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稠油开采技术58572705

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开采 技术 58572705
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收 稿 日 期 :2002 - 10 - 14作 者 简 介 :阳 鑫 军 (1978 - ) ,女 ,2000 年 毕 业 于 大 庆 石 油 学 院 石 油 工 程 专 业 ,现 在 读 硕 士 研 究 生 ,采 油 工 程 专 业 。文 章 编 号 :1008 - 2336 (2003) 02 - 0055 - 06稠 油 开 采 技 术阳 鑫 军(中 国 地 质 大 学 研 究 生 院 ,湖 北 武 汉 430074)摘   要 : 稠 油 不 同 于 常 规 原 油 ,主 要 是 粘 度 大 ,难 于 用 常 规 方 法 开 采 。 文 章 针 对 稠 油 的 特 殊 性 质 ,介 绍了 几 种 常 用 的 常 规 稠 油 开 采 技 术 (如 蒸 汽 法 和 火 烧 油 层 法 ) 的 基 本 原 理 及 这 些 技 术 的 不 足 之 处 ,并 介 绍了 几 种 新 的 非 常 规 开 采 稠 油 技 术 。关 键 词 :稠 油 ;蒸 汽 吞 吐 ;蒸 汽 驱 ;火 烧 油 层 ;热 力 采 油 ;化 学 吞 吐中 图 分 类 号 :4 ;6         文 献 标 识 码 : 引 言稠 油 (也 称 重 质 油 )是 石 油 烃 类 能 源 中 的 重 要组 成 部 分 ,具 有 比 常 规 原 油 资 源 高 达 数 倍 的 巨 大潜 力 。 我 国 稠 油 资 源 丰 富 ,分 布 较 广 。 辽 河 油 田是 我 国 主 要 的 稠 油 开 发 区 ,油 藏 类 型 多 ,其 次 是 克拉 玛 依 油 田 、 胜 利 油 田 及 大 港 油 区 。 目 前 发 现 数量 众 多 的 稠 油 油 藏 ,其 埋 藏 深 度 变 化 很 大 ,在 10~ 2000m 之 间 ,但 从 全 国 范 围 来 看 ,绝 大 部 分 稠 油油 藏 埋 藏 深 度 为 1000~ 1500m[1 ] 。稠 油 粘 度 高 ,密 度 大 ,开 采 中 流 动 阻 力 大 ,不仅 驱 替 效 率 低 ,而 且 体 积 扫 油 效 率 也 低 [2 ] ,难 于 用常 规 方 法 进 行 开 采 。稠 油 开 采 技 术 是 一 个 内 容 很 广 泛 的 领 域 ,涉及 很 多 方 面 的 技 术 。 本 文 主 要 阐 述 油 层 的 常 规 热采 方 法 (已 得 到 广 泛 应 用 的 蒸 汽 驱 、 蒸 汽 吞 吐 、 火烧 油 层 等 )的 基 本 原 理 、 存 在 问 题 及 新 的 水 平 井 和化 学 吞 吐 等 开 采 稠 油 技 术 。2   常 规 热 力 采 油 工 艺 概 述鉴 于 稠 油 的 特 点 ,可 通 过 降 低 稠 油 粘 度 、 减 小油 流 阻 力 来 有 效 的 开 采 稠 油 ,提 高 采 收 率 。 提 高稠 油 采 收 率 的 方 法 主 要 有 :物 理 降 粘 (稀 释 、 加温 ) ; 化 学 降 粘 (乳 化 湿 润 、 减 粘 裂 化 、 高 温 裂解 ) [3 ] 。总 结 各 种 稠 油 开 采 经 验 ,加 之 稠 油 的 粘 度 对温 度 非 常 敏 感 ,可 以 将 热 力 开 采 工 艺 做 为 提 高 粘性 原 油 油 藏 采 收 率 的 重 要 手 段 。 常 规 热 力 采 油 法包 括 蒸 汽 法 和 火 烧 油 层 [4 ][5 ] 。2. 1   蒸 汽 吞 吐蒸 汽 吞 吐 采 油 是 一 种 单 井 作 业 ,在 一 口 井 中注 入 一 定 量 的 蒸 汽 (一 般 在 几 百 吨 以 上 ) ,随 后 关井 ,让 蒸 汽 与 油 藏 岩 石 进 行 热 交 换 ,然 后 再 开 井 采油 。 此 过 程 可 循 环 往 复 进 行 ,又 称 循 环 注 蒸 汽 工艺 。蒸 汽 吞 吐 方 法 一 般 分 为 三 个 步 骤 :注 蒸 汽 、 焖井 、 开 井 生 产 。如 果 产 量 足 够 高 ,在 经 济 上 可 行 ,则 可 循 环 若干 次 ,直 到 达 到 经 济 极 限 为 止 。 