稠油熱采效果影響因素與綜合治理分析

關(guān)鍵詞：稠油熱采效果;影響

0 引言

石油被譽(yù)為工業(yè)的血液，石油工業(yè)的技術(shù)水平直接決定了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展情況和國(guó)家能源安全，我國(guó)是石油資源大國(guó)，在各種特殊石油開(kāi)采方面有著深入而成熟的研究。其中，稠油的開(kāi)采正是極為重要的一個(gè)研究方向，在實(shí)際的開(kāi)采過(guò)程中，稠油熱采技術(shù)的使用效果很容易受到其他因素的影響，比如原油粘度、粘土礦物、采油井出砂的情況等等，我們必須要采取相應(yīng)的措施對(duì)其進(jìn)行綜合治理，才能保證稠油熱采的最終質(zhì)量。

1 稠油熱采效果影響因素

稠油顧名思義指的就是在油層條件下，原油粘度比50m/MPa·s大，或者是在油層的正常溫度下，脫氣原油粘度大于50m/MPa·s且比重大于的0.934原油。中國(guó)的稠油資源開(kāi)采技術(shù)相對(duì)成熟，一般來(lái)說(shuō)主要可以分成常規(guī)采油和熱力采油這兩種技術(shù)，為了提升稠油開(kāi)采的效率，現(xiàn)在的稠油開(kāi)采工作中也常常采用向其中注入蒸汽的技術(shù)從而降低稠油粘度，這種高溫高壓的蒸汽在進(jìn)入地層以后，會(huì)使儲(chǔ)油層內(nèi)部的固體、液體和氣體等發(fā)生物理和化學(xué)變化，加上水熱反應(yīng)等，更是會(huì)在儲(chǔ)油層內(nèi)部形成復(fù)雜的變化，當(dāng)然這種變化會(huì)受到溫度、介質(zhì)種類(lèi)的影響而發(fā)生一定的變化[1]。比如說(shuō)常見(jiàn)的變化有碎屑組分溶解、粘土礦物變化等等，這些變化以及儲(chǔ)層流體的物理化學(xué)變化等都會(huì)對(duì)熱采的效果造成負(fù)面影響，具體來(lái)說(shuō)稠油熱采效果影響因素可分成以下幾個(gè)方面：

1.1 原油粘度因素

稠油開(kāi)采之所以具有較大的難度，主要就是因?yàn)槠湔扯容^大，因此其粘度必然是影響開(kāi)采效果的因素，經(jīng)過(guò)對(duì)稠油油田的分析，在油層厚度、稠油粘度等情況變化的條件下進(jìn)行研究以后發(fā)現(xiàn)，油層厚度的變化實(shí)際上對(duì)于熱采效果的影響并不大，尤其是油層厚度在5到10m之間的時(shí)候，注入蒸汽開(kāi)發(fā)的油氣比隨著粘度的增加而不斷下降，這就說(shuō)明原油粘度對(duì)開(kāi)采效果有不容忽視的影響，而在原油粘度提升的過(guò)程中，其采收的困難程度越來(lái)越高[2]。之所以有這種情況，主要是因?yàn)檎羝掏逻^(guò)程中，向其中注入蒸汽以后，只有油井附近的原油會(huì)受到影響，在原油粘度比較大的時(shí)候，距離油井比較遠(yuǎn)的原油基本不會(huì)發(fā)生流動(dòng)，這樣一來(lái)即使油井附近的原油溫度被提升到一定水平，但是原油粘度導(dǎo)致其熱度只能局限在某一個(gè)區(qū)域而無(wú)法擴(kuò)散，采收率必然會(huì)越來(lái)越低。特別需要提到的是，在粘度不變的情況下，油層的厚度越大、其采收的效率越高，這主要是因?yàn)楹竦挠蛯由崮芰Ρ容^差，因此受熱時(shí)熱量更容易留存和擴(kuò)散，從而提升了其采收率。

