摘要蒸汽吞吐（huff——puff）最早出现于20世纪50年代，目前已成为热力采油的主要方法。

蒸汽吞吐又称循环注入蒸汽方法（cyclic steam injection），它是周期性地向油井中注入蒸汽，将大量热能带入油层的一种稠油增产措施，注入的热能使原油粘度大大降低，从而提高油层和油井中原油的流动能力，起到增产作用。

关键词：稠油；热采技术；蒸汽吞吐目录摘要 0目录 (1)第1章稠油的定义及分类 (2)1.1 稠油的定义 (2)1.2 分类标准 (2)1.3 稠油与常规轻质原油相比主要所具有的特点 (3)第2章蒸汽吞吐开采方法 (4)2.1 注汽阶段 (4)2.2 焖井阶段 (5)2.3 回采阶段 (5)2.4 蒸汽吞吐采油的主要生产特征 (6)第3章蒸汽吞吐机理 (8)3.1 蒸汽吞吐的传热机理 (8)3.2 蒸汽吞吐采油机理 (8)3.3 稠油油藏进行蒸汽吞吐的增产机理 (10)第4章影响蒸汽吞吐效果的因素 (12)4.1 油藏地质条件对蒸汽吞吐开采的影响 (12)4.2 注汽工艺参数对蒸汽吞吐开采的影响 (17)4.3 注汽工艺参数的选择 (22)第5章蒸汽吞吐实例 (23)5.1 深井注蒸汽采油技术 (23)5.2 优化注汽工艺参数，规范施工作业，改善吞吐效果 (24)第六章结论 (25)第1章稠油的定义及分类1.1 稠油的定义稠油（重质原油）是指在原始油藏温度下脱气原油粘度为100～10000mPa.s 或者在15.6℃及大气压条件下密度为0.9340～1.0000g/cm3。

1.2 分类标准我国稠油沥青质含量低、胶质含量高、金属含量高，稠油粘度偏高，相对密度则较低。

根据我国稠油的特点分类标准列入表1-1。

在分类标准中，以原油粘度作为主要指标，相对密度作为其辅助指标，当两个指标发生矛盾时则按粘度进行分类。

以粘度为主的分类方法有利于指明原油在油藏中的流动性及产能潜力。

将此原油分类标准以外的原油成为中质原油及轻质原油。

表1-1 中国稠油分类标准* 指油层条件下的原油粘度；无*指油层温度下脱气原油粘度1.3 稠油与常规轻质原油相比主要所具有的特点（1）粘度高、密度高、流动性差。

它不仅增加了开采难度和成本，而且使油田的最终采收率非常低。

稠油开采的关键是提高其在油层、井筒和集输管线中的流动能力。

（2）稠油中轻质组分含量低，而胶质、沥青质含量高。

表1-2列出了国内外几个油田的稠油组分。

表1-2 稠油组分对比（3）稠油粘度对温度敏感。

随着温度过高，稠油的粘度显著降低，这是稠油热采的主要机理。

通常油层温度每升高10℃，其稠油粘度降低一半。

第2章 蒸汽吞吐开采方法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。

蒸汽吞吐又叫周期性注蒸汽、蒸汽浸泡、蒸汽激产等。

所谓蒸汽吞吐就是先向油井注入一定量地蒸汽，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稠油的增产方法。

蒸汽吞吐作业的过程可分为四个阶段，即注汽、焖井、放喷及采油。

2.1 注汽阶段注汽阶段是油层注入蒸汽的过程，如图所示，根据设计要求的施工参数（注入压力、注汽速度、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密度差，蒸汽占据油层的上部温度相对较高，随着注汽过程的进行，倍蒸汽加热的区域越来越大。

当隔热油管 井下热胀补偿器 注汽封隔器注汽封隔器 井下汽水分离器 隔热油管 井下补偿器 井下汽水分离器 注汽封隔器隔热油管 井下补偿器 热采封隔器 井下汽水分离器 热采封隔器 油 层蒸汽发生器井口补偿器加热带蒸汽凝结带蒸汽带蒸汽吞吐是先将高温高压湿蒸汽注入油层，对油井周围油层加热降粘，焖井换热后开井采油。

注入蒸汽量达到设计的周期蒸汽注入量时，油层平均温度达到最高。

由锅炉产生的高温高压蒸汽经地面的配汽管网由井口快速沿井筒注入油层。

注汽量一般在千吨当量水以上，注入时间一般几天到十几天。

2.2 焖井阶段焖井是指注汽完成后停注关井，使蒸汽与油层岩石和流体进行热交换的过程。

焖井时间的长短是影响蒸汽吞吐效果的一个重要因素，一般使蒸汽完全凝结成热水后再开井生产，可避免开井回采时携带过多的热量，从而降低也能的利用率。

焖井时间过长，将增大注入蒸汽向顶层和底层的热损失。

而焖井时间过短则热量尚未达到充分的交换，会降低蒸汽热能的作用半径。

一般认为深层稠油油藏油层压力较高，井底蒸汽干度小于70%的情况下，关井焖井时间一般为2~3d，最长不超过7d。

为了提高吞吐效果，尽可能在注汽后作好投产准备，争取利用油层压力较高的条件自喷投产，这有助于排除油层中存在的堵塞。

对于浅油层油藏所推荐的焖井时间也不应过长，一般不宜超过3d。

焖井的目的在于：（1）使注入近井地带的蒸汽尽可能地扩散到油层深部，加热那里的原油；（2）腾出时间准备回采条件，如下泵等。

在焖井阶段，由于蒸汽的热损失（上下盖层油层深部）导致蒸汽扩散区域的蒸汽冷凝，变成热水带，该热水带温度较高（有一定的压力），仍然可以加热地层和原油。

2.3 回采阶段油井注完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（尤其是首轮蒸汽吞吐），装上较大的油嘴以防止油层出砂，开井生产最初几天，通常行是含水率很高，有的甚至全是热水，但很快出现产油峰值，其产量为常规产量的及时倍。

