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提高稠油采收率技术浅述

发表时间：2021/7/2 来源：《中国科技信息》2021年8月作者：张红俊王刚皇甫自愿

[导读] 我国稠油储量大，分布广，在常规原油受到储量增长限制的情况下，稠油油藏的开采显得更加重要。但稠油粘度大，有别于常规原油，若采用常规原油的开采方式会导致开采效率低。

中石化胜利油田分公司东辛采油厂永安采油管理区山东东营张红俊王刚皇甫自愿 257000

摘要：我国稠油储量大，分布广，在常规原油受到储量增长限制的情况下，稠油油藏的开采显得更加重要。但稠油粘度大，有别于常规原油，若采用常规原油的开采方式会导致开采效率低。本文从稠油冷采和热采两方面比较全面的介绍了当前稠油提高采收率技术，为稠油油藏的开采提供一定的借鉴作用。
关键词：稠油；采收率；开采技术
        引言:随着常规原油的开发，地下储量逐渐减少，而储量巨大的稠油资源在日后的能源结构中占据的比例增大。稠油在常规水驱后的剩余油较多且大部分连续可流动，这些稠油资源的开采方式成为了今后研究的重要课题。国内大部分稠油油藏已进入高含水期，其中一部分进入特高含水期。普通稠油水驱后的最终采收率较低，但剩余油饱和度较高且分布零散，而采油速度低，含水率上升快，波及系数较小，油藏开发后期效果极不理想。因此，如何进一步开发稠油水驱后的剩余油，成为了提高油田开发效果的潜力所在。
        稠油因其胶质、沥青质的含量较高，密度大、黏度高、流动性差，因此稠油开采的难度大、所需的成本高。稠油开采的关键在于降低黏度与摩阻和改善流变性。热采是目前国内外稠油开采最常用也最成功的方法，主要包括蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油（SAGD）和蒸汽吞吐等。热采主要是通过加热来降低稠油的黏度从而提高其流度，在没有底水以及油层较厚的情况下，热采技术非常有效，采收率较高。但对于油层厚度较小以及存在底水的油藏，热量在传输及加热原油的过程中会大量损失，无法通过加热来降低稠油黏度，热采稠油技术在这种情况下的应用受到限制，这时通常考虑利用冷采如化学驱和微生物驱等方法进一步提高稠油油藏采收率。
        1稠油资源概况
        我们把沥青质、胶质含量较高且黏度和密度较大的原油称为稠油，国外统称稠油为重质原油。通常把油藏条件下相对密度为0.92-0.95、黏度为100-10000mPa·s的原油称为普通稠油；油藏条件下相对密度为0.95-0.98、黏度为10-50Pa·s的原油称为特稠油；油藏条件下相对密度大于0.98，黏度大于50Pa·s的原油称为超稠油。稠油是石油资源的重要组成部分，是多种重要化工产品的生产初级原料，也是近几年国家石油勘探开发与开采的重要目标。
        2稠油开采技术浅析
        2.1热采
        2.1.1蒸汽驱
        对于高黏度、高重度和高孔隙度的油藏来说，蒸汽驱是一项采用率很高的采油方式。我国蒸汽驱技术已经非常成熟，并且在很多大型油田得到了广泛的应用。蒸汽驱是将热蒸汽作为载热流体和驱动介质，对注气井进行持续注汽，从而在相邻的生产井
        持续采油，利用注入的热量和质量来提高驱油效率的过程。蒸汽驱驱油机理包括高温蒸汽对于稠油的降黏作用、蒸汽与原油的混相驱作用以及岩石与流体的热膨胀作用等。威尔曼等研究发现，蒸汽驱的采收率一般高于冷水驱的采收率，而且比同温热水驱的采收率也要高出很多。然而同样作为蒸汽驱，高压蒸汽驱的采收率通常高于低压蒸汽驱采收率。
        虽然蒸汽驱作为目前在技术和经济上比较成功的稠油油藏开发技术之一，然而储层的非均质性以及各生产井工作制度上的差异造成位于高渗透方向、高产量且注采井距较小的生产井首先发生蒸汽突破现象，使得油藏热利用率低，整体的经济效益无法得到保障。此时应当考虑以下几个相关的技术方法：（1）在进行射孔操作时，尽量避免高渗层或其他层位同时射开，要针对具体的开采情况有效控制各个层内的渗透率级差，保证开采工作高效的进行；（2）对注入油层的蒸汽量进行合理的调配，根据地层的吸汽能力对注入汽量和注入速度进行调整，尽量做到均匀注采；（3）对于易产生气窜的井层加大研究力度，在注汽时可以通过封隔器来封堵易窜井层，然后选注非气窜的井层，实行分层注汽作业；（4）对于易发生气窜的高渗层进行机械或化学封窜，如投入大小合适的空心金属球或注入一些合适的化学剂。