1.2 粘土礦物因素

粘土礦物指的是土壤中片狀、鏈狀的硅酸鹽類(lèi)礦物，它的表面積比較大，在受到外來(lái)液體作用的時(shí)候會(huì)發(fā)生一定的變化，一般存在于碎屑巖層當(dāng)中，主要的存在形式有孔隙襯層和松散填充這兩種，無(wú)論是哪一種存在形式，其都會(huì)和外來(lái)液體相互作用發(fā)生變化，導(dǎo)致儲(chǔ)層性質(zhì)的變化[3]。粘土礦物的化學(xué)結(jié)果可以給人們展示出地層的水敏感性，其中的金屬陽(yáng)離子很容易發(fā)生交換和取代效果，比如說(shuō)常見(jiàn)的蒙脫石就存在交換量大、膨脹率比較高的特點(diǎn)，它的性能非常不穩(wěn)定，在遇到外來(lái)液體的情況下很容易吸水膨脹，同時(shí)發(fā)生移動(dòng)，使儲(chǔ)油層的孔隙發(fā)生堵塞、是原油滲透率下降的主要原因。

具體來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的粘土礦物因素可以分成三大類(lèi)：第一，蒙脫石膨脹。蒙脫石在吸收水分以后，會(huì)發(fā)生膨脹和擴(kuò)散現(xiàn)象，讓其結(jié)構(gòu)間距增加、核排斥力不斷提升，而后使粘土晶層發(fā)生分散、剝離等現(xiàn)象，使油層孔隙被堵塞，讓油層滲透率大幅度下降。國(guó)外的學(xué)者對(duì)開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)注氣以后蒙脫石的變化情況進(jìn)行了分析，根據(jù)樣品變化情況他們發(fā)現(xiàn)，注入蒸汽以后巖石顆粒會(huì)存在溶解腐蝕的情況，據(jù)此他們推斷，蒙脫石的膨脹會(huì)讓孔隙空間礦物的表面積和體積不斷增加，導(dǎo)致能滲透的孔隙數(shù)量大幅度下降。另外，他們還認(rèn)為在注入蒸汽以后，顆粒的流動(dòng)也是導(dǎo)致滲透率下降的原因之一。第二，高嶺石的遷移。高嶺石指的是一種由假六方晶片構(gòu)成的集合體，其結(jié)構(gòu)之間的緊密度非常低，在受到外界液體作用的情況下很容易發(fā)生解體和運(yùn)動(dòng)，最終使孔隙被堵塞影響開(kāi)采。根據(jù)巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，蒸汽速度的變化會(huì)使其滲透率發(fā)生變化，二者之間呈現(xiàn)一種反比例關(guān)系。第三，伊利石的敏感性。伊利石結(jié)構(gòu)為片狀結(jié)構(gòu)，受到外界液體影響的情況下會(huì)被沖碎并且發(fā)生移動(dòng)，也會(huì)導(dǎo)致孔隙的堵塞，甚至形成粘土橋使流體滲透壓更低，難以順利的進(jìn)行流動(dòng)，給開(kāi)采造成不利影響。

