稠油开采物理方法的研究.pdf

稠油开采物理方法的研究 邹璐( 中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院中心试验所，辽宁盘锦 1 2 4 0 1 0 ) 摘要：我国的稠油储量丰富，并且稠油的密度大、黏度高、流 动差，使得稠油在开采的时候存在许多困难。本文结合笔者多 年的学习工作经验，首先概括了我国稠油开采的形式并引出稠 油开采的三种物理方法，接着重点介绍了三种开采技术的机 理，最后分别阐述了对三种物理采油技术的认识。本文的研究 成果将对我国稠油开采具有贡献意义。 关键词：稠油；蒸汽驱；开采机理；开发效果；蒸汽吞吐；微 生物：认识 1 稠油开采的形势 我国是一个资源丰富的国家，稠油资源也不例外。我国的 稠油资源分布广泛，目前已经在渤海湾盆地、松辽盆地、准噶尔 盆地、二连盆地等1 5 个盆地地区发现了大大小小的稠油油藏。 专家预测我国全部稠油总量高达数十亿吨。稠油资源是我国 巨大潜在资源之一。调查表明，我国的胜利油田拥有大量的未 利用稠油资源，约占油田总储油量的四分之一，而且近年来发 现的油藏大部分也为稠油资源，稠油资源的开采利用将对我国 油田产量的提高具有重要的意义。 我国对稠油开采主要采用物理方法，具有代表性的稠油物 理开采方法除了蒸汽驱稠油技术，还有蒸汽吞吐技术、微生物 强化采油技术等，接下来笔者将向读者介绍此三种方法的开采 机理。 2 稠油开采物理方法机理 2 1 蒸汽驱稠油的开采机理 此项技术立足于蒸汽的热力学性质，具体划分蒸汽驱稠油 增加产量的机理有：蒸汽蒸馏、加热降黏、热膨胀作用、脱气作用、 油的混相驱作用等。具体实施采用面形井网形式，注入井注气， 生产井产油。蒸汽驱稠油的过程中，多种机理共同作用，使得驱 油效率保持在8 0 到9 0 之间。多种机理中，起到主导作用的 为降黏作用、蒸汽蒸馏作用、热膨胀作用、油的混相驱作用。 2 1 1 降黏作用。原油的黏度会随着温度的升高而降低，蒸 汽由注入井注入油藏，使得油藏的温度升高，造成的直接结果 便是油、水混合物的黏度降低。对比之下，水的黏度下降远不 如油明显，便导致了二者流度比的改善进而提高采油效率。 2 1 2 蒸汽的蒸馏作用。高温高压蒸汽的注入使得稠油的沸 点温度降低，当温度超过要求的沸点温度时，混合物沸腾，进而油 被分离并从空隙向连通孔处转移，增加蒸汽驱稠油的机会。 2 1 3 热膨胀作用。稠油随温度升高发生膨胀，膨胀使得混 合物更具有流动性。利用此机理可以采出5 - 1 0 的原油。 2 1 4 油的混相驱作用。水蒸汽蒸馏出的部分，在通过较冷 的区域时被凝析出来，凝析出来的液体和油一起流动，便形成 了热水驱。另一方面，水、油混合也降低了油的密度，使轻质馏 分更容易随着蒸汽推进而推进，从而形成油的混相驱。由此机 理增加的采收率在3 - 5 左右。 2 2 蒸汽吞吐的机理 蒸汽吞吐技术运用于稠油开采的增产效果明显，主要机理 如下： 2 2 1 加热降粘作用。上文已经提到过，稠油对温度是相当 敏感的，当向油层注入高温高压的水蒸气后，近井地带一定距 离范围内的原油层会被加热。这导致加热带的油黏度将大幅 度减小，进而对流动的阻力也会降低，直接导致油井产量增加。 2 2 2 加热后油层弹性能量的释放。油层压力较高的时候， 加热会导致原油膨胀，膨胀后的原油弹性能量得以释放，而且 油中游离的部分气体也会溶解于稠油中。 2 2 3 蒸汽吞吐过程中的油层解堵作用。稠油油藏在采油 的过程中，不得不面对的问题就是入井液及沥青胶质很容易堵 塞油层井。蒸汽吞吐过程中的解堵机理在于：油层黏度随蒸汽 注入温度升高而降低，在开井回收时改变油的流动方向，混合 油体及蒸汽各部分产生放大的压力差，从而将井眼附近的堵塞 物排除，问题得以解决。 2 2 4 溶剂抽提作用。稠油油层中的原油在蒸汽流的高温 作用下会产生不同程度的裂解，使得原油的馏分增多，其中的 轻馏分可以起到一定的溶剂抽提作用。 2 2 5 改善油相渗透率的作用。湿蒸汽注入非均匀油层后， 高温使得油层对油和水的相对渗透率发生改变，由原来油层的 亲油性转为亲水性。在同样水饱和度的情况下，油的渗透率增 加，水的降低，从而水的受束缚度也降低，饱和度增大。这样一 来，由热水换出来的油便会进入孔道，增加油产量。 总体来讲，蒸汽吞吐开采是依靠天然的能量开采，它在人 工注入定量的蒸汽加热油层后，利用该技术产生强化采油机 理，最主要的是原油的加热降黏作用。 2 3 微生物强化采油的机理 微生物降解技术能够有效的降低原油的黏度，提高采油效 率。该技术在采油过程中得到了进一步的发展。谈及理论依 据，主要是利用添加氮、磷盐的充气水让地层的微生物活化。 具体机理概括如下： 2 3 1 微生物自身生成的二氧化碳可以增加原油的溶解能力。 2 3 2 降解作业中生成有机酸等物质改善原油自身性质。 2 3 3 微生物作用可以使原油中的烃类由大分子转变为低 分子。 2 3 4 微生物降解可以产生活性剂类物质改善稠油自身的 物理性质。 2 3 5 降解产生的部分聚合物将固状原油散成液滴。 2 3 6 能够对原油重质组分进行生化活性的酶改进。 3 结语 稠油的开采关系到我国的发展，利用先进的物理方法对其 开采效率及产量提高有很大的必要性。在研究稠油开采物理 方法的过程中，我们应该积极的去与拥有先进技术的国家交流 合作。只有这样，才能保证我国稠油开采技术又好又快发展。 当然，发展的同时，也应该关注对环境的影响，做到可持续的发 展。我相信，稠油开采的明天会更加美好。 参考文献： 1 1 张锐稠油热采技术北京：石油工业出版社，1 9 9 9 ：1 3 1 【2 】吴奇，张义堂，任芳祥，等国际稠油开采论文集北京：石油 工业出版社，2 0 0 2 ：3 6 4 4 1 2 0 1 5 年4 月化，虿鳕I1 1 5 万方数据