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[摘 要]我国的稠油储量大、分布广,产量占总产油量的比例较大,如何降低稠油的生产成本,提高经济效益,是油田走向国际市场的重要研究课题之一。我国对稠油油藏的研究、开发和加工已日趋成熟,并形成相当大的开采规模,而且产量也占全国石油总产量的1/10。各大稠油开采油田针对其自身特点,通过引进、消化、吸收和技术创新,形成了各具特色的开采技术,取得新的进展和突破。
[关键词]稠油;开采;热采技术
中图分类号:TE345 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)24-0313-01
1.稠油生产特点
稠油是石油烃类能源中的重要组成部分,稠油流动性能很差,可流动温度在80℃左右。长效压力计测试资料中得出,当油层温度低于80℃,油井产量迅速下降到零。原油在地层条件下不流动,因此在开发、输油、贮运和外销的每个环节都必须全程伴热。其特点如下:
(1)稠油中的胶质与沥青含量高,轻质馏分很少。而且随着胶质和沥青质含量增高稠油的相对密度和粘度也相应增加。
(2)稠油的粘度对于温度特别敏感,随着温度的增加,粘度急剧下降。且原油粘度越大,这种变化越明显。
(3)稠油中硫、氧、氮等杂原子较多。
(4)稠油中石蜡含量一般较低,但也有极少数油田是“双高油田”,即沥青质含量高、石蜡含量也高,表征为高粘度高凝点原油。
2.稠油冷釆技术
2.1 出砂冷釆
稠油出砂冷采技术属于一次采油范畴,它是通过诱导油层出砂和泡沫油的形成,大幅度地的提高油层孔隙度和渗透率,极大地增加稠油流动能力来开采稠油油藏。该技术的开采机理:
(1)大量出砂形成蚯蚓洞网络,增加了油层的孔隙度和渗透率,极大的改善了油层的渗流能力;
(2)形成的泡沫油降低了原油的密度,使得粘度很大的稠油能够流动;
(3)由于油层中产出大量砂粒,使油层本身的强度降低,在上覆地层的作用下,油层将发生一定程度的压实作用,使孔隙压力升高,驱动能量增加;
(4)远距离的边水底水可以提供一定的驱动能量。稠油冷采技术起源于加拿大,该技术在加拿大西部的稠油区得到了工业化应用。在我国套保油田应用该技术比较成功。
2.2 化学法
化学法是提高原油采收率的重要技术之一。聚合物驱主要是降低水油流度比,从而提高水的波及系数,进而提高原油的采收率,但是聚合物驱所用的聚合物通常要求具有良好的热稳定性及化学稳定性;表面活性剂驱主要是通过降低油水界面张力,提高洗油效率来提高油田的采收率;碱驱作用机理复杂,主要通过碱与原油中的石油酸反应生成的表面活性剂提高采收率,具有现场实施容易,且成本低的特点,但碱驱的过程中容易造成结垢的问题,会对油田后期的开发造成影响,现在现场主要采用弱碱或是无碱的方式进行开发;复合驱是指两种或两种以上驱油成分组合起来的驱动。利用几种驱油方式的优点来开发油田,现场应用中会减少碱的使用,来防止结垢等问题的出现。
2.3 微生物采油技术
利用微生物及其代谢产物可以降低原油粘度,提高油藏采收率的方法叫微生物采油方法。其主要采油机理为:微生物在地层中发酵生成代谢产物,降低表面张力,改善原油的流動性,如:可以增加地层的压力,增加溶解性;有机酸类:改善原油的性质;微生物发酵能裂解原油,降低其相对分子质量与粘度;由于菌液的渗透性,会剥离粘附在岩石上的原油,启动难动用的部分。目前该技术在国内外还处于试验研究阶段,真正实现工业化的项目还不多。微生物采油技术主要包括油井微生物清防蜡技术、微生物吞吐采油技术、微生物驱油技术三项主要技术。微生物采油要求油藏的矿化度<100000×10-6,温度<75℃,pH在4~9之间,常规的稠油油藏具备微生物技术实施的油藏条件。微生物采油成本低,易于操作,采出液易处理,环境污染少。但是由于稠油开采地层的高温、高压、高矿化度的环境,要筛选出适合的菌种很困难,恶劣的环境下,微生物也不容易存活。
