稠油復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

摘要：目前，常規(guī)蒸汽吞吐技術(shù)在國內(nèi)外稠油油田中的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟。由常規(guī)蒸汽吞吐技術(shù)衍生出的二元復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)、多元復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)可以進(jìn)一步提高熱采效果。

關(guān)鍵詞：稠油油藏;復(fù)合蒸汽吞吐;二元;多元

前言

在稠油蒸汽吞吐過程中，隨著油井含水率的上升，蒸汽吞吐的效率及增油量將逐漸降低，每一周期我們需要往油藏中注入更多的蒸汽，這樣的情形導(dǎo)致了較低的油汽比以及不佳的經(jīng)濟(jì)效益^[1]。同時(shí)隨著高黏稠油油藏的不斷發(fā)現(xiàn)，采用常規(guī)蒸汽吞吐技術(shù)可達(dá)到的開發(fā)效果已無法滿足油田需求。

由常規(guī)蒸汽吞吐技術(shù)衍生出的二元復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)、多元復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)可以進(jìn)一步提高熱采效果。如非烴氣輔助蒸汽吞吐由于重力分異可以擴(kuò)大蒸汽縱向波及體積，非烴氣分布在油層頂部，緩解主力層段上部蒸汽超覆，提高儲層縱向動(dòng)用程度?？諝廨o助蒸汽吞吐由于空氣中氧氣與原油發(fā)生低溫氧化反應(yīng)，放出熱量，可以進(jìn)一步提高蒸汽前緣溫度，擴(kuò)大蒸汽平面波及體積^[2，3]。

1 常規(guī)蒸汽吞吐技術(shù)

蒸汽吞吐技術(shù)包含以下三個(gè)實(shí)施階段：第一階段是注入階段，依據(jù)設(shè)計(jì)的注入量在幾天至幾周的時(shí)間內(nèi)將熱蒸汽注入油藏中;第二階段是燜井階段，即保持井筒關(guān)閉的狀態(tài)使得油藏經(jīng)歷一個(gè)短期的“吸熱期”，該階段通常時(shí)間較短，僅有數(shù)天時(shí)間;第三階段是采出階段，讓油井以自噴或機(jī)械采油的方式將原油從油藏中開采出來，由于蒸汽注入量、油藏特性、井況等因素的不同，該階段的持續(xù)時(shí)間從數(shù)天至數(shù)月不等。當(dāng)?shù)谌A段的原油產(chǎn)量遞減到一個(gè)較低的值時(shí)，就可以考慮開始新一輪的吞吐周期。

蒸汽吞吐技術(shù)開采稠油的主要機(jī)理有以下幾點(diǎn)：通過增加地層溫度降低原油黏度;溶解氣驅(qū)作用;通過增加近井地帶壓力帶來的地層壓實(shí)作用;重力泄油作用等。在低周期吞吐時(shí)地層壓實(shí)是主要的驅(qū)替機(jī)理，但它的作用隨著周期數(shù)的增加而迅速減弱;在低周期吞吐時(shí)，溶解氣驅(qū)是次重要的驅(qū)替機(jī)理，并且它的作用逐步提升，至中周期吞吐時(shí)貢獻(xiàn)最大;在高周期吞吐時(shí)，重力泄油和蒸汽擴(kuò)散成為了主要的驅(qū)替機(jī)理。

典型的蒸汽吞吐壽命是8-12周期。即便是很成功的蒸汽吞吐案例，隨著油井含水率的上升，蒸汽吞吐的效率及增油量將逐漸降低，每一周期我們需要往油藏中注入更多的蒸汽，這樣的情形導(dǎo)致了較低的油汽比以及不佳的經(jīng)濟(jì)效益。

2 二元復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)

常規(guī)蒸汽吞吐技術(shù)在國內(nèi)外稠油油田的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，但隨著油井含水率的上升，蒸汽吞吐的效率及增油量將逐漸降低，每一周期我們需要往油藏中注入更多的蒸汽，這樣的情形導(dǎo)致了較低的油汽比以及不佳的經(jīng)濟(jì)效益。隨著人們對采收率與經(jīng)濟(jì)效益提出的更高要求，常規(guī)蒸汽吞吐技術(shù)已逐漸無法滿足稠油油田開發(fā)的需要，由此衍生出二元復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)。

二元復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)即除蒸汽外，協(xié)同注入另一種介質(zhì)，籍此提升蒸汽吞吐的開發(fā)效果。其提高采收率機(jī)理主要有^[4，5]：

若協(xié)同注入介質(zhì)為氣體，則可通過加熱和氣體溶解降低原油黏度。實(shí)驗(yàn)研究表明二氧化碳的輔助降黏效果優(yōu)于氮?dú)獾妮o助降黏效果，注干氣也可取得一定的輔助降黏效果。

