稠油、超稠油熱采技術研究進展

譚 克，王 帥，曹 放

（1. 遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001； 2. 中國石油撫順石化分公司洗滌劑化工廠，遼寧 撫順 113001）

稠油、超稠油熱采技術研究進展

譚 克1，王 帥2，曹 放2

（1. 遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001； 2. 中國石油撫順石化分公司洗滌劑化工廠，遼寧 撫順 113001）

稠油或超稠油與常規的石油資源不同，具有膠質瀝青質含量高，粘度和凝固點高等特點，因此利用傳統的采油技術很難將其抽出來。目前普遍采用熱采技術進行重油的開發利用。本文主要介紹幾種熱采技術及其發展狀況。

稠油；熱采；蒸汽吞吐；蒸汽驅；火燒油層

稠油英文heavy oil，一般指粘度在100～10 000 mPa·s，15.6 ℃時相對密度在0.934～1.000 g·cm-3之間的原油。隨著石油資源的急速下降和油價的不斷攀升，重質原油的開發利用得到廣泛的重視。我國擁有豐富的稠油資源，其中蘊藏量最為豐富的是遼河油田，其次是勝利油田和克拉瑪依油田。由于稠油粘度大，流動性差不能像常規原油那樣直接抽出地面，但考慮到稠油特殊性質，稠油的黏度隨溫度變化，改變顯著，如溫度增加8～9 ℃，黏度可減少一半。這樣使得熱力采油被廣泛應用于稠油開采中。目前普遍采用的稠油熱采技術有蒸汽吞吐技術，蒸汽驅技術，火燒油層技術等。

1 熱力采油技術

1.1 蒸汽吞吐技術這

蒸汽吞吐技術是目前我國稠油開采的主要方法，全國約有80%的稠油是通過該技術開采出來的。該方法的機理是：高溫蒸汽可以降低原油自身的粘度，蒸汽也可以增大油水的流動性；同時，對井眼及進井帶進行了一定程度的清洗。另外，原油隨著溫度的升高，發生膨脹，飽和度增大，從而提高原油的流動性。由于蒸汽的通入降低了界面張力，減小了水相的相對滲透率，減小殘余油飽和度，改善波及效率，提高地層油體積系數[1]。

蒸汽吞吐是一種相對簡單并且十分成熟的稠油熱采技術，20世紀50年代，國外就開始了這方面的試驗研究，我國于1980年引進并開始試驗應用該技術，現在已經成為我國稠油熱采的主要方法。該方法實施后就可以開采出瀝青，但產率非常低，開采量僅能維持在地下瀝青儲量的一少部分，隨著吞吐次數的增多，周期產油量下降、周期產水量上升，采收率下降。

為了解決蒸汽吞吐存在的問題，提高吞吐效果，研究人員對蒸汽吞吐進行了兩種技術上的改進：蒸汽+助劑吞吐和多井整體蒸汽吞吐。蒸汽+助劑吞吐方法中使用的助劑主要有：非凝析氣(氮氣、天然氣、煙道氣及CO2)、輕質油及表面活性劑(高溫泡沫劑)等，該方法通過助劑發揮多種驅油作用，綜合提高采收率。多井整體吞吐技術可有效抑制汽竄現象的發生，減少熱損失，提高蒸汽利用率，從而增大波及范圍，該技術注入熱量比較集中，升溫幅度大，整體吞吐的效果明顯好于單井蒸汽吞吐的效果。以上這些新方法能夠提高蒸汽吞吐油井的使用程度，延長吞吐開采周期，提高采收率，增加周期產油量

及油汽比。目前，國內蒸汽吞吐的改進在很多稠油油區都在進行。

遼河油區曙一區超稠油最初開采時以常規的蒸汽吞吐為主，但是隨著開采的進行，周期產油量下降、周期產水量上升、吞吐效果變差[2]，另外，還導致噸油成本上升。針對這一問題，該油區將層位相同、吞吐輪次較高、汽竄現象嚴重的幾個油井組合起來，進行多井整體吞吐。該技術的應用不但有效的抑制了汽竄的發生，提高了油井的利用率，改善了吞吐效果，還為超稠油的高輪井生產找到了一條出路。

