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[摘要]蒸汽吞吐开采方法又称循环注蒸汽方法或周期性注汽方法，该方法具有工艺技术相对简单、投资较少、产能增加快且经济效益好等特点，对于普通稠油和特稠油的开采工作几乎没有风险。自1960年美国成功实施后，经过五十多年的不断发展，现在已经成为稠油开采的主要方法，在世界各国稠油开采中广泛应用。我国80%以上的稠油是以蒸汽吞吐方法开采的。
[关键词] 蒸汽吞吐开采方法 增产机理 措施
1 蒸汽吞吐开采方法的基本介绍
蒸汽吞吐开采过程分为三个阶段，即注汽、焖井和回采，在同一口井先后完成注汽和生产工作。注汽阶段是通过注汽系统将一定数量高温高压的湿饱和蒸汽注入油层以加热油层。在机械采油设备准备就绪且具备出油条件时，在油井中下入注汽管柱，调试水处理设备、耐热封隔器及注蒸汽锅炉完毕后向油层注汽。焖井阶段是指当注入的蒸汽量达到设计要求时，停止注汽，关井一段时间。回采阶段是当油层压力较高时，油井自喷生产的阶段。稠油蒸汽吞吐开采是一个循环过程，当油井产量下降到一定数值时再重新进行注汽—焖井—回采步骤。
2 蒸汽吞吐开采方法的增产机理
蒸汽吞吐开采是一个相对复杂的传质、传热过程，在注汽阶段的初始，由于原始地层温度与注入蒸汽温度相差较大，致使注入的蒸汽在凝结成水的过程中释放热量加热油层。随着不断注入蒸汽，井底温度与蒸汽温度趋于一致并形成蒸汽带，此时再继续注汽，蒸汽带将不断向前扩展。因此，在注汽一定时间后，以注入井筒为中心的油层中将存在蒸汽带、热水带、冷水带和原始油层带。蒸汽吞吐开采方法可以有效的增加稠油油藏开采产量，其主要机理如下：
（1）降低原油粘度
地层和原油在注入高温高压蒸汽后将被加热，当温度升高时，原油裂解，加热后的原油粘度将由几千甚至几万mPa·s大幅度降低到几 mPa·s，因此其流动阻力将大大减小，从而增强了其流动性。
（2）释放油层弹性能量
受热后的原油产生膨胀，少量的溶解气将从原油中逸出，成为一种驱油能量。蒸汽吞吐方法将释放高压力油层的弹性能量，产生溶解气驱动作用，从而增加产量。此外产生热膨胀还会将油层间隙中的原油挤出。
（3）油层解堵作用
稠油油藏在钻井完井、井下作业及采油过程中，一些固体物本身流速很低，在受到稠油中沥青胶质成分的粘结作用后更难排除，这样很容易堵塞油层从而造成严重的油层损害。一旦造成油层损害，常规的采油方法，甚至采用酸化、热洗等方法都很难清除堵塞物。高温高压蒸汽能够解除井筒附近油层的污染，对油层有冲刷作用，因此具有油层解堵作用，并且油层损害越严重，蒸汽吞吐开采的增产效果越好。
（4）回采驱动作用
注入油层的蒸汽回采时具有一定的驱动作用。分布在蒸汽加热带的蒸汽，在回采过程中，蒸汽将大大膨胀，部分高压凝结热水由于突然降压闪蒸为蒸汽。这也具有一定程度的驱动作用。
（5）降低界面张力
高温蒸汽将使油水界面张力降低，从而改善了液阻和气阻效应，降低流动阻力，使原油流动性增强。
（6）余热加快流速
开井生产将带走大量热量，但油层、盖顶层及夹层中蓄留一定的余热，对下一周期的吞吐起到预热作用；加热带附近的冷油缓慢补充进入降压的加热带过程中，余热将降低冷油的粘度，使原油向井底的流动可以延续很长时间，尤其是对于普通稠油，在原始油层条件下本来就具有一定的流动性，当加热温度大于原始油层温度时，在一定压力梯度下，流向井底的速度加快。
（7）改变渗透率
