愿与业界同行携手, 共同促进世界稠油技术的发展!

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审伯戚
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1 稠油热采技术 2011 年中国石油天然气集团公司科技管理部

2 愿与业界同行携手, 共同促进世界稠油技术的发展!

3 目录简介 3 特色技术 6 典型案例 19 科研装备 21 资质与标准 24 专家团队 25

4 中国石油天然气集团公司是国家授权投资的机构和国家控股公司是实行上下游内外贸产销一体化按照现代企业制度运作跨地区跨行业跨国经营的综合性石油公司下设上游 17 家下游 33 家销售 36 家大型企业作为中国境内最大的原油天然气生产供应商和最大的炼油化工产品生产供应商中国石油天然气集团 2010 年国内生产原油万吨生产天然气 725 亿立方米加工原油 1.35 亿吨全年实现营业收入 1.72 万亿元实现利润 1727 亿元实现利润在国内企业中位居榜首美国财富杂志 2010 年度全球 500 强公 2 司排名中中国石油天然气集团公司居第 10 位在全球 50 家大石油公司中位居第 5 位中国石油天然气集团公司履行资源市场和国际化战略坚持推进科技进步实施技术创新以全面提升技术创新能力为主线以解决制约主营业务发展的重大瓶颈技术为重点不断完善技术创新体系优化科技资源配置强化科技人才队伍建设技术创新能力大幅度提升技术实力显著增强取得了一大批高水平具有自主知识产权的创新成果稠油热采技术 (HOTHER) 就是具有代表性的重大创新成果之一

5 1 简介自 1970 年以来中国石油一直致力于稠油稠油热采技术成功应用于中国的辽河胜超稠油的开采技术研究与实践成功开采出黏利河南新疆大港和吉林等稠油区以及苏丹度高达数十万厘泊的世界级稠油拥有一大批哈萨克斯坦委内瑞拉等国家的稠油区优秀的稠油热力开采专业技术人才配套的稠油热采工具与设备专业化服务队伍可提供与稠油热采相关的各项技术服务中国石油在稠油热采方面自主研发了 10 大系列 45 项特色实用技术这十大系列分别是稠油开发方案综合设计技术蒸汽吞吐开采工艺技术防排砂工艺技术高温测试及示踪监测技术蒸汽驱配套工艺技术蒸汽辅助重力泄油 SAGD 配套工艺技术水平井 / 大斜度井开采工艺技术软件技术稠油地面工程配套技术 HSE 相关技术哈萨克斯坦中国委内瑞拉苏丹 3

6 简介稠油热采技术稠油开发方案综合设计技术蒸汽吞吐开采工艺技术防砂工艺技术高温测试及示踪监测技术蒸汽驱配套工艺技术注汽工艺技术机械防砂技术地面等干度分配及注汽参数监测技术高温长效隔热注汽技术高温注汽井吸汽剖面测试技术举升工艺技术化学防砂技术井下任意点蒸汽干度取样测试技术分层汽驱工艺技术提高稠油吞吐开采效果技术复合防砂技术毛细管焖井压降测试技术高温双点式微差井温测试技术蒸汽驱高温举升泵井筒系列排砂技术高温注汽井放喷过程产液剖面测试技术高温长效测试技术高温不压井作业工艺技术油井过泵直读监测技术毛细管动态分层压力温度监测技术 SAGD 多点温度压力动态监测技术油井光纤温度压力监测技术井间示踪监测技术 4

7 稠油热采技术蒸汽辅助重力泄油配套工艺技术水平井大斜度井开采工艺技术软件技术稠油地面工程配套技术 HSE 相关技术高效汽水分离技术水平井 / 大斜度井举升技术稠油蒸气吞吐优化设计 SAGD 间歇注汽工艺技术水平井防砂工艺技术钻采工程方案设计 SAGD 高温大排量泵举升工艺技术水平井冲砂工艺技术产出液换热计量技术 5