当油井不能自喷时，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下降（如图所示）。

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作业，如此多周期的吞吐作业，最后转入蒸汽驱开采。

在多周期吞吐中，前一周期回采结束时留在油层中的余热对下一周期的吞吐将起着预热作用，有利于下一周期的增产。

现场常出现下一周期的产量峰值较上一周期要高。

总的生产规律是原油峰值产量随着吞吐周期的增加而降低，而且在同一生产周期内原油回采产量随着回采时间增加而降低，其原因在于油层产量在逐渐下降，产出的油来自同一加热层；即使在注入相同量的蒸汽时，由于加热带的增加而使热损失增加，因此，为了增加下一个周期原油产量，需逐次增加周期注汽量，以扩大加热带。

同时，及时把地层中的冷凝水回采，降低热损失。

2.4 蒸汽吞吐采油的主要生产特征（1）蒸汽吞吐采油属于依靠天然能力开采，即一次采油。

注入油层的蒸汽数量极有限，只是注入热能，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，以增加油井产量。

（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个周期的注汽—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应范围较蒸汽驱广，经济上风险性较蒸汽驱开采小的多。

（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%。

主要是湿泡和蒸汽的特性及油藏非均质性。

（6）蒸汽吞吐与蒸汽驱开采阶段的衔接至关重要。

第3章蒸汽吞吐机理蒸汽受热降黏在提高稠油产量中起着非常重要的作用，热膨胀的溶解气作用也促进了地层流体的流动，蒸汽的井筒清洗效应以及回采过程中的地层污染的清洗也是蒸汽吞吐增产的因素。

此外，高温引起的油水相对渗透率和毛细管压力变化，以及岩石润湿性改变都有助于地层原油的流动。

3.1 蒸汽吞吐的传热机理蒸汽吞吐的传热机理主要概括为以下五点：（1）由于注入流体的运动引起的能量传递；（2）在油层中由高温向低温的热传导；（3）在注入流体与地层中原始流体之间，由于地层的渗透性引起的热对流（4）热对流是主要传热机理，把蒸汽的热量传递给油层；（5）热传导，油层的部分热量传递到顶底盖层。

3.2 蒸汽吞吐采油机理（1）加热降粘。

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，地层温度升高。

注入油层的蒸汽优选进入高渗透带，然而由于蒸汽的密度很小，在重力作用下，蒸汽将向油层顶部超覆，油层加热并不均匀，但由于热对流和热传导作用，注入蒸汽量足够多时，加热范围逐渐扩展，蒸汽带的温度仍保持井底蒸汽温度Ts（250－350℃），蒸汽凝结带，即热水带的温度Tw虽有所下降，但仍然很高。

形成的加热带中的原油粘度由几千到几万mPa.s 降低至几个mPa.s。

这样，原油流向井底的阻力大大减小，流动系数Kh/μ成几十倍的增加，油井产量必然增加许多倍（2）热膨胀作用。

当高温蒸汽注入油层后，加热后的原油产生膨胀，原油中如果存在少量的溶解气，也将从原油中逸出，产生溶解气驱的作用。

同时油藏中的流体和岩石骨架产生热膨胀作用，孔隙体积缩小，流体体积增大，维持原油生产的弹性能量增加。

原油的热膨胀程度主要取决于原油的组分组成，通常情况下，轻质原油的热膨胀系数大于重质原油。

（3）蒸汽蒸馏作用。

在注蒸汽过程中，原油和水的汽化压力随温度升高而升高，当油和水的汽化压力等于油层当前压力时，原油中的轻质组分汽化成气相，产生蒸汽蒸馏作用。

蒸馏作用的存在对稠油开采产生的有利影响主要表现在：气相粘度低，流动阻力小，驱替前缘产生溶剂驱；岩石盲端孔隙中的轻质组分将转移到连通孔隙中，产生自掺稀降粘作用。

（4）相对渗透率的变化。

在高温润湿性试验中，普遍的规律是随着温度的升高，岩心润湿性由亲油转向亲水，由弱亲水转向强亲水。

其主要原因是稠油中的胶质、沥青质等极性物质含量较多。

（5）乳化驱替。

在蒸汽驱过程中，由于蒸汽腔内的蒸汽流速和比容较大，同时蒸汽腔前缘的蒸汽由于冷凝并释放热量，而产生扰动效应，发生乳化作用，形成水包油或油包水乳状液。

在非均质油层中，这些粘滞乳状液会堵塞高渗透条带，降低蒸汽在冷凝区的指进作用，提高波及体积。

（6）重力泄油。

由于汽液密度差异，在注蒸汽过程中形成超覆现象，油层纵向受热不均，但油藏的表现受热面积增加，油层的非驱替部分由于导热作用而得到加热，受热原油在重力作用下流到井底。

重力泄油作用主要发生在单层厚度较大的稠油油藏中。

3.3 稠油油藏进行蒸汽吞吐的增产机理（1）高温、高压蒸汽优先进入高渗透层，由于蒸汽密度很小，在重力作用下，蒸汽将向油层顶部超覆，导致油层加热不均匀。

由于注入蒸汽量足够大，热对流及热传导作用使加热范围逐渐扩展形成蒸汽带，其温度仍保持井底蒸汽温度。