[科普中国]-吞吐周期

蒸汽吞吐开采稠油时从开始注蒸汽阶段起，经过焖井阶段，到生产阶段后期，当产量下降到不经济时，再开始进行第二轮注蒸汽吞吐之前的间隔时间。

释义蒸汽吞吐开采稠油时从开始注蒸汽阶段起，经过焖井阶段，到生产阶段后期，当产量下降到不经济时，再开始进行第二轮注蒸汽吞吐之前的间隔时间。

特点一般第一蒸汽吞吐周期产量最高，经济效益最好，以后逐渐变差，直至经济效益不好。停止蒸汽吞吐开采稠油，可改为蒸汽驱开采稠油。1

蒸汽吞吐蒸汽吞吐就是先向油井注入一定量的蒸汽，关井一段时间，待蒸汽的热能向油层扩散后，再开井生产的一种开采重油的增产方法。蒸汽吞吐作业的过程可分为三个阶段，即注汽、焖井及回采。

蒸汽吞吐方法是稠油开采中最常用的方法，也是工业化应用最好的热采方法。蒸汽吞吐又称蒸汽激励或循环注蒸汽。

蒸汽吞吐应用条件1、地质因素：油层压力、渗透率、原油粘度及饱和度、油层厚度及有无边底水等。

油层埋深： ≤ 1600 m

油层厚度： ≥ 5 m

净总厚度比： ≥ 0.4

孔隙度： ≥ 20%

渗透率： ≥ 200×10-3μm2

原始含油饱和度： ≥ 0.5

含油量（φ×Soi）： ≥ 0.10

2、施工参数：注气压力、焖井时间、蒸汽干度、注气速度。

主要机理稠油油藏进行蒸汽吞吐开采的增产效果非常显著，其主要机理如下：

加热降粘作用

稠油的突出特征是对温度非常敏感，可由粘度—温度曲线上看到。当向油层注入250～350℃高温高压蒸汽和热水后，近井地带相当距离内的油层和原油被加热。这样形成的加热带中的原油粘度将由几千到几万毫帕秒降低到几毫帕秒，原油流向井底的阻力大大减小，流动系数（Kh/μ）成几十倍地增加，油井产量必然增加许多倍。

加热后油层弹性能量的释放

对于油层压力较高的油层，油层的弹性能量在加热油层后充分释放出来，成为驱油能量。而且，受热后的原油产生膨胀，一般在200℃时体积膨胀10%左右，原来油层中如果存在少量的游离气，也将溶解于热原油中。

重力驱作用

对于厚油层，热原油流向井底时，除油层压力驱动外，还受到重力驱动作用。

回采过程中吸收余热

当油井注气后回采时，随着蒸汽加热的原油及蒸汽凝结水在较大的生产压差下采出过程中，带走了大量热能，但加热带附近的冷原油将以极低的流速流向近井地带，补充到降压的加热带。2

地层的压实作用

地层压实作用是不可忽视的一种驱油机理。据研究，地层压实作用驱出的油量高达15%左右。

蒸汽吞吐过程中的油层解堵作用

稠油油藏在钻井完井、井下作业及采油过程中，入井液及沥青胶质很容易堵塞油层，造成严重的油层损害。蒸汽吞吐后的解堵机理在于：注入蒸汽加热油层及原油大幅度降粘后，在开井回采时改变了液流方向，油、蒸汽及凝结水在放大生产压差条件下高速流入井筒，将近井眼地带的堵塞物排出，大大改善了油井渗流条件。

蒸汽膨胀的驱动作用

注入油层的蒸汽回采时具有一定的驱动作用。分布在蒸汽加热带的蒸汽，在回采降低井底压力过程中，蒸汽将大大膨胀，部分高压凝结热水则由于突然降压闪蒸为蒸汽。这些都具有一定驱动作用。

