稀釋比。4。1 摻稀油降原理與規(guī)律4。1

14、.1 降粘原理一般當稠油和稀油的粘度指數(shù)接近時，混合油粘度符合式（4-1)。 （4-1）式中，分別為混合油、稀油及稠油在同一溫度的粘度，mPa·s；為稀油的質(zhì)量分數(shù)。4。1.2 降粘規(guī)律（1） 輕油摻入稠油后可起到降粘降凝作用，但對于含蠟量和凝固點較低而膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高的高粘原油,其降凝降粘作用較差。（2） 所摻輕油的相對密度和粘度越小，降凝降粘效果也越好；摻入量越大，降凝降粘作用也越顯著。（3） 一般來說，稠油與輕油混合溫度越低，降粘效果越好。混合溫度應高于混合油的凝固點35,等于或低于混合油凝固點時，降粘效果反而變差。（4） 在低溫下?lián)饺胼p油后可改變稠油的流型，使其從屈服假塑

15、性體或塑性體轉(zhuǎn)變?yōu)榕ｎD流體。第5章 結(jié)論目前主要的機械采油工藝有螺桿采油、抽稠泵采油、電潛抽稠泵采油、管式泵采油和復合采油等工藝，從目前生產(chǎn)情況來看，自噴采油摻稀降粘效果好，但稀油資源有限，隨著稠油區(qū)的不斷探明將不能滿足需求.1)國內(nèi)外調(diào)研分析表明:化學降粘、電加熱是目前主要的井筒降粘工藝,同時也適用于塔河油田稠油油藏的開發(fā)。2）通過井筒流動與傳熱規(guī)律的研究，確定了不同降粘工藝參數(shù)的計算模型,為井筒降粘工藝設(shè)計提供了技術(shù)基礎(chǔ).3）不同降粘工藝的適應性分析表明，目前采取的井筒摻稀油降粘工藝可行，摻入深度、摻入比合理。對于自噴井，采用套管摻、油管采的方式更合理.對于含水45%的機抽井，應采用化學降

16、粘工藝進行井筒降粘。對于油田邊遠的單獨油井，電加熱可作為主要的降粘工藝.參考文獻1 張琪.采油工程原理與設(shè)計M。東營：中國石油大學出版社，20062 王景瑞。塔河油田碳酸鹽巖油藏井筒降粘工藝技術(shù)研究D，2007孫慧，張付生。稠油化學降粘研究進展J。精細與專用品化學，2005,13（23）：16-20。3 黃敏,李芳田，史足華.稠油降粘劑J.油田化學.2000,17(2)：137-139.4 羅玉合,孫艾茵，張文彪等.稠油出砂冷采技術(shù)研究J.內(nèi)蒙古石油化工，2008(2）:7375.5 范海濤,王秋霞,劉艷杰. 稠油冷采技術(shù)在勝利油田應用的可行性探討J。 特種油氣藏，2006，13(1）：8185.6 劉文章，唐養(yǎng)吾等。國際重質(zhì)原油開采論文選集(下)C。北京:石油工業(yè)出版社，198