稠油開發的技術措施研究

吳常生 吳乃帆 鞏玉政 高華 梁喚雨

(塔里木油田公司輪南油氣開發部輪西采油作業區，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

我國油藏資源廣泛，油藏開發工作持續發展。由于稠油油藏在其中的比例持續增加，降低稠油油藏開采難度是油田開采的重點研究問題。針對稠油黏度高，相對密度大，稠油油流阻力大等特點，采取對應的開采技術措施，解決實際開采中出現的問題，優化稠油開發的技術手段，完善稠油開發各個環節當中的不足。

1 稠油特點與劃分

稠油，別稱重油或者瀝青，稠油的劃分不僅涉及到稠油油藏的劃分，還涉及油藏的開發方式以及油藏后期開采的潛力評估。影響稠油形成的因素較多，因此不同稠油之間的區別較大，根據成因可分為原生稠油與次生稠油。根據相對密度以及黏度，可分為普通稠油、特稠油、超稠油。以通常標準，普通稠油相對密度介于0.92 至0.95，黏度介于100 至1000mPa·s；特稠油相對密度介于0.95 至0.98，黏度介于10 至50Pa·s；超稠油相對密度超過0.98，黏度超過50Pa·s[1]。塔里木的稠油具備粘度高，瀝青質以及膠質包含比例高的特點，使得油流形成較大阻力，增加了油田開采的難度，提高了油田開采成本。提高開發效率，必須根據情況使用最佳技術措施，實現降粘開采，保證油田的相關產能的上升空間，使得油田產出可以滿足實際需求。

2 稠油開采難度

稠油開發是世界性的大難題，工業化發展迅猛的今天，能源短缺成為阻礙現代化工業發展的主要問題，而稠油資源是不可忽視的主要能源之一。我國稠油資源主要分布在各小塊稠油油藏田中，這類油藏的質量較差，開發利用率不高，采油、地面集輸與處理難度較大。就開采方式而言，目前應用最為廣泛的采油方式便是有桿抽油，但在開采稠油時，由于粘度過高，且含蠟量大，降低了油管的油流通道直徑，抽油桿柱的上、下行阻力增加，導致在抽油上沖程時驢頭負荷增加，而下沖程時可能出現驢頭“打架”現象，嚴重時還會出現抽油桿卡死在油管中的情況，造成稠油開采井下事故。此外，針對某些油層溫度過低的稠油油井，其抽油泵固定閥、固定閥罩及其以下部位的壓力較低，在抽油開發過程中容易形成堵井現象，影響施工效率。而電潛泵井排量大，吸入口處壓力低，在油層溫度較低時，會使電機負荷增加，嚴重的可造成電機經常停機，使電泵機組不能正常運轉。稠油的開采過程中會面臨許多困境，由于相關操作技術的不熟練，以及稠油的性質造成開采中的井下事故屢見不鮮，導致稠油采油成本大幅度上升。

3 熱采工藝技術措施

3.1 蒸汽吞吐

蒸汽吞吐是我國應用比較廣泛的采油方式，通過往油井注入適量熱蒸汽，進行一段時間的燜井，待蒸汽的熱量作用到油層，油層中的油流溫度增高，從而使得黏度降低，提高開采效率。在此過程中，涉及物理，化學作用以及熱能傳遞等，蒸汽自然傳熱，改變黏度，為稠油科學開采提供了有利條件。

對高壓力儲層，利用蒸汽吞吐，增強油層的彈性效力，提高了油層當中原油的驅替能量，為油田產量提升打下基礎。蒸汽除作用于油層以外，還會作用于巖石層，起到一定的解除堵塞作用，熱能可改變巖層的潤濕性能，提高油與水的滲透率，增加井底油流總量，實現增產。同時，蒸汽攜帶的熱能可以降低表面張力和油流的流動阻力，并產生熱脹力，帶出油滴顆粒，提高了稠油開采產量，使油藏開采總量達到需求目標。