8 2 特色技术 1. 稠油开发方案综合设计技术稠油热采开发实践中针对不同类型油藏不同开发阶段的特点以油藏描述和室内实验为基础应用物理模拟数值模拟和经济评价等技术手段进行开发方式开发层系井网井距及注采参数优化等决策技术的多方案对比努力做到既保证高效开发又为将来调整留有余地针对油藏条件和油品性质以工艺技术为保障以经济效益和采收率为目标综合确定稠油油藏的开发方式先后编制和实施了 15 个储量大于 t 的区块开发方案实施结果与设计指标符合率达到了 95% 以上所编制的方案具有较高的科学性前瞻性和较强的可操作性较好地发挥了开发方案的指导作用同时中国石油的稠油热采技术刷新了国内外稠油开发方式筛选标准三维地质建模技术稠油开发方式筛选标准中国石油开发方式蒸汽吞吐蒸汽驱 SAGD 油藏埋深 m <1800 <1400 <1000 油层厚度, m 有效孔隙度 % 渗透率 md K V/K h 净总厚度比原油黏度 mpa s 原始含油饱和度 % 渗透率变异系数小数 6

9 稠油热采技术注汽工艺技术注汽工艺技术的核心是井筒注汽隔热管柱技术隔热管柱的作用是减少在注汽过程中热量在井筒内的损失中国石油自主研发了由真空隔热管伸缩管和热敏封隔器组成的注汽隔热管柱其中真空隔热管的视导热系数可达到 0.007W/(m ) 热敏封隔器有效率达 98.4 解封成功率为 100% 中国石油的井筒注汽隔热管柱是世界上最有效的隔热管柱之一隔热管 2. 蒸汽吞吐开采工艺技术蒸汽吞吐方法又叫周期性注汽或循环注蒸汽方法这是稠油开发中最普遍采用的方法该方法工艺技术简单增产快经济效益好中国石油是中国应用蒸汽吞吐方法开采稠油油藏最杰出的代表经过多年的研究和开发已形成一整套具有自主知识产权的实用蒸汽吞吐开采工艺技术包括注汽配套工艺技术举升配套工艺技术提高稠油蒸汽吞吐开采效果技术等三大系列十项稠油热力注采工艺为油田增储上产提高原油采收率提供了有力的支持与保障伸缩管热敏封隔器 K331 热敏封隔器及注汽隔热管柱示意图 7

10 特色技术举升工艺技术举升工艺由稠油举升特稠超稠油举升组成目前已形成 3 个系列 16 种规格稠油泵 ; t 载荷 5 ~ 8m 冲程抽油机系列 ; H 级抽油杆的应用 ; 防砂泵的应用 ; 中频集肤效应空心杆越泵电加热技术和掺新配方活性水技术一体注采管坐封芯轴弹簧卡块密封圈杆泵坐封短接比例泵流量计泵筒活塞上解卡接头柱塞杆式泵 3in 冲砂笔尖砂锚油管抽油泵空心杆单流阀筛杆油层油层油层油层双级流道抽稠泵 ( 左 ) 动态密封一次管柱泵 ( 右 ) 注采冲防一体管柱示意图越泵电加热工艺示意图 8

11 油层分层注汽管柱油稠油热采技术隔热管油层套管隔热油管油层套管伸缩管伸缩管伸缩管层封隔器配汽阀油层注汽封隔管耐高温封隔器水力式堵水封隔器油层水层高温可捞桥塞热力式堵水封隔器油层水层堵夹层水注蒸汽一次管柱堵底水注蒸汽一次管柱提高稠油蒸汽吞吐开采效果技术提高稠油蒸汽吞吐开采效果技术是中国石油最具特色蒸汽吞吐开采工艺技术之一, 它由 7 个独立的单项技术组成 : 分注分采工艺技术稠油调剖堵水封窜工艺技术化学添加剂提高蒸汽吞吐效果技术提高热采系统热效率技术氮气综合利用技术二氧化碳吞吐采油技术热采套损井修复技术上述 7 项技术的综合运用可以有效地提高稠油蒸汽吞吐开采效果 9

12 特色技术 3. 防砂工艺技术稠油防砂是稠油开发中的主要内容, 中国石油经过 20 年的自主攻关, 在稠油防砂技术中形成机械防砂化学防砂复合防砂三大系列防砂技术稠油防砂技术属国内领先世界一流机械防砂技术系列机械防砂技术系列中代表性技术为 TBS 筛管和膨胀筛管防砂前者应用上千口稠油井, 适用于防砂粒径大于 0.07mm 热采井套变井 ; 后者主要用于稠油防砂膨胀筛管防砂 TBS 筛管防砂技术 10