但 每 一 次 蒸 汽 吞吐 后 ,油 层 驱 油 的 能 量 都 要 降 低 ,原 油 含 量 也 下降 ,因 此 随 着 周 期 数 的 增 加 ,其 效 果 会 越 来 越 差 ,原 油 产 量 降 低 ,含 水 增 加 。在 周 期 性 注 蒸 汽 采 油 过 程 中 ,其 增 产 机 理 是多 种 多 样 的 ,主 要 的 有 如 下 几 种 : (1) 升 高 油 层 温度 ,降 低 原 油 粘 度 ; (2)在 注 入 和 吐 出 的 过 程 中 ,清除 了 井 筒 油 层 射 孔 段 附 近 的 堵 塞 ,改 善 了 油 流 的·55·  第 23 卷   第 2 期                             海   洋   石   油                                  渗 流 条 件 ,增 加 流 体 的 流 动 性 ; (3) 气 体 的 膨 胀 能驱 动 原 油 ,降 低 界 面 张 力 ,减 小 水 相 的 相 对 渗 透率 ; (4)减 少 残 余 油 饱 和 度 ; (5)改 善 波 及 效 率 ; (6)提 高 地 层 油 体 积 系 数 。2. 2   蒸 汽 驱蒸 汽 驱 油 法 是 一 种 驱 替 式 采 油 方 法 ,类 似 于水 驱 ;即 以 井 组 为 基 础 ,向 注 入 井 连 续 注 入 一 定 量的 蒸 汽 ,蒸 汽 将 油 驱 向 生 产 井 ,在 生 产 井 中 采 出 。威 尔 曼 等 人 对 蒸 汽 驱 机 理 进 行 了 广 泛 而 系 统的 室 内 实 验 研 究 ,提 出 蒸 汽 驱 油 机 理 为 :(1)蒸 汽 蒸 馏 作 用 :注 入 的 蒸 汽 使 流 过 区 内 原油 和 水 迅 速 的 汽 化 ,这 一 作 用 使 部 分 原 油 降 低 粘度 而 被 驱 向 下 游 ,被 热 水 绕 过 的 那 一 部 分 则 又 受到 上 游 方 向 流 过 来 的 蒸 汽 的 抽 提 。(2) 气 驱 作 用 :注 入 的 水 蒸 汽 不 断 向 地 层 散热 ,干 度 下 降 ,水 份 增 加 ,形 成 气 - 液 联 合 驱 动 的状 态 。(3)原 地 溶 解 作 用 :大 部 分 轻 油 组 分 和 运 载 蒸汽 在 蒸 汽 驱 前 面 的 较 冷 区 域 中 冷 凝 ,并 形 成 冷 凝区 。 这 一 冷 凝 区 中 的 混 合 物 的 粘 度 比 蒸 汽 粘 性 更大 ,降 低 了 指 进 作 用 ,且 与 原 油 混 合 并 将 原 油 稀 释使 原 油 的 密 度 和 粘 度 降 低 。(4)升 温 降 粘 :这 是 加 热 稠 油 油 藏 的 最 显 著 效果 。 随 着 原 油 粘 度 的 降 低 ,驱 替 效 率 和 清 扫 效 率得 以 提 高 。2. 3   火 烧 油 层火 烧 油 层 也 称 火 驱 法 ,是 油 层 本 身 产 生 热 的一 种 热 力 采 油 方 法 。 火 烧 油 层 是 将 某 种 形 式 的 氧化 剂 (空 气 或 氧 气 ) 注 入 油 层 ,使 其 内 部 的 油 自 燃或 点 燃 ,随 后 注 入 的 氧 化 剂 便 会 使 燃 烧 带 在 油 藏中 扩 展 [6 ] 。 燃 烧 带 产 生 大 量 热 量 ,加 热 油 层 和 油层 中 的 流 体 ,将 油 层 加 热 降 低 原 油 粘 度 。2. 3. 1   干 式 正 向 燃 烧向 注 入 井 注 入 空 气 ,点 燃 注 入 井 附 近 的 油 层 ,继 续 注 入 空 气 ,使 燃 烧 前 缘 由 注 入 井 向 采 油 井 方向 推 进 。 在 燃 烧 前 缘 处 产 生 的 热 量 ,把 靠 近 前 缘的 地 层 水 汽 化 ,并 在 燃 烧 前 缘 的 前 方 形 成 蒸 汽 带 。下 面 具 体 阐 述 驱 油 机 理 :(1)热 裂 解 :在 燃 烧 带 的 下 游 ,留 在 砂 上 的 重质 烃 在 高 温 下 裂 解 成 油 焦 和 气 态 烃 。(2)冷 凝 蒸 汽 驱 :蒸 汽 凝 结 释 放 大 量 潜 热 传 给蒸 汽 带 内 和 蒸 汽 带 前 面 的 原 油 ,使 原 油 粘 度 降 低 ,流 动 性 增 加 。(3)混 相 驱 动 :蒸 馏 作 用 离 析 出 来 的 气 态 烃 和热 裂 解 产 生 的 气 态 烃 混 合 ,并 在 前 面 的 集 油 带 处冷 凝 。 