稠油油藏過熱蒸汽吞吐開發技術和實踐（簡體書）

《稠油油藏過熱蒸汽吞吐開發技術與實踐》內容簡介：企業的發展離不開人才和技術，人才的培養離不開知識的積累。怎樣把分散在企業內部的知識顯形化，使它在企業內部傳承發展，并轉變成企業發展的強大動力。今天，中油阿克糾賓油氣公司的專家們為我們做出了表率。肯基亞克鹽上油田是哈薩克斯坦阿克糾賓州南部的一個稠油油田，油藏埋深淺，原油黏度大，地層水敏嚴重。在蘇聯時期，采用注蒸汽熱采開發技術，平均單井日產油只有1.1t，截至2005年，地質儲量采出程度僅為13%。在常規冷采和熱采效果不理想的情況下，如何有效開發鹽上稠油一直是困擾油田開發專家們的突出問題。
為了早日實現鹽上稠油油藏的高效開發，中油阿克糾賓公司的油田開發專家們就過熱蒸汽開發機理、過熱蒸汽裝置設計和參數優化、沿程熱力參數評價、產能預測方法等進行了多年研究，建立了一套稠油油藏注過熱蒸汽開發技術理論體系，研制出了一種新型稠油油藏熱采裝備。在過熱蒸汽開發機理方面，采用物理模擬方法，通過開展過熱蒸汽改善儲層滲流能力、原油水熱裂解及過熱蒸汽驅油機理實驗，系統分析并揭示了稠油油藏過熱蒸汽開采的機理；在過熱蒸汽裝置設計方面，設計了一種新型稠油熱采裝備，采用普通鍋爐軟化除氧水生產稠油熱采工藝所需要的過熱蒸汽的工藝技術，這是對國際動力工程領域公認技術難題的一次大膽突破；在沿程熱力參數評價方面，提出并建立了過熱蒸汽注入過程中沿井筒溫度、壓力參數計算新模型，以及到達井底蒸汽的實際狀態計算評價新方法；在過熱蒸汽吞吐產能預測方面，基于過熱蒸汽采油機理及儲層熱利用效果評價，建立了稠油油藏過熱蒸汽吞吐產能預測新模型。

《稠油油藏過熱蒸汽吞吐開發技術與實踐》是多年來過熱蒸汽科研成果和實踐經驗的總結與提煉。全書共分8章，從巖石及流體熱物理性質、過熱蒸汽熱采機理、過熱蒸汽裝置設計、沿程參數評價、儲層熱利用效果評價、產能預測方法、開發適應性條件及實際應用效果等方面，較為系統地總結了過熱蒸汽吞吐開發機理和評價方法。
《稠油油藏過熱蒸汽吞吐開發技術與實踐》由徐可強擔任主編。

第1章 緒論
1.1 稠油的特征及分類
1.1.1 稠油的主要特征
1.1.2 稠油油藏一般地質特征
1.1.3 稠油分類
1.2 熱力采油技術現狀
1.2.1 我國稠油熱采技術發展歷程
1.2.2 目前主要熱力采油技術
1.2.3 過熱蒸汽開采稠油技術
1.2.4 熱利用效果評價技術
1.3 過熱蒸汽基本概念
1.3.1 過熱蒸汽的產生過程
1.3.2 不同狀態下水的熱焓
1.3.3 過熱蒸汽的工業應用
1.4 小結
參考文獻

第2章 稠油油藏流體與巖石的熱物理性質
2.1 水蒸氣的熱物理特性
2.1.1 蒸汽的飽和溫度與壓力的關系
2.1.2 蒸汽的熱力學性質
2.1.3 蒸汽黏度
2.1.4 蒸汽的導熱系數
2.1.5 不同狀態蒸汽熱物性參數對比
2.2 原油的熱物理特性
2.2.1 原油的黏溫關系
2.2.2 含氣原油黏度的計算
2.2.3 含水原油黏度的計算
2.2.4 原油的比熱及導熱系數
2.3 油藏巖石的熱物理特性
2.3.1 巖石的導熱系數
2.3.2 巖石的熱容與比熱
2.3.3 油藏巖石的熱擴散系數
2.4 小結
參考文獻