13 稠油热采技术机械压裂防砂化学压裂防砂复合射孔防砂化学防砂技术系列化学防砂技术中代表性技术为高温固砂技术, 高温固砂剂在高温条件下, 将地层砂紧密地连接在一起, 形成滤砂层, 阻止地层砂流入井筒, 从而达到防砂的目的以高温固砂剂为代表的化学防砂方式有 10 种以上, 其中高温固砂剂应用 316 井次, 施工成功率 100%, 防砂有效率 93% 复合防砂技术系列复合防砂技术系列包括复合射孔防砂技术和压裂防砂技术复合射孔防砂是在射孔中将防砂材料带入油层防砂, 是中国石油最具代表性技术之一, 应用 300 井次以上的新井和新层出砂粒径 0.1mm 井深 2000m 稠油井成功率 100% 压裂防砂用于细粉砂井套变井小井眼井稠油防砂, 特别对低产低渗井有明显效果 11

14 特色技术油管套管锁定装置原理水力喷射泵底阀封隔器有杆泵系列排砂反循环水力喷射泵强制排砂井筒系列排砂技术井筒系列排砂技术可分为有杆泵系列排砂技术和反循环水力喷射泵强制排砂技术有杆泵系列排砂技术适用于以下五种情况 : 高排量高含砂蒸汽驱高温泵深不大于 1700m 的斜井水平井中低产, 液体携砂能力差经常发生砂卡砂埋柱塞的油井蒸汽驱高温经常发生卡泵的油井低含砂油井中低含砂井修复泵筒泵深小于 1500m 的油井反循环水力喷射泵强制排砂技术适用于以下三种条件 : 油井含砂小于 3%( 体积比 ) 井下泵排量 30 ~ 100m 3 /d 泵挂小于 1500m 12

15 稠油热采技术 4. 高温测试及示踪监测技术中国石油具备成熟的高温常温油井监测技术, 并针对稠油井的注汽生产特点完成了高温测试技术的系列化, 实现了稠油井从注汽焖井放喷到采油阶段的全过程资料监测, 形成了蒸汽吞吐蒸汽驱和 SAGD 多方面的高温测试技术, 各类监测技术为油田开发录取了丰富的一手资料, 有效地指导了稠油开发, 对降本增效提高采收率增加储采比有非常重要的作用, 取得良好的经济效益此外, 还开发和引进了多套国内外先进的试井解释软件, 在油井资料解释上达到了较高的技术水平高温测试及示踪监测技术集成于 12 项单项技术 : 地面等干度分配及注汽参数监测技术高温注汽井吸汽剖面测试技术井下任意点蒸汽干度取样测试技术毛细管焖井压降测试技术高温双点式微差井温测试技术高温注汽井放喷过程产液剖面测试技术高温长效测试技术油井过泵直读监测技术毛细管动态分层压力温度监测技术 SAGD 多点温度压力动态监测技术油井光纤温度压力监测技术井间示踪监测技术 13

16 特色技术 5. 蒸汽驱配套工艺技术真空隔热油管隔热管接箍密封器压力补偿式隔热型汽驱伸缩管泄压式高温长效汽驱密封器强制解封汽驱封隔器高温长效隔热注汽技术 14 蒸汽驱开采阶段是稠油油藏经过蒸汽吞吐开采以后为进一步提高原油采收率的热采阶段采用蒸汽驱开采技术时由注入井连续注入高干度蒸汽注入油层中的大量热能加热油层从而大大降低了原油黏度而且注入的热流体将原油驱至周围的生产井中采出使原油采收率增加 20% 30% 虽然蒸汽驱开采阶段的耗汽量远远大于蒸汽吞吐但它是主要的热采阶段经过多年的研究与实践突破了蒸汽驱开采稠油的深度界限实现了在中深层稠油油藏蒸汽驱开发形成了包括高温长效隔热注汽分层汽驱高温举升及高温不压井作业等配套工艺技术保证了蒸汽驱开发的规模上产取得了良好的经济效益和社会效益蒸汽驱配套工艺技术内含四个单项技术: 高温长效隔热注汽技术分层汽驱工艺技术蒸汽驱高温举升泵高温不压井作业工艺技术