（1）若協(xié)同注入介質(zhì)為氣體，通過氣體的協(xié)同注入可擴(kuò)大重力泄油作用。稠油和氣體間的重力差對加熱后原油的重力泄油作用來說是非常有利的，此時(shí)的重力差相當(dāng)于原油采出的一種驅(qū)動(dòng)力，若不考慮氣體在油、水中的溶解，該值可以利用簡單公式計(jì)算。利用公式可繪制出的稠油、氣體間的重力差圖版。圖版中若出現(xiàn)負(fù)值是由于蒸汽在高壓和低溫下轉(zhuǎn)化成了水，油水間重力差的不同促使原油向上運(yùn)移。N₂、CO₂與原油間的重力差不同是由于壓縮性的差異。在原油密度為950kg/m³，地層厚度為20m的條件下，當(dāng)油藏壓力衰竭到5MPa時(shí)，在200-300℃下注入氮?dú)?，此時(shí)的重力差接近0.2MPa，可以看出在衰竭油藏中重力差對泄油的貢獻(xiàn)很大。

（2）通過注入化學(xué)劑改善注入表現(xiàn)。降黏劑可以像類似于前置段塞一樣注入到地層中，提高流體注入性，同時(shí)起泡劑可以限制蒸汽和氣體的指進(jìn)，增加蒸汽和氣體的波及體積，從而增加驅(qū)替效率，防膨劑可以可以穩(wěn)定粘土礦物避免地層滲透率下降的傷害。

BOscan 等人研究了在蒸汽吞吐燜井過程中注入干氣（CH₄）對蒸汽吞吐效果的影響，結(jié)果表明相對于常規(guī)蒸汽吞吐技術(shù)來說，注入干氣可以增大汽腔范圍，進(jìn)一步降低原油黏度，且增加水平井末端的溫度，使得周期原油產(chǎn)量增加。

氮?dú)饩哂斜绕渌麣怏w（二氧化碳、甲烷等）更高的膨脹性，能夠防止蒸汽在油層中的超覆作用、降低井筒熱損失、提高井底蒸汽干度、提高蒸汽驅(qū)替效率、補(bǔ)充地層能量、增加地層壓力，擴(kuò)大加熱范圍，減少覆蓋層熱損失。Y. DU等人研究了氮?dú)廨o助蒸汽吞吐技術(shù)在超稠油油藏中的開發(fā)機(jī)理及可行性，由于氮?dú)庠谠椭械娜芙舛群艿?，氮?dú)庠诟纳瞥碛土鲃?dòng)能力方面的效果很弱，因此氮?dú)獾闹饕o助機(jī)理是低熱傳導(dǎo)效應(yīng)和增能，同時(shí)確定出研究區(qū)塊最佳的氮?dú)庹羝葹?0^[5，6]。

3 多元復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)

多元復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)即除蒸汽外，協(xié)同注入兩種或兩種以上的其余介質(zhì)，以提升熱采開發(fā)效果。礦場上通常采用蒸汽、氣體、與化學(xué)劑協(xié)同注入，蒸汽、氣體、化學(xué)劑協(xié)同吞吐技術(shù)的主要機(jī)理有：注入流體的協(xié)同作用，包括通過加熱和氣體溶解降低原油黏度，通過氣體的協(xié)同注入增加熱驅(qū)掃效率，降低熱損失，加熱后多孔介質(zhì)與飽和流體的膨脹，流體注入能力和驅(qū)掃效率的提升，油藏保護(hù)，利用化學(xué)添加劑例如發(fā)泡劑的其他有利反應(yīng)等。

多元輔助蒸汽吞吐技術(shù)的典型做法是在注入蒸汽的同時(shí)注入煙道氣以提升開發(fā)效果。煙道氣可以增加熱效率，減少往上覆層的熱損失，同時(shí)由于氣體的溶解提升蒸汽注入能力。在開發(fā)過程中，蒸汽可以加熱油藏并幫助CO₂與N₂擴(kuò)散，這些氣體會運(yùn)移到地層的頂部，并以隔熱層的形式限制熱量向上覆巖層損失。

4 未來展望

稠油復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)的未來發(fā)展方向是更為多樣化的多元復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)。多元的注入介質(zhì)、多種的復(fù)合方式、多樣的油藏類型使得開采機(jī)理更加復(fù)雜，在具體實(shí)施過程中需要采取有針對性的個(gè)性化設(shè)計(jì)才能獲得更好的開發(fā)效果。同時(shí)我們應(yīng)注意到多元復(fù)合蒸汽吞吐過程中介質(zhì)類型多樣，機(jī)理深化認(rèn)識難，需加大力量進(jìn)一步開展機(jī)理研究。

5 結(jié)論及認(rèn)識

（1）除常規(guī)蒸汽吞吐技術(shù)外，二元復(fù)合蒸汽吞吐與多元復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)已逐步在礦場推廣應(yīng)用并取得良好效果。其主要提高采收率機(jī)理有：通過加熱和氣體溶解降低原油黏度、通過氣體的協(xié)同注入可擴(kuò)大重力泄油作用、通過注入化學(xué)劑改善注入表現(xiàn)等。

（2）稠油復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)的未來發(fā)展方向是更為多樣化的多元復(fù)合蒸汽吞吐技術(shù)。

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作者簡介：謝佳（1991-），女，漢族，四川自貢人，本科，初級工程師，主要從事地質(zhì)開發(fā)方面的工作。

（作者單位：中石油遼河油田分公司歡喜嶺采油廠）