地質(zhì)稠油開采技術(shù)進展及現(xiàn)狀

何良晨

摘要：隨著世界常規(guī)原油可采儲量的減少，作為石油消費大國的中國必定會受到強烈的沖擊。我國稠油資源豐富，稠油開采潛力巨大，但是常規(guī)開采方法很難開采稠油。本文著重從熱采和冷采兩個方面，介紹了稠油開采技術(shù)，以及各種方法上的適用范圍和作用機理，并展望了未來稠油開采技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)稠油；開采技術(shù)

在過去的一百多年間，人類已經(jīng)消耗了 45%以上的輕質(zhì)油可采儲量，常規(guī)原油的可采儲量僅剩1500 億 t。隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，持續(xù)增長的市場需求與常規(guī)油藏的儲量不足之間的矛盾會不斷擴大。2011 年，中國石油對外依存度超過 50%，且增長迅速，作為石油的消費大國，中國必定會受到強大的沖擊，為了保持國民經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，必須尋求能接替可采輕質(zhì)原油的戰(zhàn)略資源。

我國稠油資源豐富，陸上稠油、瀝青資源約占石油資源總量的 20%以上，預測資源量 198 億 t，目前已探明地質(zhì)儲量 20.6 億 t。稠油油田主要集中在遼河油區(qū)、勝利油區(qū)、克拉瑪依油區(qū)及河南油區(qū)。最近幾年在吐哈盆地、塔里木盆地也發(fā)現(xiàn)了深層稠油資源。

1.制約稠油開發(fā)的主要問題

特稠油油藏溫度下脫氣油粘度為10 000～50 000mPa·s，超稠油（天然瀝青）油藏溫度下脫氣油粘度一般大于50 000 mPa·s。稠油的特點一是膠質(zhì)和

瀝青質(zhì)含量高，如單家寺油田單6塊稠油族組分中瀝青質(zhì)占11%，塔河油田稠油族組分中瀝青質(zhì)含量高達23%；二是粘溫關(guān)系敏感，如陳375井脫水脫氣油40℃對應(yīng)粘度133 300 mPa·s，80℃對應(yīng)粘度2 646 mPa·s，100℃對應(yīng)粘度754 mPa·s。特稠油因含有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、石蠟等高分子化合物，易形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有非牛頓流體的性質(zhì)，其結(jié)構(gòu)隨剪切應(yīng)力的增大而破壞，且破壞程度與流動速度有關(guān)，即當原油流速慢時結(jié)構(gòu)破壞小，粘度相對較大；流速快時則破壞大，粘度相對較小。共用同一渠道的多相流體在流動時會相互干擾，流度比越大，干擾越嚴重，低流度的水相更易侵入油相，使油相變?yōu)楣铝⒌挠偷危偷我坏┍粶粝聛?，要起動它必須克服更大的附加毛管阻力。特超稠油油藏開發(fā)難點在于：注汽壓力高于18 MPa，常規(guī)鍋爐不適應(yīng)；吸汽能力差，小于1 t/（MPa·h）；加熱動用半徑小于50 m；轉(zhuǎn)變?yōu)榕ｎD流體溫度高（高于100℃）。對于遠離油田基地的中小規(guī)模特稠油油藏，或許其面臨的主要開發(fā)瓶頸不是來自鉆井技術(shù)、熱采技術(shù)或冷采技術(shù)，而是來自地面集輸技術(shù)，如地面稠油的輸送加熱、降粘、脫水工藝。

2.稠油開采的主要技術(shù)

2.1 熱采技術(shù)

注蒸汽熱采的開采機理主要是通過加熱降粘改善流變性，高溫改善油相滲透率以及熱膨脹作用、蒸汽（熱水）動力驅(qū)油作用、溶解氣驅(qū)作用。關(guān)于稠油的蒸餾、熱裂解和混相驅(qū)作用，原油和水的蒸汽壓隨溫度升高而升高，當油、水總蒸汽壓等于或高于系統(tǒng)壓力時，混合物將沸騰，使原油中輕組分分離，即為蒸餾作用。蒸餾作用引起混合液沸騰產(chǎn)生的擾動效應(yīng)能使死孔隙中的原油向連通孔隙中轉(zhuǎn)移，從而提高驅(qū)油效率。高溫水蒸氣對稠油的重組分有熱裂解作用，即產(chǎn)生分子量較小的烴類。在蒸汽驅(qū)過程中，從稠油中餾出的烴餾分和熱裂解產(chǎn)生的輕烴進入熱水前沿溫度較低的地帶時，又重新冷凝并與油層中原始