这 种 混 合 反 应 和 气 体 冷 凝 时 传 给 原 油 的 热量 使 原 油 更 易 流 动 ,改 善 了 原 油 的 驱 替 能 力 。(4)气 驱 :燃 烧 前 缘 产 生 的 燃 烧 气 体 把 热 传 给原 油 , 分 溶 解 在 原 油 中 ,使 原 油 粘 度 进 一 步降 低 。(5)热 驱 : 由 于 油 层 流 体 的 对 流 和 通 过 地 层岩 石 的 传 导 ,热 能 传 递 到 燃 烧 带 的 上 部 、 下 部 、 和前 面 的 地 层 ,任 何 其 它 方 法 都 不 可 能 以 这 种 方 式越 过 不 可 渗 透 带 而 驱 替 流 体 。2. 3. 2   反 向 燃 烧首 先 从 生 产 井 中 注 入 空 气 ,并 点 燃 地 层 ,然 后改 为 注 入 井 注 空 气 ,空 气 从 注 入 井 向 生 产 井 运 移 ,而 燃 烧 前 缘 的 移 动 方 向 相 反 。反 向 燃 烧 克 服 了 正 向 燃 烧 存 在 冷 油 区 的 缺点 。 当 原 油 和 高 温 燃 烧 前 缘 会 合 后 ,产 生 热 裂 解 。轻 质 部 分 蒸 发 ,重 质 部 分 形 成 残 渣 。 当 蒸 汽 到 达已 燃 区 的 较 冷 地 带 时 ,一 部 分 就 会 发 生 凝 结 ,在 出口 附 近 生 成 液 体 和 水 。 燃 烧 前 缘 上 游 区 域 因 热 传导 而 受 热 ,这 将 导 致 低 温 氧 化 反 应 ,产 生 热 量 。2. 3. 3   湿 式 燃 烧它 是 正 向 燃 烧 和 水 驱 相 结 合 的 热 力 采 油 工艺 。 水 随 着 空 气 (或 氧 气 ) 流 经 燃 烧 前 缘 ,利 用 水携 带 正 向 燃 烧 中 已 燃 区 的 热 量 。 注 入 水 与 燃 烧 前缘 后 面 的 高 温 岩 层 接 触 蒸 发 ,岩 石 则 冷 却 ,同 时 燃烧 前 缘 的 蒸 汽 凝 结 成 热 水 ,这 扩 大 了 高 温 和 蒸 汽带 的 范 围 ,使 更 多 的 原 油 驱 向 生 产 井 。3   常 规 热 力 采 油 工 艺 所 存 在 的 问 题随 着 热 力 采 油 工 艺 在 现 场 的 不 断 应 用 ,许 多在 试 验 阶 段 没 出 现 的 问 题 都 暴 露 出 来 了 ,这 些 都严 重 影 响 热 力 采 油 工 艺 作 用 的 有 效 发 挥 。 其 主 要问 题 如 下 。3. 1   蒸 汽 吞 吐 和 蒸 汽 驱3. 1. 1   蒸 汽 吞 吐一 般 作 为 蒸 汽 驱 的 先 导 。 这 种 方 式 并 没 有 连续 不 断 的 增 加 油 藏 的 能 量 ,而 是 依 靠 注 入 油 藏 的热 能 降 低 原 油 粘 度 。 从 油 藏 中 驱 油 入 井 的 动 力 主要 仍 来 自 油 藏 原 有 的 能 量 ,这 同 时 加 速 了 天 然 弹·65·                                        海   洋   石   油                               2003 年 6 月  性 能 量 的 利 用 ,并 不 能 补 充 驱 替 能 量 ,而 且 是 单 井注 入 蒸 汽 开 采 出 原 油 ,基 本 上 不 产 生 井 间 驱 替 作用 。 因 而 随 着 循 环 周 期 的 增 加 ,油 层 压 力 的 衰 减 ,油 藏 能 量 的 逐 步 消 耗 ,产 量 将 大 幅 度 递 减 ,最 终 结束 有 效 开 发 期 。 一 般 吞 吐 10 周 期 以 后 即 结 束 经济 开 发 期 。 在 蒸 汽 吞 吐 开 采 之 后 ,油 井 间 还 存 在大 片 尚 未 动 用 的 剩 余 油 ,纵 向 上 也 存 在 未 动 用 或动 用 程 度 很 低 的 油 层 段 ,其 采 收 率 仅 15 %左 右 ,不 超 过 20 %。 蒸 汽 吞 吐 开 采 阶 段 的 窜 绕 加 剧 了油 层 的 非 均 质 。 因 油 层 条 件 、 吞 吐 轮 次 、 吞 吐 效 果的 不 同 ,以 及 井 间 窜 绕 ,采 出 程 度 平 面 差 异 大 ,致使 采 出 不 平 衡 ,剩 余 油 饱 和 度 场 不 均 。3. 1. 