稠油開發(fā)的技術(shù)措施研究

吳常生 吳乃帆 鞏玉政 高華 梁?jiǎn)居?/p>

(塔里木油田公司輪南油氣開發(fā)部輪西采油作業(yè)區(qū)，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

我國(guó)油藏資源廣泛，油藏開發(fā)工作持續(xù)發(fā)展。由于稠油油藏在其中的比例持續(xù)增加，降低稠油油藏開采難度是油田開采的重點(diǎn)研究問(wèn)題。針對(duì)稠油黏度高，相對(duì)密度大，稠油油流阻力大等特點(diǎn)，采取對(duì)應(yīng)的開采技術(shù)措施，解決實(shí)際開采中出現(xiàn)的問(wèn)題，優(yōu)化稠油開發(fā)的技術(shù)手段，完善稠油開發(fā)各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中的不足。

1 稠油特點(diǎn)與劃分

稠油，別稱重油或者瀝青，稠油的劃分不僅涉及到稠油油藏的劃分，還涉及油藏的開發(fā)方式以及油藏后期開采的潛力評(píng)估。影響稠油形成的因素較多，因此不同稠油之間的區(qū)別較大，根據(jù)成因可分為原生稠油與次生稠油。根據(jù)相對(duì)密度以及黏度，可分為普通稠油、特稠油、超稠油。以通常標(biāo)準(zhǔn)，普通稠油相對(duì)密度介于0.92 至0.95，黏度介于100 至1000mPa·s；特稠油相對(duì)密度介于0.95 至0.98，黏度介于10 至50Pa·s；超稠油相對(duì)密度超過(guò)0.98，黏度超過(guò)50Pa·s[1]。塔里木的稠油具備粘度高，瀝青質(zhì)以及膠質(zhì)包含比例高的特點(diǎn)，使得油流形成較大阻力，增加了油田開采的難度，提高了油田開采成本。提高開發(fā)效率，必須根據(jù)情況使用最佳技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)降粘開采，保證油田的相關(guān)產(chǎn)能的上升空間，使得油田產(chǎn)出可以滿足實(shí)際需求。

2 稠油開采難度

稠油開發(fā)是世界性的大難題，工業(yè)化發(fā)展迅猛的今天，能源短缺成為阻礙現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題，而稠油資源是不可忽視的主要能源之一。我國(guó)稠油資源主要分布在各小塊稠油油藏田中，這類油藏的質(zhì)量較差，開發(fā)利用率不高，采油、地面集輸與處理難度較大。就開采方式而言，目前應(yīng)用最為廣泛的采油方式便是有桿抽油，但在開采稠油時(shí)，由于粘度過(guò)高，且含蠟量大，降低了油管的油流通道直徑，抽油桿柱的上、下行阻力增加，導(dǎo)致在抽油上沖程時(shí)驢頭負(fù)荷增加，而下沖程時(shí)可能出現(xiàn)驢頭“打架”現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)抽油桿卡死在油管中的情況，造成稠油開采井下事故。此外，針對(duì)某些油層溫度過(guò)低的稠油油井，其抽油泵固定閥、固定閥罩及其以下部位的壓力較低，在抽油開發(fā)過(guò)程中容易形成堵井現(xiàn)象，影響施工效率。而電潛泵井排量大，吸入口處壓力低，在油層溫度較低時(shí)，會(huì)使電機(jī)負(fù)荷增加，嚴(yán)重的可造成電機(jī)經(jīng)常停機(jī)，使電泵機(jī)組不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。稠油的開采過(guò)程中會(huì)面臨許多困境，由于相關(guān)操作技術(shù)的不熟練，以及稠油的性質(zhì)造成開采中的井下事故屢見不鮮，導(dǎo)致稠油采油成本大幅度上升。