油混合將其稀釋，降低了原始油的密度和粘度，形成了對原始油的混相驅(qū)。注蒸汽熱采的乳化驅(qū)作用同樣很有意義，蒸汽驅(qū)過程中，蒸汽前沿的蒸餾餾分凝析后與水發(fā)生乳化作用，形成水包油或油包水乳化液，這種乳化液比水的粘度高得多。在非均質(zhì)儲層中，這種高粘度的乳狀液會降低蒸汽和熱水的指進，提高驅(qū)油的波及體積。熱采井完井時的主要問題是，360℃高溫蒸汽會導致套管發(fā)生斷裂和損壞。為此，采用特超稠油HDCS技術(shù)，將膠質(zhì)、瀝青質(zhì)團狀結(jié)構(gòu)分解分散，形成以膠質(zhì)瀝青質(zhì)為分散相、原油輕質(zhì)組分為連續(xù)相的分散體系。特超稠油HDCS強化采油技術(shù)已在勝利油田成功應(yīng)用。加強注采參數(shù)優(yōu)化研究，針對不同原油性質(zhì)、不同油層厚度和水平段長度，明晰技術(shù)經(jīng)濟政策界限，合理配置降粘劑、CO2 和蒸汽用量，可提高應(yīng)用效果和效益。

2.2 出砂冷采

1986年，為了降低采油成本，提高稠油開采經(jīng)濟效益，加拿大的一些小石油公司率先開展了稠油出砂冷采的探索性礦場試驗。到90年代中期，稠油出砂冷采已成為熱點，不注熱量、不防砂，采用螺桿泵將原油和砂一起采出。螺桿泵連續(xù)抽吸避免了稠油網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的恢復，稠油形成穩(wěn)定的流動地帶，在油帶前緣，油滴被啟動而增溶到油帶中，因此，油帶具有很好的流動能力，表現(xiàn)到生產(chǎn)上就是含水下降。而抽油泵的脈動抽吸，使得地層孔隙中的油流難以形成連續(xù)流，水相侵入到油流通道，微觀上表現(xiàn)為降低了油滴前后的壓差，油滴更難啟動，若水相能量充足，油滴就一直不能流動，表現(xiàn)到生產(chǎn)上就是長期高含水。

稠油出砂冷采技術(shù)對地層原油含有溶解氣的各類疏松砂巖稠油油藏具有較廣泛的適用性，它通過使油層大量出砂形成蚯蚓洞和形成穩(wěn)定泡沫油而獲得較高的原油產(chǎn)量。形成地層中“蚯蚓洞”，可提高油層滲透率；形成泡沫油，則給油層提供了內(nèi)部驅(qū)動能量。樂安油田草13塊配套大孔徑、深穿透、高孔密射孔、高壓充填防砂與螺桿泵冷采配套技術(shù)，基本解決了粉細砂巖油藏防砂及稠油抽汲難題。

3.結(jié)束語

以上介紹了很多稠油開采的方法，每種都有自己的優(yōu)缺點，稠油冷采方法適合稠油粘度在 50 ～ 2000 mPa·s，具有水敏性的稠油油藏，應(yīng)用范圍不廣，但是其投資小，操作簡單；稠油熱采方法可以開采普通稠油、特稠油、超稠油，適用范圍比較廣，但其投資大，操作復雜。稠油油田選擇開采方法，要因地制宜，利用自身的有利條件，根據(jù)實際情況選擇。隨著稠油開采的進行，含水率也在不斷增加，為了提高開采效果應(yīng)該考慮稠油開采和調(diào)剖堵水工藝相結(jié)合，而不是只考慮降低原油粘度。在未來稠油開采技術(shù)的發(fā)展中，催化降粘開采、微生物開采等能在地下將稠油的大分子鏈裂解成小分子鏈的新型降粘開采技術(shù)必會成為焦點，同時，一些新技術(shù)的應(yīng)用（如多分枝水平井、復合降粘開采技術(shù)、油井舉升工藝的改進）也將會為稠油采收率的提高做出一定貢獻。

參考文獻

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（作者單位：遼河油田公司未動用儲量開發(fā)公司）