17 稠油热采技术 6. 蒸汽辅助重力泄油 SAGD 配套工艺技术 SAGD 数值模拟技术蒸汽辅助重力泄油 Steam Assisted Gravity Drainage 简称 SAGD 是一种将蒸汽从位于油藏底部附近的水平生产井上方的一口直井或一口水平井注入油藏被加热的原油和蒸汽冷凝液从油藏底部的水平井产出的采油方法具有高的采油能力高油汽比较高的最终采收率及降低井间干扰避免过早井间窜通的优点蒸汽辅助重力泄油 SAGD 配套工艺技术主要由 4 个单项技术组成高效汽水分离技术 SAGD 间歇注汽工艺技术 SAGD 高温大排量泵举升工艺技术产出液换热计量技术多年来中国石油不断探索超稠油蒸汽吞吐后的开采方式转换 2005 年初在馆陶油层油层中深 600m 成功开展了直井与水平井组合的 SAGD 开采形成了包括高效汽水分离间歇注汽高温大排量举升及产出液换热计量等配套工艺技术同时通过动态跟踪优化调整 SAGD 生产获得了较好的开发效果扭转了产量的递减产量随着蒸汽腔的进一步扩大继续上升 15

18 特色技术 7. 水平井 / 大斜度井开采工艺技术水平井 / 大斜度井开采工艺技术是中国石油最成熟的技术之一多年来, 通过积极的探索, 针对水平井井斜角大下泵难及防排砂难等问题开展攻关研究, 形成了水平井举升水平井防砂及水平井冲砂等配套工艺技术, 为水平井的工业化推广应用提供了强有力的技术支持水平井 / 大斜度井开采工艺技术由三部分组成 : 水平井 / 大斜度井举升技术水平井防砂工艺技术水平井冲砂工艺技术抽油杆旋转器悬绳器光杆油管旋转器油管旋转锚定器强磁除屑器同心双管冲砂管柱泵负压泵大斜度井水平井抽油泵大斜度井防偏磨生产管柱水平井负压冲砂示意图 16

19 稠油热采技术 8. 软件技术经过 20 多年攻关已形成两个系列设计软件系统 : 稠油蒸汽吞吐软件主要包含参数优化设计分注选注设计专家系统 ; 蒸汽驱优化设计软件, 水平井分支井等钻完井设计软件和采油工程优化设计软件等 9. 稠油地面工程配套技术可提供稠油特稠油超稠油注水注汽火烧油层工艺条件下的集输方案集输系统注入系统热能利用系统的优化设计和设备选型设计了大型稠油站 48 座集输系统 28 套长输管网 m 建成了 3 条距离超过 10km 的超稠油 ( 黏度 >50000mPa s) 输送管线欢三联稠油污水深度处理站冷一原油集中处理站 17

20 特色技术专利技术拥有 174 项发明专利 887 项实用新型专利世界稠油开发技术发展的浪潮造就了稠油热采技术今天的成就与辉煌, 我们将以最精湛适用经济有效的稠油开采技术回馈世界稠油油田的开发 18 CN CN CN CN x CN x CN CN CN CN CN CN CN x CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN 稠油高凝油捞油技术稠油开采燃煤注汽锅炉稠油水平井 SAGD 工艺开采井口装置稠油污水除硅工艺与方法稠油蒸汽驱重力泄油开采工艺地质观测井井口装置低碳混合有机酸的合成方法高温三相泡沫调剖剂调剖方法隔热油管环缝超声波探伤方法利用煤粉柴油油浆为原料的工业锅炉液体燃料及其制备方法利用热煤气作为稠油热采注汽锅炉燃料的工艺方法利用水焦浆作为稠油热采注汽锅炉燃料的工艺方法热采井调剖固砂一体化技术一种超稠油热化学脱水工艺方法一种稠油井堵水调剖防砂一体化施工方法一种稠油油泥的处理方法一种高温暂堵剂及其制备方法一种聚合物型原油破乳剂一种脱水超稠油管道输送方法及配套装置一种用于超稠油乳化燃烧的乳化降粘剂一种原油破乳剂及其制备方法一种无莹光防塌降失水剂及其制备方法真空隔热油管及其制造工艺技术回收式斜向器装置利用镍基合金对稠油热采井口阀板阀座密封面喷焊方法热敏水溶性凝胶堵水调剖封窜技术一种分支井选择性导入工具一种分支井选择性重入方法及装置一种用生物标志化合物进行油藏动态监测方法油井电缆控制分层采油测试技术真空式管捞砂工艺及其井下工具