第3章 稠油油藏過熱蒸汽開采機理
3.1 常規蒸汽熱力采油機理
3.1.1 高溫降黏作用
3.1.2 熱膨脹作用
3.1.3 蒸汽蒸餾作用
3.1.4 解堵作用
3.1.5 降低賈敏效應
3.1.6 提高蒸汽波及體積
3.1.7 混相驅作用
3.2 過熱蒸汽改善稠油油藏儲層滲流能力機理
3.2.1 儲層中常見的黏土礦物
3.2.2 儲層滲流能力改善實驗
3.2.3 儲層滲流能力改善機理
3.2.4 儲層滲流能力改善效果評價模型
3.3 稠油油藏過熱蒸汽水熱裂解反應降黏機理
3.3.1 水熱裂解反應機理
3.3.2 原油黏溫特征模型
3.4 過熱蒸汽的驅油機理
3.4.1 常規稠油的驅油效率
3.4.2 巖石表面潤濕性的影響
3.4.3 過熱蒸汽提高驅油效率的機理
3.5 小結
參考文獻

第4章 產生過熱蒸汽的裝置及工藝參數優化
4.1 過熱蒸汽產生裝置概述
4.2 蒸汽發生器的結構
4.2.1 輻射段
4.2.2 對流段
4.2.3 余熱回收系統
4.2.4 燃燒器
4.2.5 通風系統
4.3 蒸汽發生器的主要技術指標
4.3.1 熱負荷(額定熱功率)
4.3.2 爐膛容積熱負荷
4.3.3 輻射表面熱負荷
4.3.4 對流表面熱負荷
4.3.5 熱效率
4.3.6 爐膛出口煙氣溫度
4.3.7 管內工質質量流速
4.4 設計計算的基本傳熱方程
4.4.1 熱輻射的基本定律
4.4.2 熱輻射換熱計算的基本概念及方程
4.4.3 管式加熱爐的對流傳熱計算方程
4.5 工質壓力損失及煙風阻力計算
4.5.1 管內工質壓力損失計算
4.5.2 煙風阻力計算
4.6 燃料燃燒計算
4.6.1 燃料油的燃燒計算
4.6.2 燃料氣的燃燒計算
4.7 過熱蒸汽裝置
4.7.1 工藝原理
4.7.2 過熱蒸汽裝置組成
4.7.3 過熱蒸汽裝置自動化配置
4.7.4 過熱蒸汽裝置主要特點
4.7.5 與常規熱采鍋爐比較
4.7.6 下一步需要著重研究解決的問題
4.8 過熱蒸汽裝置工藝參數優化
4.8.1 裝置熱負荷的優化
4.8.2 裝置設計壓力優化
4.8.3 裝置人口蒸汽干度的優化
4.8.4 裝置工藝流程的優化
4.8.5 過熱蒸汽裝置自動控制優化
4.8.6 過熱蒸汽裝置隔熱保溫材料的優化
4.8.7 過熱蒸汽裝置爐管材料的優化
4.9 應用案例
4.10 小結
參考文獻

第5章 過熱蒸汽沿程參數評價方法
5.1 注過熱蒸汽沿程熱損失計算方法
5.1.1 注過熱蒸汽井筒中蒸汽參數計算模型
5.1.2 計算參數處理方法
5.1.3 模型計算步驟
5.1.4 實例分析
5.1.5 井筒沿程蒸汽參數評價
5.2 過熱蒸汽吞吐儲層熱利用效果評價方法
5.2.1 過熱蒸汽吞吐地層加熱帶模型
5.2.2 不同注人流體產能計算
5.2.3 應用實例
5.3 小結
參考文獻

第6章 過熱蒸汽吞吐產能預測方法
6. 1常規蒸汽吞吐產能預測方法
6.1.1 Boberg-Lantz產能預測方法
6.1.2 考慮蒸汽超覆的計算方法
6.2 過熱蒸汽產能動態預測方法
6.2.1 過熱蒸汽吞吐產能的動態預測方法
6.2.2 模型參數的計算方法
6.2.3 實例計算分析
6.3 小結
參考文獻

第7章 稠油油藏過熱蒸汽吞吐效果影響因素及適應性條件
7.1 稠油油藏過熱蒸汽吞吐開發效果影響因素
7.1.1 試驗區生產井的分類
7.1.2 過熱蒸汽吞吐井的生產特征
7.1.3 過熱蒸汽吞吐生產特征影響因素分析
7.2 過熱蒸汽吞吐開發的適應性條件
7.2.1 地質模型的建立
7.2.2 過熱蒸汽吞吐開發效果影響因素分析
7.2.3 過熱蒸汽吞吐可行性標準的確定
7.3 小結