八面河油田面138油塊屬于薄層稠油藏[3]，按我國稠油蒸汽吞吐開采標準不適于蒸汽開采，因此最初的方案定為冷采為主。自2004年投產以來，部分井出現因油比較稠而光桿不同步、液面抽不下去、地面回壓高等難題。對此進行了蒸汽吞吐實驗，并且取得了良好效果。結果表明，薄層油藏蒸汽吞吐依然遵循厚油層的蒸汽吞吐規律，突破了原稠油蒸汽吞吐標準。影響吞吐效果的因素依然存在，只是個別因素影響更大，如燜井時間和蒸汽吞吐層含水飽和度。

遼河油田采用組合式蒸汽吞吐技術[4]對杜84塊興隆臺超稠油油藏、杜80塊興隆臺中厚互層狀超稠油油藏和齊40塊蓮花普通稠油油藏進行開采，取得了良好的效果，有效的抑制了汽竄的發生，提高了熱能的利用率，周期產油量和油氣比升高，吞吐采收率有了明顯的提高。

1.2 蒸汽驅技術

蒸汽驅是指將高溫高壓持續蒸汽注入到井中，通過原地溶解作用、升溫降粘作用、蒸汽的蒸餾作用和氣驅作用，降低地下稠油的粘度，在相鄰的生產井持續產油的過程。1931年，在德克薩斯洲的兩個油礦率先成功進行了蒸汽驅試驗，并取得了不錯的效果[5]。該技術是目前應用較多的開采方法，它在一定程度上克服了蒸汽吞吐加熱半徑小的缺點，同時彌補了蒸氣吞吐后期采收率低的弱點，利用蒸汽驅技術可進一步提高稠油的采收率30%左右。因此，大量稠油油區通常在蒸汽吞吐后期采用蒸汽驅來進一步開采。

在實際生產中蒸汽驅的熱能消耗較大，開采成本增高，采收率損失嚴重。為進一步降低這方面的影響，通常采用多井組整體優化蒸汽驅、間歇式蒸汽驅以及水平壓裂輔助蒸汽驅等技術。

遼河油田齊40塊油區為中深層中厚互層狀普通稠油油藏，開采初期為蒸汽吞吐技術開發[6]，近幾年，隨著開采的進行采油速度和采收率嚴重降低，針對其油藏的特點，開展了蒸汽驅開發，采收率有了明顯升高，轉換開發方式取得了顯著效果。

曙一區杜229塊油區屬于中厚層狀超稠油邊底水油藏，蒸汽吞吐開發采出程度達到22%以上，可采儲量采出程度高達96%，針對該油藏的地質特點及開發現狀，開展了蒸汽驅試驗，并取得了較好的效果[7]。

1.3 蒸汽輔助重力泄油技術

該技術在國內已經有了比較廣泛的應用，是利用鉆頭在稠油層中分別鉆一口汽井和一口采油井，兩井平行，氣井在上采油井在下，將高壓水蒸汽持續不斷的注入汽井，由于高壓蒸汽攜帶大量的熱能，就能對周邊的物質進行熱交換，這樣稠油受熱后將被稀釋粘度降到易于流動的程度，由于重力作用流到采油井中，最后具有流動性瀝青在采油井中被抽出來。蒸汽輔助重力泄油技術主要是針對超稠油或瀝青，是一項稠油開采的前沿技術，它是伴隨著水平井技術產生而發展起來的一種特殊的蒸汽驅技術。該技術適用于埋藏深度在1 500 m以內，油層厚，孔隙度大的油藏。蒸汽輔助重力泄油技術最早在1970年由Butler提出，在加拿大得到了很好的驗證和實驗。