对于特殊油层，蒸汽吞吐还可具有一些其它作用。如在非均质油层中，在高温下，油层对水与油的相对渗透率起了变化，油相渗透率增加，水相渗透率降低，使油相流动性增强。
总体上来说，稠油蒸汽吞吐开采依旧是一种依靠天然能量的开采方法，只是在开采过程中人工注入一定量的蒸汽，使得油层被加热，从而产生了一系列的以降低粘度为主的强化采油机理。
3 提高蒸汽吞吐开采效果的措施
蒸汽吞吐开采方法风险小、效果好，是我国稠油开采的主要方法。但随着开采周期的增加，周期产量呈递减趋势，油汽比下降。如何改进工艺设计，努力提高开发效果，是目前稠油油田面临的主要问题。因此针对影响稠油蒸汽吞吐开采效果的因素应提出有针对性的措施，对不同油藏的地质条件进行一系列参数优化，使吞吐效果到达最佳状态。
（1）注汽干度
数模、物模研究及大量现场生产实践都表明，蒸汽干度是影响蒸汽吞吐开采效果的首要因素。我国主要稠油产区（辽河、胜利等油田）油层埋藏较深，一般在 800-1200m之间，个别区块超过 1600m。在注汽过程中，各環节热损大，到达井底的蒸汽干度较低，能量利用率不高，影响了吞吐开采效果。随着井底蒸汽干度的增加，累净产油量先随之增加，当蒸汽干度达到60%时，再增加干度，累净产油量增油幅度很小，结果会使得增加干度的同时效益却没同步增加。因此油藏进行蒸汽吞吐开采时，应保证井底蒸汽干度在60%左右。
（2）注汽强度
注汽强度即单位油层厚度的周期注汽量。对于具体的稠油油藏来说，蒸汽注入量有一个最优的范围。注汽量太小，周期累产油量低；注汽量越大，加热范围越大，原油产量越高，但也将导致油汽比下降，经济效益降低。这表明了随着注汽强度的增加，累产油量一直增加，但累净产油量却在高注汽强度时增加幅度减小，而且收益先是增加，后又逐步缓慢下降，因此可以确定注汽强度是存在最优范围的。
（3）注汽速度
大量数模研究表明，在同样的注汽量及蒸汽干度下，也即总注入量相同时，蒸汽吞吐效果基本相同，生产动态相接近。降低注汽速度，将增加井筒热损失，导致井底干度的降低，从而降低吞吐效果；提高注汽速度可以降低井筒热损失，保证井底干度，也可缩短油井停产注汽的时间，有利于提高增产效果。注汽速度优选主要取决于油层对水、汽相的渗透率、油层厚度、原油粘度、油层压力及注入压力等因素。对于某些深层油藏，采用蒸汽吞吐方法需提高注汽速度以保证井底干度及注入压力。
（4）合理焖井时间
注汽结束后焖井的一段时间内可以使注入油层中的蒸汽与孔隙介质中的原油充分热交换，直到蒸汽完全凝结为热水，这样可避免开井回采时热能利用率降低，但焖井时间不能太长，否则将增加热损失。如果井与油层接触面大，那么热量交换快，所以焖井时间不宜过长，这样可以提高累产油量、累净增油量。
（5）其他策略
对于多油藏油井，各油藏差异较大。对这类油井，应采用分层注汽方法，以提高油藏纵向储量动用程度。辽河油田稠油区块动用程度仅在35-60%之间，动用程度较低。提高油藏纵向储量动用程度，可以有效改善吞吐效果。在注汽前可以注入某些聚合物。聚合物在很长一段时间作用于高渗透带，而不影响低渗透性层带，进而提高波及系数。为了提高开采效果，可在蒸汽吞吐过程中添加表面活性破乳剂、驱油助剂、防垢剂等各种有益于开采效果的化学药剂。还可以在蒸汽中加入天然气，以此扩大蒸汽加热带体积，增加油层能量，回采时发挥气驱助排作用。
参考文献：
[1]侯健，于波，陈月明等.稠油热采油藏经济开发模式研究.石油勘探与开发，2002.29（3）：88-90
