渤海油田稠油熱采技術(shù)

全登江（中海油服油田生產(chǎn)事業(yè)部鉆修井作業(yè)公司 天津 300452）

一、引言

目前渤海海域已發(fā)現(xiàn)20多個(gè)稠油油田，三級(jí)稠油儲(chǔ)量23億噸，稠油在渤海海域的儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)及產(chǎn)能建設(shè)中占據(jù)著重要的地位。截至2010年底，渤海稠油儲(chǔ)量占已發(fā)現(xiàn)石油總儲(chǔ)量的85%，且具有疏松砂巖和多層系河流相沉積的地質(zhì)特征，原油粘度高、平臺(tái)壽命有限等特點(diǎn)，導(dǎo)致稠油水驅(qū)采收率只有20%左右，部分稠油實(shí)際采收率僅為10%左右。以A油田為代表的三級(jí)儲(chǔ)量約7億噸的稠油油田地下原油粘度大于350mPa.s，采用目前常規(guī)冷采方式開(kāi)采效果差。因此，渤海油田提高稠油采收率潛力巨大，對(duì)于緩解國(guó)家石油供需矛盾具有重大的戰(zhàn)略意義。

蒸汽吞吐是將一定量的高溫高壓蒸汽(或熱水)注入油層，蒸汽(或熱水)所波及的區(qū)域被加熱，地層原油粘度降低；而高溫高壓能清除膠結(jié)粘土及瀝青沉淀物以提高近井地帶油層滲透率；蒸汽注入完成后進(jìn)行燜井散熱，然后開(kāi)井進(jìn)行采油。蒸汽吞吐作業(yè)過(guò)程包括蒸汽注入階段、燜井階段和放噴返排階段。

2010年渤海油田集合優(yōu)質(zhì)設(shè)備及技術(shù)資源在A油田開(kāi)展了蒸汽吞吐工藝技術(shù)研究，并在4口井成功進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，隨后實(shí)施了11口井第一輪次蒸汽吞吐作業(yè)，取得了顯著的增產(chǎn)效果，從而為我國(guó)海上稠油熱采技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

二、多元熱流體吞吐技術(shù)

1.技術(shù)原理

針對(duì)A油田儲(chǔ)層特點(diǎn)，渤海油田探索應(yīng)用多元熱流體吞吐技術(shù)，即采用火箭發(fā)射器作為產(chǎn)生熱力的關(guān)鍵設(shè)備，以燃燒柴油或其他燃料（如原油、天然氣等）為熱力來(lái)源，將燃燒產(chǎn)生的高溫高壓混合物將水加熱汽化，成為水蒸汽、熱水、N2及CO2等氣、汽、液混合物，直接從井口注入井筒內(nèi)加熱地層，使地層原油降粘，同時(shí)在注入過(guò)程中加入耐高溫的輔助化學(xué)藥劑（如表面活性劑、驅(qū)油劑等化學(xué)劑進(jìn)行調(diào)剖控竄、提高驅(qū)油效率），形成多元熱流體，最大程度地提高注入流體的綜合利用效率，最大限度地提高稠油熱采采收率。

2.工藝流程

多元熱流體吞吐工藝核心是通過(guò)地面設(shè)備從井筒內(nèi)注熱管柱向油層段注入高溫高壓多元熱流體，通過(guò)熱流體的高溫高壓，使地層原油加熱降粘，提高原油在井下的流動(dòng)能力，以提高稠油開(kāi)采效率；同時(shí)為了保護(hù)井內(nèi)套管，減少高溫高壓熱流體能量損失，向油套管環(huán)空中注入氮?dú)狻?/p>

三、多元熱流體吞吐提高采收率機(jī)理

1.降粘作用

圖1 不同油藏加熱溫度下含氣稠油和脫氣稠油粘度、粘度比與采油指數(shù)關(guān)系

高溫高壓的蒸汽攜帶有大量潛熱，可提高油層的溫度，改變地層原油的物性，降低原油粘度，使原油流度增加，從而改善原油流動(dòng)性能；而且多元熱流體中含有一定量的CO2，在地層條件下生成碳酸，可與地層原油混容，降低原油粘度，增大了原油的流動(dòng)性；當(dāng)完全飽和CO2時(shí)，原油粘度甚至可以降到原始粘度的1/10～1/100。不同油藏加熱溫度下含氣稠油和脫氣稠油粘度、粘度比與采油指數(shù)關(guān)系如圖1。