3 熱采工藝技術(shù)措施

3.1 蒸汽吞吐

蒸汽吞吐是我國(guó)應(yīng)用比較廣泛的采油方式，通過(guò)往油井注入適量熱蒸汽，進(jìn)行一段時(shí)間的燜井，待蒸汽的熱量作用到油層，油層中的油流溫度增高，從而使得黏度降低，提高開采效率。在此過(guò)程中，涉及物理，化學(xué)作用以及熱能傳遞等，蒸汽自然傳熱，改變黏度，為稠油科學(xué)開采提供了有利條件。

對(duì)高壓力儲(chǔ)層，利用蒸汽吞吐，增強(qiáng)油層的彈性效力，提高了油層當(dāng)中原油的驅(qū)替能量，為油田產(chǎn)量提升打下基礎(chǔ)。蒸汽除作用于油層以外，還會(huì)作用于巖石層，起到一定的解除堵塞作用，熱能可改變巖層的潤(rùn)濕性能，提高油與水的滲透率，增加井底油流總量，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。同時(shí)，蒸汽攜帶的熱能可以降低表面張力和油流的流動(dòng)阻力，并產(chǎn)生熱脹力，帶出油滴顆粒，提高了稠油開采產(chǎn)量，使油藏開采總量達(dá)到需求目標(biāo)。

對(duì)地層，稠油在蒸汽熱能作用下，發(fā)生高溫裂解作用，使得稠油中重?zé)N的含量降低，產(chǎn)出油的質(zhì)量提高。對(duì)厚油層，開采時(shí)油流的重力被蒸汽熱能影響，保證油流順利入井，其相關(guān)生產(chǎn)可保持高效水平。

蒸汽吞吐技術(shù)采油速度較快，但要注意，受到不同因素影響，蒸汽吞吐的周期也不同，稠油開采對(duì)應(yīng)的提升效果也不同。充分利用蒸汽熱能的熱脹效果，是發(fā)揮蒸汽吞吐技術(shù)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。不斷研究蒸汽吞吐技術(shù)涉及的原理，及時(shí)更新工藝技術(shù)。改進(jìn)蒸汽吞吐的不足，可以在注入油井的蒸汽中加入適量的天然氣，有效增加蒸汽熱氣體積，擴(kuò)大蒸汽增熱面積，更大程度地降低稠油黏度，加快油層巖石流體流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)蒸汽吞吐技術(shù)氣驅(qū)助采的目的。除天然氣，還可以在注入蒸汽時(shí)投放溶劑來(lái)提高稠油產(chǎn)出量，擴(kuò)大蒸汽中的油氣比例。例如注入蒸汽時(shí)投放高溫泡沫劑，改變吸汽的剖面面積，改善蒸汽吞吐的效果。或者在注入蒸汽前先投放聚合物，借助聚合物的驅(qū)替效用，驅(qū)出石層孔隙中的油流，再利用蒸汽熱能加溫，降低稠油黏度，提高稠油產(chǎn)量。

3.2 蒸汽驅(qū)

針對(duì)黏度高，孔隙度高的油藏，蒸汽驅(qū)是常用的技術(shù)。蒸汽驅(qū)是用熱蒸汽作載熱流體和驅(qū)動(dòng)介質(zhì)，對(duì)注氣井持續(xù)進(jìn)行注氣，在鄰近的生產(chǎn)井進(jìn)行采油，通過(guò)注入的熱量和質(zhì)量，提高采油效率。雖然蒸汽驅(qū)是比較全面的稠油開采技術(shù)，但是由于儲(chǔ)層具備非均質(zhì)性的特點(diǎn)，在滲透高，產(chǎn)量高，開采井距小的生產(chǎn)井會(huì)出現(xiàn)蒸汽突破的情況，造成稠油油藏?zé)崃魇?，降低了整體經(jīng)濟(jì)利益[2]。

針對(duì)此情況，可采取以下措施。首先，在進(jìn)行射孔工作時(shí)，將高滲透層與其他層面分別開來(lái)，以免射孔時(shí)同時(shí)射開，根據(jù)實(shí)際具體的開采情況，保證各個(gè)層的滲透級(jí)差，確保開采效率。其次，要根據(jù)地層的吸汽能力，調(diào)整注入的蒸汽量，控制蒸汽總量和注入的速度，保證注采均勻。最后，重點(diǎn)防范易發(fā)生蒸汽氣竄的井層，注入蒸汽時(shí)，可通過(guò)利用封閉器來(lái)封隔井層，在不易發(fā)生氣竄的經(jīng)層完成注氣作業(yè)。