對地層，稠油在蒸汽熱能作用下，發生高溫裂解作用，使得稠油中重烴的含量降低，產出油的質量提高。對厚油層，開采時油流的重力被蒸汽熱能影響，保證油流順利入井，其相關生產可保持高效水平。

蒸汽吞吐技術采油速度較快，但要注意，受到不同因素影響，蒸汽吞吐的周期也不同，稠油開采對應的提升效果也不同。充分利用蒸汽熱能的熱脹效果，是發揮蒸汽吞吐技術優勢的關鍵。不斷研究蒸汽吞吐技術涉及的原理，及時更新工藝技術。改進蒸汽吞吐的不足，可以在注入油井的蒸汽中加入適量的天然氣，有效增加蒸汽熱氣體積，擴大蒸汽增熱面積，更大程度地降低稠油黏度，加快油層巖石流體流動，實現蒸汽吞吐技術氣驅助采的目的。除天然氣，還可以在注入蒸汽時投放溶劑來提高稠油產出量，擴大蒸汽中的油氣比例。例如注入蒸汽時投放高溫泡沫劑，改變吸汽的剖面面積，改善蒸汽吞吐的效果。或者在注入蒸汽前先投放聚合物，借助聚合物的驅替效用，驅出石層孔隙中的油流，再利用蒸汽熱能加溫，降低稠油黏度，提高稠油產量。

3.2 蒸汽驅

針對黏度高，孔隙度高的油藏，蒸汽驅是常用的技術。蒸汽驅是用熱蒸汽作載熱流體和驅動介質，對注氣井持續進行注氣，在鄰近的生產井進行采油，通過注入的熱量和質量，提高采油效率。雖然蒸汽驅是比較全面的稠油開采技術，但是由于儲層具備非均質性的特點，在滲透高，產量高，開采井距小的生產井會出現蒸汽突破的情況，造成稠油油藏熱流失，降低了整體經濟利益[2]。

針對此情況，可采取以下措施。首先，在進行射孔工作時，將高滲透層與其他層面分別開來，以免射孔時同時射開，根據實際具體的開采情況，保證各個層的滲透級差，確保開采效率。其次，要根據地層的吸汽能力，調整注入的蒸汽量，控制蒸汽總量和注入的速度，保證注采均勻。最后，重點防范易發生蒸汽氣竄的井層，注入蒸汽時，可通過利用封閉器來封隔井層，在不易發生氣竄的經層完成注氣作業。

3.3 火燒油層

火燒油層是將適量的氣體注入到地層當中，隨后點燃油層，使得地層產生的壓力增大，進而通過熱力降低稠油黏度。并且，原油包含的重質組在此高壓高溫的環境下，會發生裂解反應形成焦炭，為火燒油層提供持續燃燒的燃料，提高稠油采收效率，增加產量。但采用火燒油層技術措施時要注意，火燒油層本身存在較高的安全風險，一旦燃燒程度失控，極易引發安全事故，甚至損毀油井，嚴重破壞稠油開采工作。所以，根據實際情況，科學合理運用火燒油層的技術措施，避免因小失大，造成不必要的開采成本浪費。同時，要完善火驅高溫注采工藝，做好管道防腐質量監察，完善前緣控制技術等，改進搭配，進一步發展應用規模。

3.4 蒸汽輔助重力泄油

蒸汽輔助重力泄油技術，是將注入的蒸汽作為加熱熱能，利用加熱的水油與注入到井中水蒸氣形成的密度差來驅動稠油的技術措施，提高稠油開采效率。和蒸汽驅相比，蒸汽輔助重力泄油技術在開采以及泄油方面能力更強，油氣比更高。同時，蒸汽輔助重力泄油技術對蒸汽躥井具備一定抑制作用，可降低此類井間干擾。