2   蒸 汽 驱蒸 汽 驱 的 驱 油 工 作 剂 是 蒸 汽 而 不 是 水 ,蒸 汽在 注 入 井 中 流 动 要 损 失 热 量 ,为 了 保 证 向 油 藏 中注 入 的 是 蒸 汽 而 不 是 热 水 ,因 此 油 藏 深 度 一 般 不能 太 深 。 为 了 避 免 热 水 驱 油 带 现 象 过 早 的 出 现 ,蒸 汽 驱 油 时 所 用 的 井 距 要 比 常 规 井 距 小 ,一 般 只能 为 100~ 150m。 由 于 蒸 汽 比 油 轻 ,易 出 现 上 部越 顶 现 象 而 形 成 舌 进 。 此 外 还 由 于 储 层 的 非 均 质性 使 蒸 汽 前 缘 的 移 动 在 平 面 上 和 剖 面 上 出 现 不 均匀 的 推 进 并 造 成 在 一 些 井 中 出 现 汽 窜 现 象 ,从 而大 大 降 低 了 波 及 系 数 ,影 响 了 采 收 率 。在 含 有 很 高 粘 度 原 油 的 油 层 中 ,井 间 流 动 阻力 很 大 ,注 入 的 蒸 汽 量 非 常 有 限 ,且 蒸 汽 驱 技 术 复杂 ,蒸 汽 耗 量 大 ,监 测 及 调 控 蒸 汽 推 进 动 态 难 度 极大 ,尤 其 是 我 国 油 藏 地 质 条 件 复 杂 ,油 藏 类 型 多 ,多 数 稠 油 油 藏 深 度 超 过 1000m。 对 于 油 层 深 度 超过 1000m 的 稠 油 油 藏 ,由 于 深 度 大 ,引 起 了 一 系 列工 艺 技 术 上 的 难 点 ,例 如 由 于 井 深 ,井 筒 隔 热 技 术要 求 极 高 ,很 难 保 证 蒸 汽 驱 过 程 中 井 底 蒸 汽 干 度达 到 必 需 的 50 %以 上 。一 般 情 况 下 ,蒸 汽 吞 吐 和 蒸 汽 驱 所 存 在 的 问题 基 本 相 同 ,概 括 起 来 有 如 下 几 点 :(1)生 成 蒸 汽 成 本 高 ,尤 其 是 在 水 资 源 短 缺 和水 价 特 别 昂 贵 的 地 区 ,水 处 理 费 用 高 。 水 敏 地 层不 能 进 行 蒸 汽 驱 。(2)油 井 受 热 套 管 膨 胀 ,有 可 能 造 成 套 管 的 损坏 。(3)热 损 失 严 重 ,影 响 驱 油 效 果 和 提 高 成 本 ,因 此 ,输 送 蒸 汽 时 还 有 管 道 保 温 和 隔 热 的 问 题 。(4)出 砂 严 重 ,造 成 井 筒 堵 塞 ,影 响 产 量 ;影 响井 下 泵 正 常 工 作 而 减 产 ;设 备 磨 损 严 重 ;修 井 作 业费 用 高 。 热 采 时 任 一 口 井 的 作 业 和 修 井 都 要 求 至少 冷 却 井 筒 附 近 地 带 。(5)不 能 在 超 过 1600m 的 油 层 内 应 用 [7 ] 。一 般 而 言 ,用 蒸 汽 法 驱 油 的 最 大 缺 点 是 成 本高 ,适 用 范 围 有 限 制 。3. 2   火 烧 油 层3. 2. 1   干 式 正 向 燃 烧存 在 两 方 面 最 主 要 的 问 题 ,其 一 是 燃 烧 产 生的 大 部 分 热 量 留 在 已 燃 带 前 缘 的 后 面 ,易 形 成 死油 区 ,对 采 油 毫 无 作 用 ;其 二 是 形 成 流 体 阻 塞 ,在靠 近 生 产 井 的 地 区 原 油 没 被 加 热 ,还 处 于 油 藏 的原 始 温 度 ,因 而 还 是 高 粘 度 的 ,则 在 燃 烧 带 高 温 下被 加 热 的 油 ,尽 管 能 够 流 动 ,但 它 不 能 推 动 未 加 热的 油 向 前 运 动 。3. 2. 2   反 向 燃 烧在 反 向 燃 烧 时 ,原 油 的 重 要 馏 份 (轻 质 部 分 )将 被 烧 掉 ,而 不 重 要 馏 份 仍 留 在 燃 烧 前 缘 后 的 地区 内 ,此 外 ,在 注 入 井 附 近 有 可 能 发 生 自 燃 着 火 ,使 燃 烧 面 反 向 推 进 ,转 为 正 向 燃 烧 。 而 且 反 向 燃烧 难 于 控 制 ,驱 油 效 率 低 ,只 能 应 用 于 埋 藏 浅 的 沥青 砂 。3. 2. 3   湿 式 燃 烧实 验 室 中 控 制 的 气 水 比 是 比 较 容 易 办 到 的 ,但 在 矿 场 实 际 工 作 中 由 于 对 前 缘 推 进 过 程 的 监 测问 题 没 有 解 决 ,很 难 做 到 合 理 的 调 节 ,而 且 湿 式 燃烧 时 水 易 熄 灭 燃 烧 前 缘 ,也 不 能 防 止 液 体 阻 塞 。火 烧 油 层 最 大 的 问 题 是 氧 化 过 程 在 油 藏 中 维持 的 时 间 以 及 氧 化 范 围 。 