3.3 火燒油層

火燒油層是將適量的氣體注入到地層當(dāng)中，隨后點(diǎn)燃油層，使得地層產(chǎn)生的壓力增大，進(jìn)而通過(guò)熱力降低稠油黏度。并且，原油包含的重質(zhì)組在此高壓高溫的環(huán)境下，會(huì)發(fā)生裂解反應(yīng)形成焦炭，為火燒油層提供持續(xù)燃燒的燃料，提高稠油采收效率，增加產(chǎn)量。但采用火燒油層技術(shù)措施時(shí)要注意，火燒油層本身存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，一旦燃燒程度失控，極易引發(fā)安全事故，甚至損毀油井，嚴(yán)重破壞稠油開采工作。所以，根據(jù)實(shí)際情況，科學(xué)合理運(yùn)用火燒油層的技術(shù)措施，避免因小失大，造成不必要的開采成本浪費(fèi)。同時(shí)，要完善火驅(qū)高溫注采工藝，做好管道防腐質(zhì)量監(jiān)察，完善前緣控制技術(shù)等，改進(jìn)搭配，進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用規(guī)模。

3.4 蒸汽輔助重力泄油

蒸汽輔助重力泄油技術(shù)，是將注入的蒸汽作為加熱熱能，利用加熱的水油與注入到井中水蒸氣形成的密度差來(lái)驅(qū)動(dòng)稠油的技術(shù)措施，提高稠油開采效率。和蒸汽驅(qū)相比，蒸汽輔助重力泄油技術(shù)在開采以及泄油方面能力更強(qiáng)，油氣比更高。同時(shí)，蒸汽輔助重力泄油技術(shù)對(duì)蒸汽躥井具備一定抑制作用，可降低此類井間干擾。

4 冷采工藝技術(shù)措施

4.1 化學(xué)冷采

稠油油藏開采時(shí)，將表面活劑溶液注入井下，稠油在活劑的作用下分散成新的乳狀液，黏度大幅度降低，稠油流動(dòng)阻力減弱。通過(guò)表面活劑，提高稠油洗油效率，增加了采油產(chǎn)出量。表面活劑通過(guò)不同機(jī)理，可劃分為乳化降粘，破乳降粘以及吸附降粘?？筛鶕?jù)稠油油藏實(shí)際情況，配置表面活劑比例，結(jié)合蒸汽吞吐等工藝，實(shí)現(xiàn)稠油降粘，增加稠油開采效率。

4.2 物理冷采

深入研究螺桿泵反扣冷采工藝技術(shù)，充分利用螺桿泵的特點(diǎn)，將稠油抽送出地下，降低稠油熱采消耗成本，實(shí)現(xiàn)稠油節(jié)能低耗的開采模式。同時(shí)可采取通電加熱的方式，給井下管道通電加熱，提高管住溫度，進(jìn)而提高井筒的溫度，使得稠油油流黏度降低，實(shí)現(xiàn)油井開采產(chǎn)量增長(zhǎng)[3]。同時(shí)，還可以適當(dāng)應(yīng)用砂冷采工藝技術(shù)，通過(guò)稠油防砂泵來(lái)減少油井開采中出砂的情況，進(jìn)而提高單個(gè)油井稠油開采的產(chǎn)量，或者使用電動(dòng)潛油多級(jí)離心泵來(lái)進(jìn)行稠油開采，加快稠油開采速度。