[2]中华人民共和国石油天然气行业标准.热采稠油油藏开发调整方案编制技术要求——蒸汽吞吐部分.SY/T6425-2000
[3]万仁溥.中国不同类型油藏水平井开采技术.北京：石油工业出版社，1997
作者简介：徐贵宾（1985—），男，辽宁营口人，工学学士，热能与动力工程专业
[关键词] 蒸汽吞吐开采方法 增产机理 措施
1 蒸汽吞吐开采方法的基本介绍
蒸汽吞吐开采过程分为三个阶段，即注汽、焖井和回采，在同一口井先后完成注汽和生产工作。注汽阶段是通过注汽系统将一定数量高温高压的湿饱和蒸汽注入油层以加热油层。在机械采油设备准备就绪且具备出油条件时，在油井中下入注汽管柱，调试水处理设备、耐热封隔器及注蒸汽锅炉完毕后向油层注汽。焖井阶段是指当注入的蒸汽量达到设计要求时，停止注汽，关井一段时间。回采阶段是当油层压力较高时，油井自喷生产的阶段。稠油蒸汽吞吐开采是一个循环过程，当油井产量下降到一定数值时再重新进行注汽—焖井—回采步骤。
2 蒸汽吞吐开采方法的增产机理
蒸汽吞吐开采是一个相对复杂的传质、传热过程，在注汽阶段的初始，由于原始地层温度与注入蒸汽温度相差较大，致使注入的蒸汽在凝结成水的过程中释放热量加热油层。随着不断注入蒸汽，井底温度与蒸汽温度趋于一致并形成蒸汽带，此时再继续注汽，蒸汽带将不断向前扩展。因此，在注汽一定时间后，以注入井筒为中心的油层中将存在蒸汽带、热水带、冷水带和原始油层带。蒸汽吞吐开采方法可以有效的增加稠油油藏开采产量，其主要机理如下：
（1）降低原油粘度
地层和原油在注入高温高压蒸汽后将被加热，当温度升高时，原油裂解，加热后的原油粘度将由几千甚至几万mPa·s大幅度降低到几 mPa·s，因此其流动阻力将大大减小，从而增强了其流动性。
（2）释放油层弹性能量
受热后的原油产生膨胀，少量的溶解气将从原油中逸出，成为一种驱油能量。蒸汽吞吐方法将释放高压力油层的弹性能量，产生溶解气驱动作用，从而增加产量。此外产生热膨胀还会将油层间隙中的原油挤出。
（3）油层解堵作用
稠油油藏在钻井完井、井下作业及采油过程中，一些固体物本身流速很低，在受到稠油中沥青胶质成分的粘结作用后更难排除，这样很容易堵塞油层从而造成严重的油层损害。一旦造成油层损害，常规的采油方法，甚至采用酸化、热洗等方法都很难清除堵塞物。高温高压蒸汽能够解除井筒附近油层的污染，对油层有冲刷作用，因此具有油层解堵作用，并且油层损害越严重，蒸汽吞吐开采的增产效果越好。
（4）回采驱动作用
注入油层的蒸汽回采时具有一定的驱动作用。分布在蒸汽加热带的蒸汽，在回采过程中，蒸汽将大大膨胀，部分高压凝结热水由于突然降压闪蒸为蒸汽。这也具有一定程度的驱动作用。
（5）降低界面张力
高温蒸汽将使油水界面张力降低，从而改善了液阻和气阻效应，降低流动阻力，使原油流动性增强。
（6）余热加快流速
开井生产将带走大量热量，但油层、盖顶层及夹层中蓄留一定的余热，对下一周期的吞吐起到预热作用；加热带附近的冷油缓慢补充进入降压的加热带过程中，余热将降低冷油的粘度，使原油向井底的流动可以延续很长时间，尤其是对于普通稠油，在原始油层条件下本来就具有一定的流动性，当加热温度大于原始油层温度时，在一定压力梯度下，流向井底的速度加快。
（7）改变渗透率
对于特殊油层，蒸汽吞吐还可具有一些其它作用。如在非均质油层中，在高温下，油层对水与油的相对渗透率起了变化，油相渗透率增加，水相渗透率降低，使油相流动性增强。
总体上来说，稠油蒸汽吞吐开采依旧是一种依靠天然能量的开采方法，只是在开采过程中人工注入一定量的蒸汽，使得油层被加热，从而产生了一系列的以降低粘度为主的强化采油机理。