21 3 典型案例一. 中深层特稠油油藏的开发冷 41 块是辽河油田第一个采用蒸汽吞吐成功开发的深层特稠油油藏, 油藏平均孔隙度为 17%, 平均渗透率为 1381mD,50 脱气原油黏度高达到 ~ 60000mPa s 通过蒸汽吞吐试验, 使井筒隔热技术有了大幅度的提高, 注入油层中的蒸汽干度达到了 45% 以上 ; 蒸汽吞吐第一周期产油 4500t, 为深层特稠油的开发摸索出了新路子该块吞吐开发近 10 年, 阶段的最高采油速度达到 2.6%, 平均采油速度 1.26%,2005 年的采油速度仍达到 1.46%, 采出程度 15% 二. 高温不压井作业工艺技术该技术于 2006 年 5 月 22 ~ 31 日, 在兴采马古 5 井进行了带压冲砂现场试验试验达到了预期的目的, 不但保证了这口井的自喷生产能力, 而且同时验证了高温不压井设备的可靠性与实用性三. 开发了世界上最稠的超稠油油藏之一 1996 年对超稠油油藏进行了蒸汽吞吐试验, 通过优化开发层系井网井距注汽参数, 采用井筒注汽隔热和井筒采油举升工艺技术, 采用合理的注汽参数和注采一体管柱等技术, 解决了超稠油注汽困难热利用率低进泵难举升难等问题, 有效地提高了超稠油的开发水平, 2006 年超稠油年产量达到 t, 占热采稠油产量的近 43.1% 19

22 典型案例四. 中深层普通稠油油藏蒸汽吞吐到蒸汽驱方式的成功转换齐 40 块莲花油层埋深 1050m, 油层平均有效厚度 37.7m, 岩心分析孔隙度平均 31.5%, 渗透率平均 2.062D 20 原油密度为 g/cm 3,50 地面脱气原油黏度为 mPa s 到 2004 年底, 齐 40 块吞吐开发历时 18 年, 取得了较好的效果, 采出程度 29.44%, 平均年采油速度 1.6%, 累积油汽比 0.61 根据无量纲采油速度与可采储量采出程度变化, 齐 40 块已经处于产量快速递减阶段, 可采储量采出程度 90.96%, 需要及时转换可行的开发方式通过转蒸汽驱见到明显汽驱效果井组日产液量由热连通阶段的 325.9t 上升到目前 602.0t, 日产油量由 71.2t 上升到目前 95.9t 截至 2006 年 12 月底, 综合含水 69.5%, 采油速度 1.52%, 采出程度 31.5% 五超稠油蒸汽吞吐后转入 SAGD 开发已见成效馆陶组油层试验区于 2005 年 2 月正式转入 SAGD 生产, 转入 SAGD 生产两年来, 通过动态跟踪优化调整, SAGD 生产获得了较好的开发效果, 各项指标均达到了方案设计指标, 日产油由转 SAGD 前的 150t 上升到目前的 330t 转 SAGD 以来两年的平均采油速度为 3.3%, 目前折算采油速度为 4.9%, 阶段油汽比 0.22, 随着蒸汽腔的进一步扩大产量继续上升, 预测蒸汽吞吐 SAGD 开发最终采收率可达 56% 20

23 4 科研装备油田开发 : 硬件设备服务器 :SUN10000 SUN2000E 主要用于油藏描述及数值模拟研究工作站 :Ultra60 Ultra2 SGI 等 10 多台套, 主要用于油藏描述和数值模拟, 通过企业内部局域网实现数据资源共享个人图形工作 :HP 个人图形工作站 20 多套, 主要用于油藏地质和油藏工程综合研究 21