4 冷采工藝技術措施

4.1 化學冷采

稠油油藏開采時，將表面活劑溶液注入井下，稠油在活劑的作用下分散成新的乳狀液，黏度大幅度降低，稠油流動阻力減弱。通過表面活劑，提高稠油洗油效率，增加了采油產出量。表面活劑通過不同機理，可劃分為乳化降粘，破乳降粘以及吸附降粘。可根據稠油油藏實際情況，配置表面活劑比例，結合蒸汽吞吐等工藝，實現稠油降粘，增加稠油開采效率。

4.2 物理冷采

深入研究螺桿泵反扣冷采工藝技術，充分利用螺桿泵的特點，將稠油抽送出地下，降低稠油熱采消耗成本，實現稠油節能低耗的開采模式。同時可采取通電加熱的方式，給井下管道通電加熱，提高管住溫度，進而提高井筒的溫度，使得稠油油流黏度降低，實現油井開采產量增長[3]。同時，還可以適當應用砂冷采工藝技術，通過稠油防砂泵來減少油井開采中出砂的情況，進而提高單個油井稠油開采的產量，或者使用電動潛油多級離心泵來進行稠油開采，加快稠油開采速度。

4.3 水平井開采

注入氮氣蒸汽的技術措施主要應用在水平井開采。利用氮氣導熱系數低的特點，先將蒸汽注入在井下油層的位置，在油套管形成的環狀空間內注入氮氣，以此降低井筒管道熱能的流失，避免套管出現溫度過高，腐蝕速度加快的現象，進而延長硬件壽命，保證整體順利運行。繼續探究水平井開采技術措施，并對吞吐技術措施加以優化，將長水平井中水平層的稠油有效開采出井。

4.4 微生物冷采

微生物可分解氧化有機物，將微生物注入地下，利用微生物自身的生長機理與微生物代謝物與稠油油藏中的物質反應，增加稠油開采產量。可針對性地研究與應用不同微生物菌種，提高微生物驅油的效果，降低稠油油藏開采消耗成本，整體提升稠油油藏開采效益。但微生物相關研究技術處于尖端，許多技術環節比較復雜，并且微生物運行，必須具備適中的溫度，外部壓力等條件，一旦外部因素影響微生物本身性質，微生物采油技術效果也會受到影響。整體上，微生物開采技術仍然處于試驗研究的階段，因此尚不能被廣泛應用。

5 摻稀油工藝技術措施

摻稀油降黏，是指通過油管或者油套環形空間，向油井中注入一定量的稀油，即自身密度較小的原油，在4000～4500 米處與地層當中與稠油充分混合后，輸送回地面井口油井進行生產。摻稀技術主要利用稀油在和地層開采處的稠油混合后黏度降低的特性，減小稠油油流摩擦阻力，提高開采效率，保證產量。由于其技術要求較低，是應用廣泛的稠油降黏技術之一，但要注意，由于稀油資源量有限，要根據油田的實際情況使用，以免過多增加經濟成本，降低稠油開采整體經濟效益。

在利用摻稀油工藝技術措施進行稠油處理過程中，極易出現瀝青質沉淀的現象，基于目前的相關技術研究水平，以及瀝青質膠體結構特點，可以在摻稀油的同時加入一定比例的甲苯、汽油等物質，幫助瀝青質膠體進行沉淀穩定，使汽油溶解于膠團中，從而達到提高摻稀油降黏效果的目的。就開采技術而言，膠質、瀝青質和長鏈石蠟造成稠油原油在儲層和井筒中的流動性變差，要求實施高投入的三次采油工藝方法。由于不同油藏地質的情況不同，在摻稀油工藝技術應用時要注意實際開采條件，開發較為適合實際稠油生產需求的復合降黏技術[4]。

6 結語

通過以上分析，針對具備黏度高、相對密度大、膠質含量高等特點的稠油，要針對性地結合采用熱采與冷采技術，提高稠油開采效率，整體提升開采產量，滿足實際油田的產油需求。根據油田實際情況，應用先進的工藝技術措施，最大程度降低稠油黏度，減小油流阻力，從而降低稠油開采難度，降低開采過程中消耗的成本，整體提高稠油油藏開采的經濟效益。