溶剂抽提作用

油层中的原油在高温蒸汽下产生某种程度的裂解，使原油轻馏分增多，起到一定的溶剂抽提作用。

改善油相渗透率的作用

在非均质油层中，注入湿蒸汽加热油层后，在高温下，油层对油与水的相对渗透率发生变化，砂粒表面的沥青胶质性油膜破坏，润湿性改变，由原来油层为亲油或强亲油，变为亲水或强亲水。在同样水饱和度情况下，油相渗透率增加，水相渗透率降低，束缚水饱和度增加。而且热水吸入低渗透油层，替换出的油进入渗流孔道，增加了流向井筒的可动油。

预热作用

在多周期吞吐中，前一次回采结束时留在油层中加热带的余热对下一周期吞吐将起到预热作用，有利于下一周期的增产。总的生产规律是随着周期的增加，产油量逐渐减少。

放大压差的作用

要尽力在开井回采初期放大生产压差，即将井底流动压力或流动液面降到油层位置，即抽空状态。

边水的影响

在前几轮吞吐周期，边水推进在一定程度上补充了压力，即驱动能量之一，有增产作用。但一旦边水推进到生产油井，含水率迅速增加，产油量受到影响。

从总体上讲，蒸汽吞吐开采属于依靠天然能量开采，只不过在人工注入一定数量蒸汽并加热油层后，产生了一系列强化采油机理，主要是原油加热降粘的作用。

蒸汽吞吐开采过程注蒸汽可分为三个阶段：注汽阶段(吞蒸汽）、关井阶段（焖井）和回采阶段（吐蒸汽）。

蒸汽吞吐开采过程示意图

1、注汽阶段：注汽阶段是油层吞入蒸汽的过程，如上图。根据要求的施工参数（注入压力、注入速度、蒸汽干度、周期注汽量），把高温高压饱和蒸汽注入油层。注入蒸汽优先进入高渗透带，而且由于蒸汽与油藏流体的密度差，蒸汽占据油层的上部。

2、关井阶段：注完设计的蒸汽量后，停止注汽，关井，也叫焖井，焖井的时间一般为2-7天。

焖井的目的在于：

（1）使注入的近井地带的蒸汽的热损失尽可能地扩散到油层深部，加热那里的原油；

（2）腾出时间准备回采，如下泵等。

3、回采阶段：油井注完蒸汽关井达到设计的焖井时间后，开井生产进入回采阶段。

在回采阶段，由于油层压力较高，一般油井能够自喷生产，装上较大的油嘴以防止油层出砂，开井生产最初几天，通常含水率很高，但很快出现产油峰值，其产量为常规产量的几十倍。当井不能自喷时，立即下泵生产。

随着回采时间延长，由于注入地层的热量损失及产出液带出大量的热量，被加热的油层逐渐降温，流向井筒的原油的粘度逐渐升高，原油产量逐渐下降。当产量降至某一极限产量时，结束该周期的生产，重新进行下一周期的周期吞吐，如此多周期地吞吐作业，最后转入蒸汽驱开采。3

影响蒸汽吞吐效果的因素1、油藏地质参数

（1）原油粘度：原油粘度对蒸汽吞吐的效果影响很大，原油粘度越高，蒸汽吞吐效果越差。

（2）油层厚度：油层越厚，吞吐效果越好，油层越薄，效果越差。

（3）油层渗透率：对于稠油油藏，一般为疏松的砂岩或砂层，渗透率都较高，有利于稠油的开采。

油藏数值模拟结果指出，砂岩k增加，蒸汽吞吐的日产量和累积产油量均增加。其原因在于，k的增加提高了原油的流度（ko /μo ）。此外，对于粘度很高的油层，k对吞吐效果影响更大。