24 科研装备应用软件油藏描述软件 : LandMark GNT Jason 储层参数反演软件包主要模块有 : 地震波阻抗反演测井反演地质随机建模油藏工程软件 : Workbench 一体化黑油数值模拟软件包 ( 可进行生产数据分析试井分析油藏描述和三维三相稀油数值模拟研究 ); CMG 数值模拟软件包 : 含有 STARS IMEX 模块, 可进行黑油热采化学驱数值模拟研究 ; NUMSIP-5 热采数值模拟软件包 : 与清华大学共同开发研制的具有并行计算和前后处理功能的稠油热采数值模拟软件包 ; THERM advanced THERM2.7: 引进的美国 SSI 公司的热采数值模拟软件 ; 地质研究和油藏工程研究软件以及经济评价软件等 ; 地震资料解释软件 : LANDMARK DV KINGDOM ; 地震资料反演软件 : JASON ; 测井资料处理与解释软件 : Landmark(PetroWorks) LGI Forward.net ; 储层建模软件 :Petrel GMSS 22

25 稠油热采技术采油工程 : 拥有九大实验室 : 储层保护研究实验室采油化学药剂检测实验室井下工具实验室注入水水质分析及检测实验室高温橡胶检测实验室化学防砂实验室机械防砂实验室微生物采油实验室及高温测试仪器标定实验室具备入井流体质量监督检验采油用化学剂检验湿蒸汽安全阀校修橡胶产品检验检测井下工具检验检测和井下抽油泵检测等的能力同时组织筹建包括防砂模拟试验装置高温产出液在线中试综合试验橇分层注汽实验装置多功能有杆泵举升模拟试验系统闸阀检测试验装置和热采模拟试验井基地等在内的稠油先导试验基地钻采工艺技术试验研究中心, 完善配套中国石油科技基础平台建设主要应用软件 : 稠油蒸汽吞吐优化设计软件和钻采工程方案设计软件, 功能包括稠油蒸汽吞吐参数优化设计稠油分注选注专家系统稠油蒸汽驱优化设计水平井分支井钻完井优化设计以及采油工程优化设计等地面工程 : 配备有先进的计算机网络和科技信息系统, 出版档案图书和科学实验设施先进齐备拥有十几套油气储运集输加工工程设计和工艺计算大型软件资质水平居全国同行业前列, 拥有 21 项甲级资质和 12 项乙级资质, 拥有 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 类压力容器设计资格证和 GA GB BC 压力管道设计资格证 23

26 5 资质与标准中国石油具有工程总承包工程勘探设计等 14 项国家甲级资质和建设部交通部一级施工资质, 获得国家 (AAA) 级信誉等级证书, 通过了 GB/T19001 质量管理体系认证 34 个单位实施 HSE 管理体系, 其中 20 家单位通过了 HSE 体系认证 24

27 6 专家团队刘乃震集团公司高级技术专家率先提出用钻井技术提高油藏动用程度和采收率的科研主攻方向, 组织实施水平井 300 余口, 有效提高了稠油油藏动用程度, 为稠油油藏提高采收率做出了突出贡献郭野愚集团公司高级技术专家辽河稠油地面工程设计及施工技术的学科带头人, 主持并完成洼 38 块油田地面建设工程设计冷一原油集中处理站塔里木牙哈凝析气田地面建设杜 32 块超稠油集中处理站曙光首站 m 3 油罐岩土工程设计等 10 余项设计方案获得国家及省部级奖励刘俊荣辽河石油勘探局高级技术顾问先后组织冷家油田特超稠油曙 1 区特稠油开发, 主持 SAGD 蒸汽驱混相驱技术引进及现场试验, 推进辽河水平井规模化推广应用贾庆仲稠油采油工艺技术高级专家辽河油田首次稠油蒸汽吞吐试验的主要完成人之一, 主持并完成多项稠油开采技术研究及试验工作 25

28 联系人 : 刁顺先生电话 : sdiao@cnpc.com.cn Contact: Mr. Diao Shun Tel: sdiao@cnpc.com.cn

幻灯片 1

幻灯片 1 胜利油田稠油开采技术王增林中国石化胜利油田分公司 2011 年 9 月提纲一胜利油田稠油油藏主要特点二胜利油田稠油开采技术三结论与认识一胜利油田稠油油藏主要特点胜利油田地理位置图胜利油田胜利油田位于中国东部渤海湾盆地, 为中国第二大油田,1961 年发现, 累积探明原油储量 50 亿吨, 产油 10 亿吨一胜利油田稠油油藏主要特点胜利稠油储量分布胜利主要稠油油田位置图