在遼河油田超稠油油區蒸汽輔助重力泄油技術得到了廣泛的應用，有效的彌補了蒸汽驅技術在超稠油領域的弱點，油井的產量明顯提高，日產量由30 t提高到70 t，采收率達到56.1%。

1.4 火燒油層技術

火燒油層技術[8]就是首先將注氣井的油層點燃,并持續向井內注入氧氣保持不斷燃燒狀態。燃燒生熱溫度高達1 000 ℃，原油受熱粘度降低、并產生蒸餾現象,蒸餾的輕質油、蒸汽和燃燒煙氣驅向生產井,重質原油在高溫下發生裂解。在高溫下注入水蒸發形成水蒸氣,同時裂解生成的氫氣與注入的氧氣也合成水蒸汽,攜帶大量的熱量傳遞給前方的油層,把原油驅向生產井。采收率可達50%～80%。1942年美國俄克拉荷馬州伯特勒斯維爾油田進行了世界上首次火燒油層試驗。

勝利油田稠油地質狀態復雜、油層之間性質差異很大、大量區塊已經進入蒸汽吞吐后期、開采難度變大，根據以上問題提出了火燒油層試驗，先后在勝利油田金家油田、高青油田、樂安油田等開展了多次先導試驗[9]，完成了高滲透、低滲透油井和多次蒸汽吞吐后油井的火燒油層現場試驗，取得了良好的結果［10-11］。

楊德偉和王世虎[12]等在室內進行了火燒油層的實驗研究,他們分別對火燒油層技術的干式向前和濕式向前進行了研究,考察了空氣/原油比、氧氣利用率、注水時機和WAR值等影響因素。結果表明，

采用濕式向前燃燒法能夠很大程度上提高熱量的利用率，并且降低燃料了燃料消耗量與空氣量，提高了采收率。另外，最佳的水/空氣為不小于0.003 m3/m3。注水時機選擇在穩定燃燒建立后較為適宜。

2 結 論

(1) 目前國內普遍應用的熱采工藝為蒸汽吞吐技術,但隨著吞吐次數的增加，周期采油量降低，周期變長，油氣比升高，一般通過多井整體蒸汽吞吐或者蒸汽+助劑吞吐來緩解這一現象。也可利用蒸汽驅技術來轉換蒸汽吞吐來實現采收率的升高。

(2) 在油藏特性比較復雜蒸汽吞吐或我蒸汽驅無法實施的情況下，可以利用火燒油層技術來實現稠油的提取，但是它的施工工藝難度大,風險也比較大，目前仍停留在向導性試驗階段。

(3) 稠油資源經過多年的開采，地質條件在一定程度上變差，傳統開采技術很難滿足生產的需要，一般利用其他的方法進行輔助，如注蒸汽添加化學劑、注熱水等。對于油區開發后期所采用的開采技術應得到進一步研究，來保持油產量和采收率維持在適合的水平。

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Research Progress in the Thermal Recovery Technology of Heavy and Super Heavy Oil

TAN Ke1，WANG Shuai2，CAO Fang2
（1. Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China；2. PetroChina Fushun Petrochemical Company Detergent Factory , Liaoning Fushun 113001，China）

Heavy and super heavy oil is different from conventional oil resources. They have the characteristics of high glial asphaltenes content, high solidification point and viscosity, so traditional oil recovery technology can not be used. Now the thermal recovery technology is widely used in heavy oil exploitation. In this paper, several thermal recovery technologies and their development trend were introduced and analyzed.

Heavy oil; Thermal recovery; Steam stimulation; Steam flooding; In situ combustion

TE 357

： A

： 1671-0460（2014）01-0097-03

2013-07-02

譚克（1987-），男，遼寧沈陽人，碩士在讀，研究方向：從事重油瀝青方面研究。E-mail：tanke4423@sina.com。