稠油物理开采方法在矿场的具体应用
郑万刚
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郑万刚,. 稠油物理开采方法在矿场的具体应用[J]. 矿山工程与技术,2021.7. DOI:10.12721/ccn.2021.157059.
摘要: 稠油是一种外观上比较粘稠的石油。稠油在世界油气资源中占有较大的比例。热力采油等稠油物理开采方法已经有了突飞猛进的发展,已经形成了以蒸汽吞吐、蒸汽驱、热水驱等技术为代表的技术框架。本文介绍了稠油资源分布及开发意义,重点阐述了稠油物理开采方法在矿场的具体应用。
关键词: 稠油;物理开采方法;矿场;具体应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157059
基金资助:

1  稠油资源分布及开发意义

稠油在世界油气资源中占有较大的比例。我国有丰富的稠油资源,探明和控制储量已达16×108t。胜利油田地质储量约15000万吨,中原油田约为3200万吨,克拉玛依油田约6660万吨,国内每年稠油产量约占原油总产量的10%。胜利油田已投入开发68个油气田,动用石油地质储量33.34亿吨。胜利油区探明稠油地质储量4.41×108t;已动用储量3.05×108t,未动用储量1.36×108t。胜利油区未动用稠油储量主要以超稠油油藏及薄层稠油油藏为主,其中原油粘度超过100000mPa•s的超稠油储量5159×104t,占未动用稠油储量的38%,是胜利油田主要的未动用资源之一。

2  稠油物理开采方法的具体应用

2.1稠油热采技术

蒸汽吞吐技术。蒸汽吞吐技术主要操作流程包括蒸汽注入、焖井和开井生产3个阶段。蒸汽吞吐提高开采效果的机理主要有如下几种:降低原油粘度和水的粘度,提高油水流动能力;清洗井眼及近井地带,改善油井的完善程度;由气体的膨胀来驱动原油,降低界面张力,减小水相的相对渗透率;减小残余油饱和度;改善波及效率;提高地层油体积系数。它是我国目前稠油开采的主要方法,全国约有80 %的稠油产量是靠蒸汽吞吐工艺获得的。

蒸汽驱技术。蒸汽驱是指将蒸汽注入到一口或多口井中,将地下粘度较大的稠油加热降粘,然后在蒸汽蒸馏的作用下,把原油驱向邻近多口生产井采出。蒸汽驱已经成为蒸汽吞吐后提高采收率的有效方法。因为蒸汽驱是以适当的补充地层能量为前提的,因此它比蒸汽吞吐的采收率要高。蒸汽驱的主要驱油机理包括加热降粘、蒸汽蒸馏、气驱作用等。为了提高蒸汽驱的使用效果,可以采用间歇式蒸汽驱、多井组整体优化蒸汽驱以及水平压裂辅助蒸汽驱(FAST)等技术,通过压裂工艺在油层下部形成流动通道,蒸汽重力分异作用有助于蒸汽向上超覆加热原油,从而获得较高的采收率和油汽比。

蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)。蒸汽辅助重力泄油技术是一种特殊情况下的蒸汽驱,其采油机理如下:注入的高温蒸汽将油层上部的原油粘度降到易于流动的程度,靠重力使原油和热水排泄到下面的生产井,并通过生产井的举升系统将油和水举升到地面。其工艺过程是:水平生产井在接近油柱底部、油水界面以上完井;蒸汽通过该井上方的第2口井或者一系列直井注入,在生产井的上方形成蒸汽室;蒸汽通过注入井持续注入,蒸汽由于浮力而上升,在蒸汽油界面因传导热损失造成蒸汽凝结,凝结水及加热的原油泄向生产井上方的储槽;液体的泄出为蒸汽带的水平和垂直膨胀提供了空间,蒸汽室内基本保持在恒定压力,由于没有施加压力梯度,流动完全是重力所致。