從圖1可以看出，采油指數(shù)和粘度比均隨著溫度增大而線(xiàn)性增大，二者之間具有很好的相關(guān)性。通過(guò)加熱降粘可以使稠油流動(dòng)性呈線(xiàn)性增大，產(chǎn)量也線(xiàn)性增大。含氣稠油的采油指數(shù)明顯高于脫氣稠油。

2.彈性膨脹作用

高溫蒸汽注入油層后，儲(chǔ)層骨架及孔隙中的流體被加熱后產(chǎn)生熱膨脹作用。骨架膨脹造成孔隙縮小，同時(shí)油、水體積增大產(chǎn)生的膨脹彈性能都有利于驅(qū)油。此外，多元熱流體中含有大量N2，N2的壓縮系數(shù)較大（0.291），高壓下注入的氣體在油井降壓開(kāi)采過(guò)程中迅速膨脹，為油井生產(chǎn)提供了驅(qū)油動(dòng)力。

3.降低界面張力

高溫蒸汽將使油水界面張力降低，從而因改善液阻和氣阻效應(yīng)起到了降低原油流動(dòng)阻力的作用，如圖2所示。由此可以看出，隨著溫度的升高，油水界面張力迅速降低。

此外，CO2在油和水中都有一定的溶解度，使油水兩相之間的差異性降低，從而降低界面張力，提高油相相對(duì)滲透率，降低水相相對(duì)滲透率，進(jìn)而提高原油采收率。

圖2 溫度與界面張力的關(guān)系

4.提高波及系數(shù)

多元熱流體中含有大量N2、CO2等氣體，在向地層注入的過(guò)程中易產(chǎn)生氣泡，氣泡的賈敏效應(yīng)增大了高滲透層的流動(dòng)阻力，迫使高溫流體進(jìn)入中、低滲透層高含油飽和帶，以提高注入流體的波及系數(shù)，增大作用范圍。

四、多元熱流體吞吐技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

自2011年以來(lái)，截至到2013年9月，A油田已完成一輪注熱共計(jì)11口，5口井目前正常生產(chǎn)，6口井因高含水、出砂和注入困難等原因未完成設(shè)計(jì)注入量，產(chǎn)量效果不理想；目前在產(chǎn)有8口井，生產(chǎn)穩(wěn)定，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：熱采油井自噴周期在16～67天，平均自噴周期42天，累產(chǎn)原油679～4690方；熱采生產(chǎn)期在87～1052天；累產(chǎn)原油0.54～2.91萬(wàn)方。相對(duì)于冷采，熱采井產(chǎn)能倍數(shù)約1.6～2.4，平均有效期倍數(shù)1.9。

五、結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1.多元熱流體吞吐技術(shù)適合渤海稠油油田開(kāi)采，通過(guò)實(shí)施多元熱流體吞吐技術(shù)可以大幅提高稠油油藏油井產(chǎn)能，改善稠油油田開(kāi)發(fā)效果。

2.砂巖稠油油藏由于膠結(jié)疏松，熱采后極易出砂，因此，必須重視預(yù)測(cè)油層出砂程度并選擇適宜的防砂方式，并且掌握合理的放噴及電泵生產(chǎn)制度。

3.多元熱流體吞吐為海上稠油熱采開(kāi)發(fā)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)今后海上稠油油藏開(kāi)發(fā)模式的轉(zhuǎn)變具有重要的指導(dǎo)意義。

[1]楊兵，李敬松，祁成祥等.海上稠油油藏多元熱流體吞吐開(kāi)采技術(shù)優(yōu)化研究.石油地質(zhì)與工程2012.

[2]曾玉強(qiáng),劉蜀知,王琴等.稠油蒸汽吞吐開(kāi)采技術(shù)研究概述.特種油氣藏2006.