1.3 采油井出砂因素

第一，高強(qiáng)度的蒸汽流會(huì)給膠結(jié)疏松的地層造成巨大的沖擊力，使之出砂問(wèn)題更加嚴(yán)重。另外，稠油的儲(chǔ)油層一般恰好具有疏松膠結(jié)的特點(diǎn)，在注入蒸汽的時(shí)候產(chǎn)生的沖刷效果會(huì)使其激發(fā)過(guò)程更加嚴(yán)重，壓力差的快速建立、過(guò)長(zhǎng)放噴等都會(huì)造成出砂的情況。實(shí)際上，出砂是一種射孔空穴不穩(wěn)定導(dǎo)致的問(wèn)題，在含油砂的強(qiáng)度超出正常標(biāo)準(zhǔn)以后，空穴的穩(wěn)定性就會(huì)受到嚴(yán)重的影響，再加上滲透效果的變化，此時(shí)只需要較小的壓力差就會(huì)將松散砂運(yùn)走。第二，蒸汽竄流會(huì)對(duì)砂粒形成一定的操作效果[4]。所謂的蒸汽竄流指的就是油井之間的流體連通現(xiàn)象，蒸汽在這種現(xiàn)象的作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)，在油井的加熱通道形成以后，這種連通現(xiàn)象就開(kāi)始出現(xiàn)。在不斷向油井中注入蒸汽的情況下，蒸汽波和體積都會(huì)持續(xù)提升，這個(gè)通道就會(huì)隨之變寬，根據(jù)實(shí)際的調(diào)查結(jié)果來(lái)看，蒸汽竄流和出砂現(xiàn)象是互相影響的，出砂井一般都和蒸汽竄流的部分有較大重合，這就證明蒸汽竄流會(huì)給砂粒的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力。第三，高粘稠度的原油產(chǎn)出液也會(huì)導(dǎo)致砂粒的運(yùn)動(dòng)。稠油的一大特點(diǎn)就是它的粘度非常高，其粘度越高，在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候產(chǎn)生的拖拽的力量就會(huì)越強(qiáng)，高粘度的稠油在受到高溫蒸汽影響的情況下，會(huì)從巖層縫隙中流出形成泥漿狀的物質(zhì)，而砂粒則在沖刷和拖拽的作用下隨之一起形成高密度懸濁液，而砂粒的含量越大、其拖拽能力越強(qiáng)，拖拽能力越強(qiáng)其砂粒含量越大，最終形成一種惡性循環(huán)，導(dǎo)致嚴(yán)重的儲(chǔ)油層出砂問(wèn)題。

2 治理措施

第一，針對(duì)稠油粘度過(guò)大的問(wèn)題，采取措施對(duì)其進(jìn)行粘度處理。通常來(lái)說(shuō)常用的降粘度措施有：向其中摻加活性水、向其中摻加稀油、化學(xué)降粘度技術(shù)等等，而熱力開(kāi)采當(dāng)中常見(jiàn)的則是上文提到的蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)動(dòng)等方法，最終都能達(dá)到降低稠油粘度的效果。第二，針對(duì)粘土礦物因素，可以采用添加粘土穩(wěn)定劑的方法進(jìn)行處理，這種處理方法需要具體情況具體分析，結(jié)合本油田粘土礦物種類(lèi)進(jìn)行選擇。根據(jù)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)情況來(lái)看，添加粘土穩(wěn)定劑能夠有效的降低地層中礦物質(zhì)的水敏感性，并且不會(huì)對(duì)巖層滲透率造成影響，即使是和鹽酸等共同使用也仍然具有活性，具有極其可觀(guān)的使用效果。第三，利用沙礫石料進(jìn)行填充等?，F(xiàn)階段世界范圍內(nèi)比較先進(jìn)的處理方法就是，開(kāi)采前期防止沙礫流動(dòng)、開(kāi)采過(guò)程中利用礫石填充油井，這種技術(shù)具有突出的使用價(jià)值，處理效果好、產(chǎn)能比較高、防砂效果突出都是其優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于那些確實(shí)存在嚴(yán)重出砂問(wèn)題的油層，也有很好的處理效果，并且能夠在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保證稠油開(kāi)采的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語(yǔ)

稠油開(kāi)采具有一定的復(fù)雜性，其熱采效果會(huì)受到粘度、粘土礦物、出砂問(wèn)題的影響，稍有不慎就會(huì)出現(xiàn)開(kāi)采困難的情況。因此在今后的工作中我們有必要對(duì)稠油熱采效果影響因素與綜合治理措施進(jìn)行研究，爭(zhēng)取找到行之有效的措施，提升稠油熱采的質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]付順龍，張易航，劉汝敏，鄭忠茂.稠油、超稠油熱采技術(shù)研究進(jìn)展[J].能源化工，2020，41（02）：26-31.

[2]王旭春.稠油熱采技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2019（12）：185+187.

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[4]丁軍濤.熱采稠油改善吞吐開(kāi)發(fā)效果對(duì)策研究[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019，39（13）：168-169.

作者簡(jiǎn)介：

張成博（1988- ），男，滿(mǎn)族，籍貫：遼寧營(yíng)口，本科，職稱(chēng)：工程師，研究方向：采油工藝。