通 常 ,火 烧 油 层 工 作 特性 与 空 气 流 量 有 关 ,因 此 使 工 作 过 程 很 难 控 制 ;很高 的 最 佳 气 流 量 一 般 只 能 在 井 距 很 小 时 达 到 ,加上 其 它 因 素 的 干 扰 ,热 损 失 导 致 油 大 部 分 馏 份 冷凝 而 难 以 采 出 ;燃 烧 产 出 的 气 体 污 染 空 气 ,不 利 于环 保 ;在 火 驱 中 ,如 果 砂 层 是 高 度 未 胶 结 的 ,出 砂将 更 为 严 重 ,油 焦 颗 粒 和 很 高 的 气 体 流 速 将 使 磨蚀 问 题 变 得 越 来 越 严 重 ,清 除 砂 子 将 要 求 经 常 提出 井 中 油 管 和 更 换 井 下 泵 。 由 于 注 入 空 气 需 使 用大 功 率 高 压 空 压 机 ,为 此 技 术 要 求 高 ,成 本 也 大 ,因 此 火 烧 油 层 一 般 应 用 于 油 层 深 度 小 于 1000 至1500m[8 ] 。 因 此 到 目 前 为 止 ,火 烧 油 层 法 还 只 是处 于 工 业 试 验 阶 段 。总 的 来 说 ,热 采 方 法 技 术 复 杂 ,受 原 油 粘 度 、·75·    第 23 卷   第 2 期                             阳 鑫 军 :稠 油 开 采 技 术                                        油 层 厚 度 、 埋 藏 深 度 等 条 件 制 约 ,存 在 着 注 蒸 汽 波及 面 小 ,沿 高 渗 透 层 窜 进 及 重 力 分 离 等 问 题 ,影 响了 重 油 的 开 发 及 开 采 效 果 。4   非 常 规 开 采 稠 油 技 术 概 述我 国 稠 油 油 藏 资 源 丰 富 ,地 质 条 件 复 杂 ,油 藏类 型 多 ,且 多 数 为 深 油 层 。 在 20 世 纪 90 年 代 初 ,我 国 已 投 入 注 蒸 汽 热 采 的 稠 油 油 藏 ,多 数 为 普 通稠 油 。 但 是 在 克 拉 玛 依 、 辽 河 、 胜 利 等 油 区 ,还 存在 一 些 地 下 原 油 粘 度 均 超 过 80000s 的 超 稠油 油 藏 ,按 常 规 打 直 井 进 行 蒸 汽 热 采 开 采 ,无 法 进行 有 效 益 的 开 发 。 而 国 外 蒸 汽 热 采 成 功 的 油 藏 深度 仅 500m 左 右 ,因 此 我 们 需 采 用 适 合 我 国 油 藏条 件 的 热 采 方 法 。4. 1   水 平 井 技 术随 着 水 平 井 技 术 的 进 步 ,人 们 逐 渐 认 识 到 水平 井 技 术 对 稠 油 开 采 的 重 要 性 。 1995 年 ,由 北 京石 油 勘 探 开 发 科 学 研 究 院 完 成 了 “ 稠 油 油 藏 水 平井 热 采 方 式 筛 选 研 究 ” ,采 用 值 模 拟 软件 ,提 出 了 “ 稠 油 油 藏 水 平 井 热 采 方 式 筛 选 标 准 ” ,对 不 同 原 油 粘 度 、 油 层 厚 度 、 渗 透 率 及 垂 直 与 水 平渗 透 率 比 值 、 油 藏 深 度 等 地 质 参 数 适 应 范 围 做 出了 定 量 评 价 方 法 ,并 对 几 种 类 型 稠 油 油 藏 采 用 水平 热 采 方 式 提 出 了 预 测 效 果 。 根 据 这 些 结 果 ,确定 了 今 后 特 、 超 稠 油 油 藏 采 用 各 种 水 平 井 注 蒸 汽热 采 的 发 展 方 向 。 水 平 井 可 以 大 幅 度 地 提 高 油 气产 量 ,具 有 显 著 的 综 合 效 益 。 在 提 高 采 收 率 中 水平 井 具 有 如 下 的 优 点 和 应 用 :改 善 热 采 效 果 ,既 可 用 于 注 汽 井 ,也 可 用 于 生产 井 。 用 作 注 汽 井 可 提 高 注 汽 速 率 ,用 作 生 产 井可 提 高 采 油 量 。 另 外 ,应 用 水 平 井 可 以 使 热 采 井网 具 有 更 大 灵 活 性 ,从 而 改 善 扫 油 效 率 ,增 加 最 终采 收 率 [9 ][10 ] 。对 于 多 层 重 质 油 藏 ,应 用 水 平 井 可 以 大 大 减少 生 产 井 数 。 在 若 干 产 层 钻 不 同 的 水 平 井 ,使 注汽 井 与 生 产 井 井 网 相 互 转 换 ,利 用 一 层 的 热 损 失去 加 热 另 一 层 的 生 产 井 。 