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        2.1.2蒸汽吞吐
        蒸汽吞吐是先向油井中注入一定量的热蒸汽，随后进行一段时间的焖井，等蒸汽的热量扩散到油层之后，再进行开井生产的一种开采稠油的方法［26］。蒸汽吞吐在我国的应用十分广泛，我国大部分的稠油产量是通过蒸汽吞吐技术获得的。蒸汽吞吐技术的采油原理可以归纳为：（1）油层中的原油经蒸汽加热后黏度降低，流动性增强；（2）对于压力较高的油层，油层的弹性能量在加热后充分释放，增加了驱油的动力；（3）岩石和流体的热膨胀作用促进了油藏的开发；（4）高温蒸汽对于岩石的冲刷可以解除近井带的污染，起到了良好的解堵作用
        2.1.3蒸汽辅助重力泄油
        该技术将注入的蒸汽作为供热热源，依靠被加热的水和油与从注汽井注入的蒸汽之间的密度差作为驱动力来开采稠油，为稠油、超稠油的有效开采与及时接替开拓了新的途径与方法。SAGD是通过注入高温度、高干度的热蒸汽对油层进行加热，形成蒸汽腔，在保持一定油层压力的情况下使原油在重力的作用下流到生产井中。相对于蒸汽驱来说，该技术具有较高的采油及泄油能力、较高的油气比和最终采收率，同时还可以降低井间干扰，能有效避免蒸汽过早的在井间窜流或连通等问题。虽然SAGD技术很大程度上能提高稠油的采收率，但是随着生产的进行也会出现一些严重的问题，如蒸汽腔温度下降导致蒸汽冷凝。蒸汽腔向上部地层传热过多致使原有的胶质沥青质隔层融化，造成顶水和边水侵入，从而使得采出液中的含水率急剧上升，导致油藏整体采收率降低。当顶水和边水泄入时会降低稠油油层的温度，进而使稠油的黏度急剧上升，甚至失去流动性。因此急需研发SAGD的接替方案以改善和提高热蒸汽的利用率，同时对采出液的含水率加以控制。
        2.2冷采
        2.2.1碱驱技术
        将浓度为0.2%-5%的碱性溶液注入地层中，碱与地层原油中的活性组分发生化学反应生成表面活性剂，能够降低油水之间的界面张力。但碱驱的使用会造成检泵周期缩短，地层渗透率下降等一系列的问题，制约了其工业上广泛的使用。
        2.2.2聚合物驱
        聚合物驱主要是通过向注入水中加入相对分子量较大的聚合物，增加注入溶液的粘度，来降低其流度，从而改善驱替相与被驱替相之间的流度比，提高驱替相的纵向波及系数，进而提高采收率。其工艺特点与碱驱类似。
        2.2.3微生物法
        美国学者Bachioan最早提出了微生物采油这一想法。其原理是通过向地层中注入人工培养的微生物（外源微生物）和营养液或单纯的注入营养液给油藏微生物（本源微生物），利用微生物的新陈代谢产物（表面活性剂、生物聚合物、气体、酸等），促使岩石孔道和原油性质发生改变，提高采收率。其成本低，施工方便，不损害地层，近年来得到很好地发展。
        2.2.4VAPEX技术
        该技术的开采机理同SAGD一样是利用重力泄油，不同的是VAPEX注入的是烃类溶剂（乙烷、丙烷、丁烷等）而非蒸汽，注入的气体在地层温度及压力下溶解重油和沥青，使原油的流动性更好。与SAGD相比，该技术所需设备便宜，操作简单，因此适用范围较广泛。
        3结语
        随着理论知识与实验数据的不断更新，稠油的开采技术也在不断地创新。每一种开采方式都具有独特的优点，同时也有着不足之处。需根据不同油藏的不同条件，因地制宜，选择适合的开采技术，尽可能做到经济与效益的最大化。
参考文献:
[1]郝晶等.稠油开采技术的发展[J].当代化工，2013，42（10）：1435-1436.
[2]吕政，李辉.洼38块蒸汽驱扩大井组油藏数值模拟研究［J］.中国矿业，2018，27（2）：108-111

作者简介：张红俊，女，1974年10月出生，山东省滨州市人，汉族，大学专科学历，高级技师，研究方向为油气田开发工作。