稠油開采物理方法的研究

鄒璐（中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院中心試驗(yàn)所，遼寧 盤錦 124010）

1 稠油開采的形勢

我國是一個資源豐富的國家，稠油資源也不例外。我國的稠油資源分布廣泛，目前已經(jīng)在渤海灣盆地、松遼盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、二連盆地等15個盆地地區(qū)發(fā)現(xiàn)了大大小小的稠油油藏。專家預(yù)測我國全部稠油總量高達(dá)數(shù)十億噸。稠油資源是我國巨大潛在資源之一。調(diào)查表明，我國的勝利油田擁有大量的未利用稠油資源，約占油田總儲油量的四分之一，而且近年來發(fā)現(xiàn)的油藏大部分也為稠油資源，稠油資源的開采利用將對我國油田產(chǎn)量的提高具有重要的意義。

我國對稠油開采主要采用物理方法，具有代表性的稠油物理開采方法除了蒸汽驅(qū)稠油技術(shù)，還有蒸汽吞吐技術(shù)、微生物強(qiáng)化采油技術(shù)等，接下來筆者將向讀者介紹此三種方法的開采機(jī)理。

2 稠油開采物理方法機(jī)理

2.1 蒸汽驅(qū)稠油的開采機(jī)理

此項(xiàng)技術(shù)立足于蒸汽的熱力學(xué)性質(zhì)，具體劃分蒸汽驅(qū)稠油增加產(chǎn)量的機(jī)理有：蒸汽蒸餾、加熱降黏、熱膨脹作用、脫氣作用、油的混相驅(qū)作用等。具體實(shí)施采用面形井網(wǎng)形式，注入井注氣，生產(chǎn)井產(chǎn)油。蒸汽驅(qū)稠油的過程中，多種機(jī)理共同作用，使得驅(qū)油效率保持在80%到90%之間。多種機(jī)理中，起到主導(dǎo)作用的為降黏作用、蒸汽蒸餾作用、熱膨脹作用、油的混相驅(qū)作用。

2.1.1 降黏作用。原油的黏度會隨著溫度的升高而降低，蒸汽由注入井注入油藏，使得油藏的溫度升高，造成的直接結(jié)果便是油、水混合物的黏度降低。對比之下，水的黏度下降遠(yuǎn)不如油明顯，便導(dǎo)致了二者流度比的改善進(jìn)而提高采油效率。

2.1.2 蒸汽的蒸餾作用。高溫高壓蒸汽的注入使得稠油的沸點(diǎn)溫度降低，當(dāng)溫度超過要求的沸點(diǎn)溫度時(shí)，混合物沸騰，進(jìn)而油被分離并從空隙向連通孔處轉(zhuǎn)移，增加蒸汽驅(qū)稠油的機(jī)會。

2.1.3 熱膨脹作用。稠油隨溫度升高發(fā)生膨脹，膨脹使得混合物更具有流動性。利用此機(jī)理可以采出5%-10%的原油。

2.1.4 油的混相驅(qū)作用。水蒸汽蒸餾出的部分，在通過較冷的區(qū)域時(shí)被凝析出來，凝析出來的液體和油一起流動，便形成了熱水驅(qū)。另一方面，水、油混合也降低了油的密度，使輕質(zhì)餾分更容易隨著蒸汽推進(jìn)而推進(jìn)，從而形成油的混相驅(qū)。由此機(jī)理增加的采收率在3%-5%左右。

2.2 蒸汽吞吐的機(jī)理

蒸汽吞吐技術(shù)運(yùn)用于稠油開采的增產(chǎn)效果明顯，主要機(jī)理如下：

2.2.1 加熱降粘作用。上文已經(jīng)提到過，稠油對溫度是相當(dāng)敏感的，當(dāng)向油層注入高溫高壓的水蒸氣后，近井地帶一定距離范圍內(nèi)的原油層會被加熱。這導(dǎo)致加熱帶的油黏度將大幅度減小，進(jìn)而對流動的阻力也會降低，直接導(dǎo)致油井產(chǎn)量增加。

2.2.2 加熱后油層彈性能量的釋放。油層壓力較高的時(shí)候，加熱會導(dǎo)致原油膨脹，膨脹后的原油彈性能量得以釋放，而且油中游離的部分氣體也會溶解于稠油中。

2.2.3 蒸汽吞吐過程中的油層解堵作用。稠油油藏在采油的過程中，不得不面對的問題就是入井液及瀝青膠質(zhì)很容易堵塞油層井。蒸汽吞吐過程中的解堵機(jī)理在于：油層黏度隨蒸汽注入溫度升高而降低，在開井回收時(shí)改變油的流動方向，混合油體及蒸汽各部分產(chǎn)生放大的壓力差，從而將井眼附近的堵塞物排除，問題得以解決。

2.2.4 溶劑抽提作用。稠油油層中的原油在蒸汽流的高溫作用下會產(chǎn)生不同程度的裂解，使得原油的餾分增多，其中的輕餾分可以起到一定的溶劑抽提作用。

2.2.5 改善油相滲透率的作用。濕蒸汽注入非均勻油層后，高溫使得油層對油和水的相對滲透率發(fā)生改變，由原來油層的親油性轉(zhuǎn)為親水性。在同樣水飽和度的情況下，油的滲透率增加，水的降低，從而水的受束縛度也降低，飽和度增大。這樣一來，由熱水換出來的油便會進(jìn)入孔道，增加油產(chǎn)量。

總體來講，蒸汽吞吐開采是依靠天然的能量開采，它在人工注入定量的蒸汽加熱油層后，利用該技術(shù)產(chǎn)生強(qiáng)化采油機(jī)理，最主要的是原油的加熱降黏作用。

2.3 微生物強(qiáng)化采油的機(jī)理

微生物降解技術(shù)能夠有效的降低原油的黏度，提高采油效率。該技術(shù)在采油過程中得到了進(jìn)一步的發(fā)展。談及理論依據(jù)，主要是利用添加氮、磷鹽的充氣水讓地層的微生物活化。具體機(jī)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 降解作業(yè)中生成有機(jī)酸等物質(zhì)改善原油自身性質(zhì)。

2.3.3 微生物作用可以使原油中的烴類由大分子轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿印?/p>

2.3.4 微生物降解可以產(chǎn)生活性劑類物質(zhì)改善稠油自身的物理性質(zhì)。

2.3.5 降解產(chǎn)生的部分聚合物將固狀原油散成液滴。

2.3.6 能夠?qū)υ椭刭|(zhì)組分進(jìn)行生化活性的酶改進(jìn)。

3 結(jié)語

稠油的開采關(guān)系到我國的發(fā)展，利用先進(jìn)的物理方法對其開采效率及產(chǎn)量提高有很大的必要性。在研究稠油開采物理方法的過程中，我們應(yīng)該積極的去與擁有先進(jìn)技術(shù)的國家交流合作。只有這樣，才能保證我國稠油開采技術(shù)又好又快發(fā)展。當(dāng)然，發(fā)展的同時(shí)，也應(yīng)該關(guān)注對環(huán)境的影響，做到可持續(xù)的發(fā)展。我相信，稠油開采的明天會更加美好。

[1]張銳.稠油熱采技術(shù).北京：石油工業(yè)出版社,1999：1-31.

[2]吳奇,張義堂,任芳祥,等.國際稠油開采論文集.北京：石油工業(yè)出版社,2002：36-441.