也 可 以 利 用 两 口 水 平 井进 行 热 采 ,进 行 行 列 式 驱 油 ,使 波 及 系 数 达 到 最大 ,不 过 在 已 开 发 的 油 田 ,常 将 加 密 井 钻 成 水 平的 ,实 现 直 井 与 水 平 井 行 列 式 驱 油 。目 前 应 用 于 热 采 的 水 平 井 有 四 种 :超 短 半 径井 、 短 半 径 井 、 中 半 径 井 、 长 半 径 井 。究 其 根 本 ,水 平 井 最 主 要 的 特 征 在 于 它 可 以大 大 增 加 井 眼 在 产 层 中 的 长 度 和 产 层 的 泄 油 面积 ,用 略 高 于 1 口 直 井 的 成 本 投 入 得 到 数 口 直 井的 产 量 。 国 内 外 有 很 多 井 例 足 以 证 明 水 平 井 的 显著 效 益 。 据 国 外 13 个 石 油 公 司 在 世 界 多 个 地 区的 统 计 资 料 ,水 平 井 对 直 井 的 日 产 量 增 长 比 率 平均 为 5 倍 ,在 东 方 为 6 倍 ,在 北 海 曾 达 6~ 20 倍 。在 1996 年 ,辽 河 油 田 超 稠 油 藏 开 辟 了 双 水 平井 蒸 汽 辅 助 重 力 驱 ( 导 试 验 区 。 历 时 594天 ,累 计 注 蒸 汽 14292 吨 ,产 油 19250 吨 ,累 计 油气 比 0. 13 ,取 得 了 较 好 的 试 验 效 果 。 胜 利 油 田 20世 纪 90 年 代 初 在 乐 安 特 稠 油 藏 开 辟 了 水 平 井 热采 试 验 ,到 1995 年 共 投 产 热 采 水 平 井 23 口 ,取 得了 显 著 的 开 发 效 果 。 水 平 井 蒸 汽 吞 吐 效 果 明 显 好于 油 藏 条 件 相 近 的 直 井 。 如 周 期 产 量 是 直 井 的 4~ 9 倍 ,单 井 日 产 量 是 直 井 的 3~ 6 倍 ,周 期 油 气比 是 直 井 的 1. 2~ 1. 9 倍 。 克 拉 玛 依 浅 层 稠 油 区 ,由 于 油 层 深 度 仅 200~ 300m ,常 规 钻 机 很 难 钻 成水 平 井 ,采 用 了 斜 直 井 钻 机 打 成 几 口 水 平 井 ,进 行了 注 蒸 汽 吞 吐 热 采 也 获 得 了 成 功 [11 ] 。1995 年 以 来 ,在 开 采 特 、 超 稠 油 的 的 热 采 技术 上 ,正 在 向 国 际 上 前 沿 水 平 井 方 向 发 展 ,如 水 平井 注 蒸 汽 中 加 石 油 溶 剂 、 氮 气 、 降 粘 剂 等 ,正 在 现场 试 验 。4. 2   蒸 汽 吞 吐 添 加 剂 开 采 稠 油将 多 种 化 学 剂 (如 以 酚 醛 树 脂 为 起 始 剂 的 环氧 丙 烷 、 环 氧 乙 烷 嵌 段 共 聚 物 的 复 配 热 采 添 加 剂 )组 成 的 吞 吐 液 以 蒸 汽 吞 吐 的 模 式 从 生 产 井 注 入 油层 ,在 焖 井 期 间 利 用 化 学 吞 吐 液 与 原 油 间 的 低 界面 张 力 特 性 ,使 注 入 的 吞 吐 液 与 井 筒 附 近 的 原 油发 生 乳 化 作 用 产 生 水 包 油 型 乳 状 液 ,降 低 原 油 粘度 ,改 善 稠 油 流 动 性 ,改 变 地 层 的 润 湿 性 和 毛 管力 ,从 而 降 低 井 筒 附 近 的 压 力 降 ,使 原 油 更 易 从 地层 流 入 井 筒 。 其 次 ,吞 吐 处 理 能 使 井 筒 周 围 泄 油半 径 增 大 。 经 现 场 试 验 证 明 ,化 学 吞 吐 对 于 改 善稠 油 井 产 能 、 提 高 原 油 生 产 起 到 了 积 极 作 用 ,是 一种 比 较 有 效 的 方 法 [12 ][13 ][14 ] 。还 可 以 应 用 碱 / 表 面 活 性 剂 / 聚 合 物 的 协 同 效应 ,以 聚 丙 烯 酰 胺 、 聚 乙 烯 醇 、 表 面 活 性 剂 、 乳 化 稳定 剂 、 水 为 主 要 原 材 料 组 成 的 稠 油 降 粘 体 系 使 稠油 粘 度 大 大 降 低 [15 ] ,提 高 采 收 率 。