热水驱技术。由于蒸汽与地层油相密度差及流度比过大,易造成重力超负荷汽窜,体积波及系数低,蒸汽的热效应得不到充分发挥,而用热水驱则可有效的减缓这些不利影响]。热水驱采油的主要机理有:原油受热降粘而引起流度比的改善;原油及岩石体积受热膨胀;降低残余油饱和度和相对渗透率的改善;促进岩石水湿以及防止高粘油带的形成等。

火烧油层技术。火烧油层是最早用与开发稠油的热力采油技术,是利用各种点火方式把注气井的油层点燃,并继续向油层中注入氧化剂助燃形成移动的燃烧前缘。燃烧带前后的原油受热降粘、蒸馏,蒸馏的轻质油、蒸汽和燃烧烟气驱向前方,未被蒸馏的重质碳氢化合物在高温下产生裂解作用,最后留下裂解产—焦炭作为维持油层燃烧的燃料,使油层燃烧不断蔓延扩大。在高温下地层束缚水、注入水蒸发,裂解生成的氢气与注入的氧气合成水蒸汽,携带大量的热量传递给前方的油层,把原油驱向生产井。

2.2 出砂冷采技术

稠油出砂冷采技术主要机理是大量出砂形成蚯蚓洞网络和稳定的泡沫油流动。(1)大量出砂形成蚯蚓洞网络。蚯蚓洞稳定过程中,产油量提高,而产出液含砂量降至5% 以内,并呈逐渐下降趋势。(2)稳定泡沫油流动。当对油井进行强采时,天然气将从原油中析出,但是这些气体不会马上聚集形成连续的气相,而在向井筒流动的过程中以气泡的形式存在。当压力不断下降时,气泡不断变大,这时这些气泡形成一个“内部驱动力”,驱动砂浆由地层向井筒流动。稳定的泡沫油还使原油密度变得很低,从而使粘度很大的稠油得以流动。

稠油冷采技术适用的油藏范围较广,对于油层厚度、原油粘度和油藏压力没有明显的限制,油藏的埋深以满足螺杆泵的扬程为宜。只要油层胶结疏松、地层原油中含有一定溶解气量,距边底水较远的稠油油藏均可采用该技术。油层需大量出砂才能形成良好的蚯蚓洞网络。储层胶结程度和粒度对出砂冷采效果影响最大,疏松储层和半胶结储层适宜出砂冷采。原油粘度越高,则携砂能力越强,所形成的泡沫油稳定性越好。当脱气原油粘度小于500mPa· s时,泡沫油持续时间短,稳定性差,且原油本身携砂能力低。油井部署时应从油藏中心部位开始,逐步展开,尽量远离边水和气顶(最好不小于200m);对于靠近边水或气顶部位已完钻的井,应缓投产,以避免边水或气顶气沿蚯蚓洞网络串入油藏内部,危及主体部位的正常开发。

2.3 掺稀油或溶剂降粘技术

掺稀油降粘是国内外稠油开采中井筒降粘的主要方法之一。对稀油资源丰富的油田尤为适用。采用掺入稀油来降低稠油粘度,这一过程是利用相似相溶的原理,通过掺入粘度较小的轻质原油,使稠油中的胶质和沥青质含量相对降低,从而达到降低稠油粘度,改善其流动性的目的。掺稀油降粘技术的优点是工艺较简单,对各种人工举升方式也较为适用,管理和操作较方便,同时该降粘方式也解决了稠油的地面集输和脱水处理困难等问题。

3  结语

总之,胜利油田以热力采油等稠油物理开采方法已经非常成熟,取得了很好的开发效果和经济效益,已经形成了以蒸汽吞吐、蒸汽驱、热水驱等技术为代表的技术框架,取得了国内稠油开发的领先水平。

参考文献

[1] 王弥康. 热力采油与提高原油采收率[J]. 油气采收率技术. 1994, 1: 6-10. 

作者简介:郑万刚,男,1987年1月出生,博士后,副研究员,从事油田化学剂研发工作。

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