3.稠油热釆技术
3.1 蒸汽吞吐
蒸汽吞吐是一种相对简单和成熟的开采稠油技术,国外很早就有应用,目前在美国、委内瑞拉、加拿大等还广泛应用于开采稠油油藏。蒸汽吞吐的机理主要是注蒸汽加热近井地带原油,使之粘度降低;当生产压力下降时,蒸汽吞吐主要是加热近井地带的油层,热能波及范围有限。随着吞吐轮次的增加,近井地带含水上升,消耗掉大部分蒸汽热量,热能有效利用程度变差;而且蒸汽吞吐后,油井间和油层纵向上存在很大一部分未动用油藏。蒸汽吞吐采收率在15%~20%左右。
3.2 蒸汽驱
蒸汽驱是目前应用较多的热采技术,它一定程度上克服了蒸汽吞吐加热半径有限的弱点,能够持续给地层提供热量,是蒸汽吞吐后提高采收率的有效方法。蒸汽驱要求油井的间距一般在100~150m之间,且不适用油藏埋深较深的油藏。蒸汽相可以是水蒸气、烃汽与蒸汽、水蒸气与CO2。这样不仅能加热油层从而降粘,加入的其他气体和流动前缘的稠油发生作用,会降低驱替前缘稠油的粘度,从而可以提高蒸汽驱效果。
3.3 火烧油层
火烧油层技术是持续把助燃剂(空气或氧气)注入到油层中,利用各种点火方式使它们与油层中的有机质燃烧产生移动前缘,降低油的粘度,达到驱替、采收原油的目的。采油机理是在高温燃烧的过程中,产生了复杂的物理、化学反应,产物有蒸馏的轻质油,蒸汽,燃烧产生的CO、CO2等烟气、裂解的H2等等,这些产物把热量传递给燃烧前缘的油层,起到热裂解、冷凝蒸汽驱、混响驱动等作用,并且把原油驱向生产井,而未被裂解的焦炭则是维
持燃烧的原料,使油层不断燃烧并扩大。火烧油层能耗低,效率高,采收率常可达到50%~80%,适应比蒸汽驱更复杂的油藏。但其本身就具有极大的复杂性,对岩石物性的改变很大,工作过程难以控制,对现场操作管理有很高的要求。目前处在工业性实验阶段,还没有全面推广使用。
4.稠油开采发展趋势
稠油冷釆的方法成本投资小,工艺流程简单,易于操作,但是适应性较差;稠油热釆方法成本投资大,但适用性广,而且可以达到较高的采收率。所以目前,国内稠油油藏主体开发方式为蒸汽吞吐,通常蒸汽吞吐后的接替方式为蒸汽驱和SAGD,对于那些不宜转蒸汽驱开采的蒸汽吞吐油藏,如何在蒸汽吞吐后期進一步提高采收率,延长蒸汽吞吐的经济开采期,是高轮次吞吐阶段的重要研究内容。
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术可以将稠油采收率再提高25%以上,随着水平井技术的不断提高,轨迹控制能力能够满足SAGD的要求,应在完井方式、管柱强度上进一步深入研究,使其成为开发稠油最有希望的方法之一。
5.总结
由于稠油油藏条件的复杂性和各种开采技术本身的局限性,将各种开采技术相结合来开采稠油是一种有效开采稠油的技术,可以在一定程度上克服单一采油技术的不足之处,进一步提高原油采收率。稠油开采技术也要因地制宜,不同的油藏特点和开发阶段要选择不同的开采技术。在稠油开采的后期,含水率大幅上升,单纯考虑稠油的降粘对开采影响效果不大,要和堵水调剖工艺相结合才能取得比较好的开发效果。
参考文献
[1] 包木太,范晓宁,曹秋芳,马爱青,郭省学.稠油降黏开采技术研究进展[J].油田化学,2006(03).