·85·                                        海   洋   石   油                               2003 年 6 月  对 于 化 学 吞 吐 的 工 艺 问 题 ,要 结 合 油 层 情 况在 实 验 室 进 行 模 拟 实 验 ,从 注 入 液 体 温 度 、 注 入 速度 、 焖 井 时 间 、 以 及 开 采 强 度 对 产 油 量 和 有 效 期 的影 响 等 进 行 研 究 。 在 可 能 的 情 况 下 建 立 数 学 模型 ,通 过 数 值 模 拟 优 化 吞 吐 工 艺 参 数 ,并 预 测 吞 吐效 果 。 总 的 说 来 ,化 学 吞 吐 开 采 稠 油 技 术 的 研 究还 只 是 个 开 始 ,还 需 开 展 更 广 泛 的 实 验 研 究 ,使 之成 为 比 较 成 熟 的 技 术 。4. 3   水 热 裂 解 开 采 稠 油在 以 前 的 稠 油 开 采 中 只 注 意 高 温 蒸 汽 与 稠 油之 间 的 物 理 变 化 ,而 没 有 注 意 到 水 与 热 的 综 合 作用 和 油 层 矿 物 对 采 出 油 性 质 的 影 响 。 近 期 研 究 结果 表 明 ,水 蒸 汽 、 油 层 矿 物 的 综 合 作 用 可 以 加 速 稠油 的 水 热 裂 解 反 应 ,使 采 出 油 的 性 质 得 到 改 善 。如 果 在 注 入 蒸 汽 中 加 入 合 适 的 催 化 剂 ,可 使 稠 油与 水 蒸 汽 之 间 的 水 热 裂 解 反 应 进 行 更 完 全 。 刘 永建 等 人 对 辽 河 稠 油 水 热 裂 解 反 应 进 行 初 步 研 究 ,并 在 油 田 进 行 了 水 热 裂 解 开 采 稠 油 现 场 实 验 ,发现 粘 度 下 降 幅 度 很 大 ,增 产 明 显 ,取 得 了 较 好 的 效果 [16 ] 。 采 出 油 组 分 中 的 饱 和 烃 、 芳 香 烃 含 量 增加 ,胶 质 、 沥 青 质 含 量 减 少 ,平 均 分 子 量 大 大 降 低 ,这 表 明 采 用 该 技 术 ,实 现 了 稠 油 的 就 地 轻 质 化 ,提高 了 采 出 稠 油 的 质 量 [17 ] 。4. 4   热 、 碱 复 合 体 系 驱 油碱 驱 最 早 是 由 美 国 人 出 的 。 热 、碱 复 合 驱 采 油 技 术 的 研 究 与 应 用 是 20 世 纪 80 年代 初 开 始 的 。 在 国 内 ,已 应 用 的 碱 液 有 18 ] 。 热 、 碱 驱 提 高 原 油 采 收 率 的 机理 是 :碱 与 原 油 形 成 水 包 油 或 油 包 水 型 乳 状 液 ,在特 定 的 条 件 下 能 起 调 整 驱 替 剖 面 、 乳 化 捕 集 和 夹带 的 作 用 ,从 而 提 高 波 及 体 积 系 数 和 扫 油 效 率 。4. 5   泡 沫 剂 驱 油针 对 蒸 汽 驱 开 发 中 普 遍 存 在 蒸 汽 窜 进 问 题 ,导 致 波 及 系 数 低 和 驱 油 效 率 不 够 高 等 问 题 ,刘 文章 等 对 此 展 开 了 研 究 。 结 果 表 明 热 水 氮 气 泡 沫 剂(耐 高 温 表 面 活 性 剂 )形 成 的 泡 沫 剂 驱 可 用 于 开 采稠 油 上 ,可 很 好 的 降 低 水 气 流 度 比 、 提 高 驱 替 波 及体 积 系 数 、 降 低 油 水 界 面 张 力 ,大 幅 度 的 提 高 原 油采 收 率 [19 ] 。 而 且 ,有 效 泡 沫 只 能 在 高 渗 透 、 含 油饱 和 度 低 ( < 20 %) 的 水 窜 通 道 内 产 生 ,增 加 很 大的 流 动 阻 力 ,这 样 可 以 控 制 水 、 气 的 窜 流 ,从 而 不会 在 含 油 饱 和 度 高 的 油 层 内 产 生 ,因 而 氮 气 泡 沫在 油 层 内 的 调 剖 具 有 选 择 性 。5   结 论由 于 稠 油 的 特 殊 性 ,很 难 用 常 规 方 法 开 采 。经 过 长 期 的 实 验 和 现 场 实 践 ,已 使 用 了 多 种 开 采稠 油 的 方 法 ,但 由 于 油 层 条 件 的 复 杂 性 和 各 种 热力 法 本 身 的 局 限 性 ,使 这 些 热 力 采 油 法 的 实 用 性受 到 很 大 的 限 制 。 为 此 ,有 很 大 一 部 分 稠 油 没 被开 采 ,这 大 大 影 响 了 采 收 率 、 油 田 动 用 程 度 及 经 济效 益 。