4.3 水平井開采

注入氮?dú)庹羝募夹g(shù)措施主要應(yīng)用在水平井開采。利用氮?dú)鈱?dǎo)熱系數(shù)低的特點(diǎn)，先將蒸汽注入在井下油層的位置，在油套管形成的環(huán)狀空間內(nèi)注入氮?dú)猓源私档途补艿罒崮艿牧魇?，避免套管出現(xiàn)溫度過(guò)高，腐蝕速度加快的現(xiàn)象，進(jìn)而延長(zhǎng)硬件壽命，保證整體順利運(yùn)行。繼續(xù)探究水平井開采技術(shù)措施，并對(duì)吞吐技術(shù)措施加以優(yōu)化，將長(zhǎng)水平井中水平層的稠油有效開采出井。

4.4 微生物冷采

微生物可分解氧化有機(jī)物，將微生物注入地下，利用微生物自身的生長(zhǎng)機(jī)理與微生物代謝物與稠油油藏中的物質(zhì)反應(yīng)，增加稠油開采產(chǎn)量?？舍槍?duì)性地研究與應(yīng)用不同微生物菌種，提高微生物驅(qū)油的效果，降低稠油油藏開采消耗成本，整體提升稠油油藏開采效益。但微生物相關(guān)研究技術(shù)處于尖端，許多技術(shù)環(huán)節(jié)比較復(fù)雜，并且微生物運(yùn)行，必須具備適中的溫度，外部壓力等條件，一旦外部因素影響微生物本身性質(zhì)，微生物采油技術(shù)效果也會(huì)受到影響。整體上，微生物開采技術(shù)仍然處于試驗(yàn)研究的階段，因此尚不能被廣泛應(yīng)用。

5 摻稀油工藝技術(shù)措施

摻稀油降黏，是指通過(guò)油管或者油套環(huán)形空間，向油井中注入一定量的稀油，即自身密度較小的原油，在4000～4500 米處與地層當(dāng)中與稠油充分混合后，輸送回地面井口油井進(jìn)行生產(chǎn)。摻稀技術(shù)主要利用稀油在和地層開采處的稠油混合后黏度降低的特性，減小稠油油流摩擦阻力，提高開采效率，保證產(chǎn)量。由于其技術(shù)要求較低，是應(yīng)用廣泛的稠油降黏技術(shù)之一，但要注意，由于稀油資源量有限，要根據(jù)油田的實(shí)際情況使用，以免過(guò)多增加經(jīng)濟(jì)成本，降低稠油開采整體經(jīng)濟(jì)效益。

在利用摻稀油工藝技術(shù)措施進(jìn)行稠油處理過(guò)程中，極易出現(xiàn)瀝青質(zhì)沉淀的現(xiàn)象，基于目前的相關(guān)技術(shù)研究水平，以及瀝青質(zhì)膠體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以在摻稀油的同時(shí)加入一定比例的甲苯、汽油等物質(zhì)，幫助瀝青質(zhì)膠體進(jìn)行沉淀穩(wěn)定，使汽油溶解于膠團(tuán)中，從而達(dá)到提高摻稀油降黏效果的目的。就開采技術(shù)而言，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和長(zhǎng)鏈?zhǔn)炘斐沙碛驮驮趦?chǔ)層和井筒中的流動(dòng)性變差，要求實(shí)施高投入的三次采油工藝方法。由于不同油藏地質(zhì)的情況不同，在摻稀油工藝技術(shù)應(yīng)用時(shí)要注意實(shí)際開采條件，開發(fā)較為適合實(shí)際稠油生產(chǎn)需求的復(fù)合降黏技術(shù)[4]。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析，針對(duì)具備黏度高、相對(duì)密度大、膠質(zhì)含量高等特點(diǎn)的稠油，要針對(duì)性地結(jié)合采用熱采與冷采技術(shù)，提高稠油開采效率，整體提升開采產(chǎn)量，滿足實(shí)際油田的產(chǎn)油需求。根據(jù)油田實(shí)際情況，應(yīng)用先進(jìn)的工藝技術(shù)措施，最大程度降低稠油黏度，減小油流阻力，從而降低稠油開采難度，降低開采過(guò)程中消耗的成本，整體提高稠油油藏開采的經(jīng)濟(jì)效益。