（4）含油饱和度：油层含油饱和度越高，增产效果越好，蒸汽吞吐的峰值产量越高。

2、注汽工艺参数

（1）原油蒸汽干度：原油蒸汽干度是影响蒸汽吞吐开采效果的主要因素。

在总蒸汽量相同条件下，蒸汽干度越高，回采期原油峰值产量越大。而且整个回采期的累积产油量越高。

（2）注入汽量：在其他条件相同时，注入蒸汽量增加，吞吐增产油量也增加，但原油蒸汽比下降。对于某一具体油藏，注入量越大，肯定是加热范围越大，热油产量越高。但注入量太大，原油蒸汽比下降，油井停产作业时间延长，对生产不利。

（3）注汽速度：蒸汽吞吐中注汽速度主要受两个因素控制，一是井底蒸汽干度，二是地层破裂压力。

注汽速度过小，井筒热损失会增加，导致井底干度降低，从而降低吞吐效果；

注汽速度又不能太大，否则注入蒸汽就会压裂地层，造成裂缝性气窜使下一周期的蒸汽吞吐以及后续的蒸汽驱开采效果恶化。

在油层破裂压力以内，注汽速度高，可以提高蒸汽干度，缩短油井停产注汽时间，有利于提高增产效果。

（4）生产气举速度：气举速度越大，吞吐周期内累计采油量越高。

（5）注汽压力：在低的注汽压力下，蒸汽注入压力对吞吐效果具有明显的影响；而在高的注汽压力下，注汽压力对吞吐效果的影响主要取决于生产压差的大小，增大生产压差，有利于提高吞吐效果。

（6）焖井时间：焖井时间存在一个最优值，一般为3-6天。

蒸汽吞吐采油的主要生产特征（1）蒸汽吞吐采油属于三次采油。注入油层的蒸汽数量极有限，只是注入了热能，使井筒周围一定范围油层加热，一般仅10～30m，最大不超过50m，以原油加热降粘、改善油的流动性为主，强化上述多种天然驱动能量的作用，从而增加油井产量。

（2）蒸汽吞吐开采和蒸汽驱开采都是强化开采手段，采油速度很高。一般为地质储量的4%～6%，甚至还高。

（3）蒸汽吞吐开采每个周期内的产量变化幅度较大，有初期的峰值期，有递减期。峰值期是主要产油期。另外，每个吞吐周期的产量接近或达到经济极限产量时再开始下一周期的注汽—采油。

（4）蒸汽吞吐是单井作业，对各种类型稠油油藏地质条件的适用范围较蒸汽驱，经济上的风险性较汽驱开采小得多。

（5）蒸汽吞吐采油过程中的主要矛盾，是注入油层的蒸汽发生向顶部超覆推进及沿高渗透层指进，垂向扫油系数一般很难超过50%。这主要是湿饱和蒸汽的特性及油藏非均质性所致。

（6）蒸汽吞吐与蒸汽驱开采阶段的衔接至关重要。

蒸汽吞吐开采的一次投资较少，而且生产见效快，经济回收期短，经济效益好。但是，随着多周期吞吐进程，产量递减快。4

蒸汽吞吐优缺点优点：工艺简单，见效快

1、一次性投资少、工艺技术简单、增产快、经济效益好。

2、对于普通稠油及特稠油油藏，蒸汽吞吐几乎没有任何技术、经济上的风险，因此这种已广泛用于稠油开采中，也是工业化应用最好的热采方法。

缺点：采收率较低

采收率较低：和常规采油方法一样，靠天然能量采油，一般只有15-20%。

由于冷热周期变化，对井的损害较大。

蒸汽吞吐开采效果的主要技术评价指标（1） 周期产油量及吞吐阶段累积采油量；

（2）周期原油蒸汽比及吞吐阶段累积油汽比；

（3）采油速度，年采油量占开发区动用地质储量百分数；

（4）周期回采水率及吞吐阶段回采水率，即采出水量占注入蒸汽的水当量百分数；

（5）原油生产成本；

（6）吞吐阶段原油采收率，即阶段累积产量占动用区块地质储量的百分数；

（7）油井生产时率及油井利用率；

（8）阶段油层压力下降程度。

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学