[2] 阳鑫军,稠油开采技术[J].海洋石油,2003(02).
[关键词]稠油;开采;热采技术
中图分类号:TE345 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)24-0313-01
1.稠油生产特点
稠油是石油烃类能源中的重要组成部分,稠油流动性能很差,可流动温度在80℃左右。长效压力计测试资料中得出,当油层温度低于80℃,油井产量迅速下降到零。原油在地层条件下不流动,因此在开发、输油、贮运和外销的每个环节都必须全程伴热。其特点如下:
(1)稠油中的胶质与沥青含量高,轻质馏分很少。而且随着胶质和沥青质含量增高稠油的相对密度和粘度也相应增加。
(2)稠油的粘度对于温度特别敏感,随着温度的增加,粘度急剧下降。且原油粘度越大,这种变化越明显。
(3)稠油中硫、氧、氮等杂原子较多。
(4)稠油中石蜡含量一般较低,但也有极少数油田是“双高油田”,即沥青质含量高、石蜡含量也高,表征为高粘度高凝点原油。
2.稠油冷釆技术
2.1 出砂冷釆
稠油出砂冷采技术属于一次采油范畴,它是通过诱导油层出砂和泡沫油的形成,大幅度地的提高油层孔隙度和渗透率,极大地增加稠油流动能力来开采稠油油藏。该技术的开采机理:
(1)大量出砂形成蚯蚓洞网络,增加了油层的孔隙度和渗透率,极大的改善了油层的渗流能力;
(2)形成的泡沫油降低了原油的密度,使得粘度很大的稠油能够流动;
(3)由于油层中产出大量砂粒,使油层本身的强度降低,在上覆地层的作用下,油层将发生一定程度的压实作用,使孔隙压力升高,驱动能量增加;
(4)远距离的边水底水可以提供一定的驱动能量。稠油冷采技术起源于加拿大,该技术在加拿大西部的稠油区得到了工业化应用。在我国套保油田应用该技术比较成功。
2.2 化学法
化学法是提高原油采收率的重要技术之一。聚合物驱主要是降低水油流度比,从而提高水的波及系数,进而提高原油的采收率,但是聚合物驱所用的聚合物通常要求具有良好的热稳定性及化学稳定性;表面活性剂驱主要是通过降低油水界面张力,提高洗油效率来提高油田的采收率;碱驱作用机理复杂,主要通过碱与原油中的石油酸反应生成的表面活性剂提高采收率,具有现场实施容易,且成本低的特点,但碱驱的过程中容易造成结垢的问题,会对油田后期的开发造成影响,现在现场主要采用弱碱或是无碱的方式进行开发;复合驱是指两种或两种以上驱油成分组合起来的驱动。利用几种驱油方式的优点来开发油田,现场应用中会减少碱的使用,来防止结垢等问题的出现。
2.3 微生物采油技术
利用微生物及其代谢产物可以降低原油粘度,提高油藏采收率的方法叫微生物采油方法。其主要采油机理为:微生物在地层中发酵生成代谢产物,降低表面张力,改善原油的流動性,如:可以增加地层的压力,增加溶解性;有机酸类:改善原油的性质;微生物发酵能裂解原油,降低其相对分子质量与粘度;由于菌液的渗透性,会剥离粘附在岩石上的原油,启动难动用的部分。目前该技术在国内外还处于试验研究阶段,真正实现工业化的项目还不多。微生物采油技术主要包括油井微生物清防蜡技术、微生物吞吐采油技术、微生物驱油技术三项主要技术。微生物采油要求油藏的矿化度<100000×10-6,温度<75℃,pH在4~9之间,常规的稠油油藏具备微生物技术实施的油藏条件。微生物采油成本低,易于操作,采出液易处理,环境污染少。但是由于稠油开采地层的高温、高压、高矿化度的环境,要筛选出适合的菌种很困难,恶劣的环境下,微生物也不容易存活。