第8章 過熱蒸汽吞吐開發技術在肯基亞克鹽上油藏的實踐
8.1 肯基亞克鹽上油藏的基本情況
8.1.1 區域地質概況
8.1.2 油田地質特征
8.1.3 勘探開發歷程
8.2 不同開發方式下開發效果評價
8.2.1 冷采開發生產效果評價
8.2.2 飽和蒸汽吞吐開發生產效果評價
8.2.3 蒸汽驅開發生產效果評價
8.2.4 熱水驅開發生產效果評價
8.2.5 聚合物驅開發生產效果評價
8.3 肯基亞克鹽上油藏過熱蒸汽吞吐開發參數優化
8.3.1 注汽速度優化
8.3.2 注汽強度優化
8.3.3 合理燜井時間優化
8.3.4 排液速度優化
8.3.5 吞吐周期注汽量優化
8.4 肯基亞克鹽上油藏過熱蒸汽吞吐實施方案
8.4.1 2005年首批試驗井實施方案
8.4.2 2007年擴大試驗實施方案
8.4.3 油氣開采技術與工藝
8.5 肯基亞克鹽上油藏過熱蒸汽吞吐實施效果
8.5.1 61043井生產效果
8.5.2 肯基亞克鹽上油藏過熱蒸汽吞吐實施效果
8.6 小結

過熱蒸汽在井筒傳輸中經過一定的熱損失有可能轉變為濕蒸汽，這時就涉及干度變化的計算問題。普通蒸汽的干度變化計算由能量平衡方程得出，求解的關鍵點在于井段蒸汽熱損失量的計算。過熱蒸汽參數變化中熱損失計算同樣重要，其原理與濕蒸汽相同。熱損失計算中，目前通常分為地面管線和垂直井筒兩部分進行分析。地面管線又分為架空管線和地下埋管兩種不同輸汽方式，均采用一維穩定傳熱方法計算；垂直井筒熱損失計算時，一般將油井到水泥環外緣間的熱量傳遞過程考慮為一維穩定傳熱，而水泥環外緣到地層間的傳熱考慮為一維不穩定傳熱。在垂直井筒熱損失計算的具體迭代過程中，一般是將總傳熱系數作為迭代變量，魯港等人[26]提出了以熱損失速度為迭代變量的改進算法，使得改進算法具有非常好的穩定性和收斂性。
為了將單相氣體的過熱蒸汽合理應用到稠油油藏開發中，首先要評價的是從鍋爐出口經地面管線到注汽井口，然後經過垂直井筒最終達到油層的過熱蒸汽狀態。在沿注蒸汽井筒發生熱損失時，過熱蒸汽與普通蒸汽的最大不同是，普通蒸汽的熱損失主要來自蒸汽相態變化（汽化潛熱），過熱蒸汽的熱損失則首先主要來自溫度、壓力改變產生的熱焓，變成飽和蒸汽後又主要來自汽化潛熱。這就使得兩者的沿程參數變化規律產生明顯不同。另外，普通蒸汽的飽和溫度和飽和壓力存在對應關系，但其干度會發生變化；過熱蒸汽的干度恒為1不變，但其溫度和壓力均發生變化，且兩者沒有對應關系。本書在第3章中對注蒸汽、過熱蒸汽條件下的井筒熱損失計算方法進行了詳細地陳述。1.2.4.2蒸汽吞吐產能預測方法
蒸汽吞吐產能預測中，最常見的是Boberg - Lantz預測計算方法。該方法將油層分為熱區和冷區兩部分，通過分析吞吐前後的無因次采油指數，結合冷采階段產量，對吞吐開發效果進行預測。Boberg - Lantz方法對油層相對較薄，且增產措施前有充足生產能量的油藏非常適用，但對于厚油層、低壓力且產量基本來自加熱帶的油藏，即不存在冷采階段的油藏來說，難以得到滿意的結果。
加熱半徑及加熱區溫度是產量預測研究中非常關鍵的求取參數。利用馬克斯一蘭根海姆油藏熱力學模型可計算加熱帶面積、加熱半徑，以及加熱帶增長速度等，該方法計算的加熱帶可為任意形狀。威爾曼方法計算的加熱帶形狀是以注入井為中心的圓形。曼德爾一沃爾克法提出了臨界時間的概念，臨界時間t。取決于注汽速度、注汽溫度、注汽干度及油層厚度，法魯克·阿里法則考慮了油藏頂底層熱參數的差別，給出了相應的計算模型。李春蘭、程林松[28]從油藏生產實際應用的角度出發，從原油的流動系數人手，利用原油的黏溫曲線關系，給出了蒸汽吞吐開采油藏加熱半徑的動態計算方程，并將加熱半徑與油藏原油流動系數結合，認為加熱半徑是一個隨時間變化而變化的動態參數。