随 着 各 种 提 高 原 油 采 收 率 技 术 的 发 展 ,针 对其 各 自 的 优 点 ,逐 渐 意 识 到 将 它 们 与 常 规 的 热 力采 油 法 相 结 合 来 开 采 稠 油 的 有 效 性 ,不 但 可 以 在一 定 程 度 上 克 服 常 规 热 力 采 油 法 的 不 足 之 处 ,还可 以 进 一 步 提 高 原 油 采 收 率 。但 是 在 开 采 稠 油 时 ,应 根 据 不 同 的 地 质 条 件选 择 不 同 的 方 法 ,原 则 上 是 在 一 定 的 经 济 效 益 前提 下 尽 最 大 可 能 的 保 证 采 收 率 。参 考 文 献 :[1 ] 韩 显 卿 . 提 高 石 油 采 收 率 基 础 [M] . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,19931131 ,157~ 160.[2 ] [美 ]帕 拉 茨 . 热 力 采 油 [M] . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1989. 14.[3 ]姜 继 水 ,宋 吉 水 . 提 高 石 油 采 收 率 技 术 [ M] . 北 京 :石 油 工 业出 版 社 ,1999.[4 ]秦 同 洛 . 三 次 采 油 概 述 [J ] . 国 外 油 田 工 程 ,1992 , (1) :1~ 8.[5 ]谭 文 彬 ,等 译 . 提 高 原 油 采 收 率 技 术 [M] . 北 京 :石 油 工 业 出版 社 ,1985. 325.[6 ] [美 ]P. D. 怀 特 ,J . T. 莫 斯 . 热 采 方 法 [ M] . 北 京 :石 油 工 业 出版 社 ,1988. 4~ 5.[7 ] [法 ]J . 布 莱 特 ,P. 苏 赫 尤 . 热 力 法 提 高 石 油 采 收 率 [M] . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,1991. 203~ 204.[8 ]阙 红 培 . 法 新 应 用 的 可 行 性 研 究 [J ] . 国 外 油 田 工 程 ,1994 , (3) :9~ 12.[9 ]宋 建 平 . 重 油 开 采 的 未 来 — — — 水 平 井 热 采 和 乳 化 技 术 [J ] . 国外 油 田 工 程 ,1993 , (3) :14~ 15.[10 ]马 书 定 . 水 平 井 热 采 工 艺 在 采 油 工 程 中 的 应 用 [J ] . 国 外 油田 工 程 ,1994 , (2) :43~ 44 ,76.[11 ]任 瑛 ,梁 金 国 , 等 . 稠 油 与 高 凝 油 热 力 开 采 问 题 的 理 论 与 实践 [M] . 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,2001. 143.[12 ]黄 立 信 ,田 根 林 ,童 正 新 . 化 学 吞 吐 开 采 稠 油 实 验 研 究 [J ] 油 气 藏 ,1996 , (1) :44~ 49.[13 ]李 牧 ,杨 红 . 化 学 吞 吐 开 采 稠 油 技 术 研 究 [J ] . 油 田 化 学 ,1997 , (4) :340~ 344 ,360.[14 ]许 家 业 , 等 . 稠 油 热 采 添 加 剂 现 场 蒸 汽 吞 吐 实 验 [J ] . 西 安 石·95·    第 23 卷   第 2 期                             阳 鑫 军 :稠 油 开 采 技 术                                        油 学 院 学 报 , 1998 , (6) :25~ 27.[15 ]张 巧 莲 ,陈 艳 玲 ,等 . 聚 合 物 作 稠 油 降 粘 剂 [J ] . 胶 体 与 聚 合物 ,1999 , (3) :40~ 411[16 ]刘 永 建 ,等 . 水 热 裂 解 开 采 稠 油 新 技 术 探 讨 [J ] . 大 庆 石 油 学院 学 报 ,2001 , (9) :56~ 59.[17 ]范 洪 富 ,等 . 国 内 首 例 井 下 水 热 裂 解 催 化 降 粘 开 采 稠 油 现 场试 验 [J ] . 石 油 钻 采 工 艺 ,2001 , (3) :42~ 44.[18 ]周 光 辉 ,沈
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