3.稠油热釆技术
3.1 蒸汽吞吐
蒸汽吞吐是一种相对简单和成熟的开采稠油技术,国外很早就有应用,目前在美国、委内瑞拉、加拿大等还广泛应用于开采稠油油藏。蒸汽吞吐的机理主要是注蒸汽加热近井地带原油,使之粘度降低;当生产压力下降时,蒸汽吞吐主要是加热近井地带的油层,热能波及范围有限。随着吞吐轮次的增加,近井地带含水上升,消耗掉大部分蒸汽热量,热能有效利用程度变差;而且蒸汽吞吐后,油井间和油层纵向上存在很大一部分未动用油藏。蒸汽吞吐采收率在15%~20%左右。
3.2 蒸汽驱
蒸汽驱是目前应用较多的热采技术,它一定程度上克服了蒸汽吞吐加热半径有限的弱点,能够持续给地层提供热量,是蒸汽吞吐后提高采收率的有效方法。蒸汽驱要求油井的间距一般在100~150m之间,且不适用油藏埋深较深的油藏。蒸汽相可以是水蒸气、烃汽与蒸汽、水蒸气与CO2。这样不仅能加热油层从而降粘,加入的其他气体和流动前缘的稠油发生作用,会降低驱替前缘稠油的粘度,从而可以提高蒸汽驱效果。
3.3 火烧油层
火烧油层技术是持续把助燃剂(空气或氧气)注入到油层中,利用各种点火方式使它们与油层中的有机质燃烧产生移动前缘,降低油的粘度,达到驱替、采收原油的目的。采油机理是在高温燃烧的过程中,产生了复杂的物理、化学反应,产物有蒸馏的轻质油,蒸汽,燃烧产生的CO、CO2等烟气、裂解的H2等等,这些产物把热量传递给燃烧前缘的油层,起到热裂解、冷凝蒸汽驱、混响驱动等作用,并且把原油驱向生产井,而未被裂解的焦炭则是维
持燃烧的原料,使油层不断燃烧并扩大。火烧油层能耗低,效率高,采收率常可达到50%~80%,适应比蒸汽驱更复杂的油藏。但其本身就具有极大的复杂性,对岩石物性的改变很大,工作过程难以控制,对现场操作管理有很高的要求。目前处在工业性实验阶段,还没有全面推广使用。
4.稠油开采发展趋势
稠油冷釆的方法成本投资小,工艺流程简单,易于操作,但是适应性较差;稠油热釆方法成本投资大,但适用性广,而且可以达到较高的采收率。所以目前,国内稠油油藏主体开发方式为蒸汽吞吐,通常蒸汽吞吐后的接替方式为蒸汽驱和SAGD,对于那些不宜转蒸汽驱开采的蒸汽吞吐油藏,如何在蒸汽吞吐后期進一步提高采收率,延长蒸汽吞吐的经济开采期,是高轮次吞吐阶段的重要研究内容。
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术可以将稠油采收率再提高25%以上,随着水平井技术的不断提高,轨迹控制能力能够满足SAGD的要求,应在完井方式、管柱强度上进一步深入研究,使其成为开发稠油最有希望的方法之一。
5.总结
由于稠油油藏条件的复杂性和各种开采技术本身的局限性,将各种开采技术相结合来开采稠油是一种有效开采稠油的技术,可以在一定程度上克服单一采油技术的不足之处,进一步提高原油采收率。稠油开采技术也要因地制宜,不同的油藏特点和开发阶段要选择不同的开采技术。在稠油开采的后期,含水率大幅上升,单纯考虑稠油的降粘对开采影响效果不大,要和堵水调剖工艺相结合才能取得比较好的开发效果。
参考文献
[1] 包木太,范晓宁,曹秋芳,马爱青,郭省学.稠油降黏开采技术研究进展[J].油田化学,2006(03).
[2] 阳鑫军,稠油开采技术[J].海洋石油,2003(02).