3 提高蒸汽吞吐开采效果的措施
蒸汽吞吐开采方法风险小、效果好，是我国稠油开采的主要方法。但随着开采周期的增加，周期产量呈递减趋势，油汽比下降。如何改进工艺设计，努力提高开发效果，是目前稠油油田面临的主要问题。因此针对影响稠油蒸汽吞吐开采效果的因素应提出有针对性的措施，对不同油藏的地质条件进行一系列参数优化，使吞吐效果到达最佳状态。
（1）注汽干度
数模、物模研究及大量现场生产实践都表明，蒸汽干度是影响蒸汽吞吐开采效果的首要因素。我国主要稠油产区（辽河、胜利等油田）油层埋藏较深，一般在 800-1200m之间，个别区块超过 1600m。在注汽过程中，各環节热损大，到达井底的蒸汽干度较低，能量利用率不高，影响了吞吐开采效果。随着井底蒸汽干度的增加，累净产油量先随之增加，当蒸汽干度达到60%时，再增加干度，累净产油量增油幅度很小，结果会使得增加干度的同时效益却没同步增加。因此油藏进行蒸汽吞吐开采时，应保证井底蒸汽干度在60%左右。
（2）注汽强度
注汽强度即单位油层厚度的周期注汽量。对于具体的稠油油藏来说，蒸汽注入量有一个最优的范围。注汽量太小，周期累产油量低；注汽量越大，加热范围越大，原油产量越高，但也将导致油汽比下降，经济效益降低。这表明了随着注汽强度的增加，累产油量一直增加，但累净产油量却在高注汽强度时增加幅度减小，而且收益先是增加，后又逐步缓慢下降，因此可以确定注汽强度是存在最优范围的。
（3）注汽速度
大量数模研究表明，在同样的注汽量及蒸汽干度下，也即总注入量相同时，蒸汽吞吐效果基本相同，生产动态相接近。降低注汽速度，将增加井筒热损失，导致井底干度的降低，从而降低吞吐效果；提高注汽速度可以降低井筒热损失，保证井底干度，也可缩短油井停产注汽的时间，有利于提高增产效果。注汽速度优选主要取决于油层对水、汽相的渗透率、油层厚度、原油粘度、油层压力及注入压力等因素。对于某些深层油藏，采用蒸汽吞吐方法需提高注汽速度以保证井底干度及注入压力。
（4）合理焖井时间
注汽结束后焖井的一段时间内可以使注入油层中的蒸汽与孔隙介质中的原油充分热交换，直到蒸汽完全凝结为热水，这样可避免开井回采时热能利用率降低，但焖井时间不能太长，否则将增加热损失。如果井与油层接触面大，那么热量交换快，所以焖井时间不宜过长，这样可以提高累产油量、累净增油量。
（5）其他策略
对于多油藏油井，各油藏差异较大。对这类油井，应采用分层注汽方法，以提高油藏纵向储量动用程度。辽河油田稠油区块动用程度仅在35-60%之间，动用程度较低。提高油藏纵向储量动用程度，可以有效改善吞吐效果。在注汽前可以注入某些聚合物。聚合物在很长一段时间作用于高渗透带，而不影响低渗透性层带，进而提高波及系数。为了提高开采效果，可在蒸汽吞吐过程中添加表面活性破乳剂、驱油助剂、防垢剂等各种有益于开采效果的化学药剂。还可以在蒸汽中加入天然气，以此扩大蒸汽加热带体积，增加油层能量，回采时发挥气驱助排作用。
参考文献：
[1]侯健，于波，陈月明等.稠油热采油藏经济开发模式研究.石油勘探与开发，2002.29（3）：88-90
[2]中华人民共和国石油天然气行业标准.热采稠油油藏开发调整方案编制技术要求——蒸汽吞吐部分.SY/T6425-2000
[3]万仁溥.中国不同类型油藏水平井开采技术.北京：石油工业出版社，1997
作者简介：徐贵宾（1985—），男，辽宁营口人，工学学士，热能与动力工程专业