稠油熱采效果影響因素與綜合治理分析

關鍵詞：稠油熱采效果;影響

0 引言

石油被譽為工業的血液，石油工業的技術水平直接決定了一個國家的工業發展情況和國家能源安全，我國是石油資源大國，在各種特殊石油開采方面有著深入而成熟的研究。其中，稠油的開采正是極為重要的一個研究方向，在實際的開采過程中，稠油熱采技術的使用效果很容易受到其他因素的影響，比如原油粘度、粘土礦物、采油井出砂的情況等等，我們必須要采取相應的措施對其進行綜合治理，才能保證稠油熱采的最終質量。

1 稠油熱采效果影響因素

稠油顧名思義指的就是在油層條件下，原油粘度比50m/MPa·s大，或者是在油層的正常溫度下，脫氣原油粘度大于50m/MPa·s且比重大于的0.934原油。中國的稠油資源開采技術相對成熟，一般來說主要可以分成常規采油和熱力采油這兩種技術，為了提升稠油開采的效率，現在的稠油開采工作中也常常采用向其中注入蒸汽的技術從而降低稠油粘度，這種高溫高壓的蒸汽在進入地層以后，會使儲油層內部的固體、液體和氣體等發生物理和化學變化，加上水熱反應等，更是會在儲油層內部形成復雜的變化，當然這種變化會受到溫度、介質種類的影響而發生一定的變化[1]。比如說常見的變化有碎屑組分溶解、粘土礦物變化等等，這些變化以及儲層流體的物理化學變化等都會對熱采的效果造成負面影響，具體來說稠油熱采效果影響因素可分成以下幾個方面：

1.1 原油粘度因素

稠油開采之所以具有較大的難度，主要就是因為其粘度較大，因此其粘度必然是影響開采效果的因素，經過對稠油油田的分析，在油層厚度、稠油粘度等情況變化的條件下進行研究以后發現，油層厚度的變化實際上對于熱采效果的影響并不大，尤其是油層厚度在5到10m之間的時候，注入蒸汽開發的油氣比隨著粘度的增加而不斷下降，這就說明原油粘度對開采效果有不容忽視的影響，而在原油粘度提升的過程中，其采收的困難程度越來越高[2]。之所以有這種情況，主要是因為蒸汽吞吐過程中，向其中注入蒸汽以后，只有油井附近的原油會受到影響，在原油粘度比較大的時候，距離油井比較遠的原油基本不會發生流動，這樣一來即使油井附近的原油溫度被提升到一定水平，但是原油粘度導致其熱度只能局限在某一個區域而無法擴散，采收率必然會越來越低。特別需要提到的是，在粘度不變的情況下，油層的厚度越大、其采收的效率越高，這主要是因為厚的油層散熱能力比較差，因此受熱時熱量更容易留存和擴散，從而提升了其采收率。

1.2 粘土礦物因素

粘土礦物指的是土壤中片狀、鏈狀的硅酸鹽類礦物，它的表面積比較大，在受到外來液體作用的時候會發生一定的變化，一般存在于碎屑巖層當中，主要的存在形式有孔隙襯層和松散填充這兩種，無論是哪一種存在形式，其都會和外來液體相互作用發生變化，導致儲層性質的變化[3]。粘土礦物的化學結果可以給人們展示出地層的水敏感性，其中的金屬陽離子很容易發生交換和取代效果，比如說常見的蒙脫石就存在交換量大、膨脹率比較高的特點，它的性能非常不穩定，在遇到外來液體的情況下很容易吸水膨脹，同時發生移動，使儲油層的孔隙發生堵塞、是原油滲透率下降的主要原因。

具體來說，常見的粘土礦物因素可以分成三大類：第一，蒙脫石膨脹。蒙脫石在吸收水分以后，會發生膨脹和擴散現象，讓其結構間距增加、核排斥力不斷提升，而后使粘土晶層發生分散、剝離等現象，使油層孔隙被堵塞，讓油層滲透率大幅度下降。國外的學者對開采現場注氣以后蒙脫石的變化情況進行了分析，根據樣品變化情況他們發現，注入蒸汽以后巖石顆粒會存在溶解腐蝕的情況，據此他們推斷，蒙脫石的膨脹會讓孔隙空間礦物的表面積和體積不斷增加，導致能滲透的孔隙數量大幅度下降。另外，他們還認為在注入蒸汽以后，顆粒的流動也是導致滲透率下降的原因之一。第二，高嶺石的遷移。高嶺石指的是一種由假六方晶片構成的集合體，其結構之間的緊密度非常低，在受到外界液體作用的情況下很容易發生解體和運動，最終使孔隙被堵塞影響開采。根據巖心流動實驗的結果來看，蒸汽速度的變化會使其滲透率發生變化，二者之間呈現一種反比例關系。第三，伊利石的敏感性。伊利石結構為片狀結構，受到外界液體影響的情況下會被沖碎并且發生移動，也會導致孔隙的堵塞，甚至形成粘土橋使流體滲透壓更低，難以順利的進行流動，給開采造成不利影響。

1.3 采油井出砂因素

第一，高強度的蒸汽流會給膠結疏松的地層造成巨大的沖擊力，使之出砂問題更加嚴重。另外，稠油的儲油層一般恰好具有疏松膠結的特點，在注入蒸汽的時候產生的沖刷效果會使其激發過程更加嚴重，壓力差的快速建立、過長放噴等都會造成出砂的情況。實際上，出砂是一種射孔空穴不穩定導致的問題，在含油砂的強度超出正常標準以后，空穴的穩定性就會受到嚴重的影響，再加上滲透效果的變化，此時只需要較小的壓力差就會將松散砂運走。第二，蒸汽竄流會對砂粒形成一定的操作效果[4]。所謂的蒸汽竄流指的就是油井之間的流體連通現象，蒸汽在這種現象的作用下發生運動，在油井的加熱通道形成以后，這種連通現象就開始出現。在不斷向油井中注入蒸汽的情況下，蒸汽波和體積都會持續提升，這個通道就會隨之變寬，根據實際的調查結果來看，蒸汽竄流和出砂現象是互相影響的，出砂井一般都和蒸汽竄流的部分有較大重合，這就證明蒸汽竄流會給砂粒的運動提供動力。第三，高粘稠度的原油產出液也會導致砂粒的運動。稠油的一大特點就是它的粘度非常高，其粘度越高，在運動的時候產生的拖拽的力量就會越強，高粘度的稠油在受到高溫蒸汽影響的情況下，會從巖層縫隙中流出形成泥漿狀的物質，而砂粒則在沖刷和拖拽的作用下隨之一起形成高密度懸濁液，而砂粒的含量越大、其拖拽能力越強，拖拽能力越強其砂粒含量越大，最終形成一種惡性循環，導致嚴重的儲油層出砂問題。

2 治理措施

第一，針對稠油粘度過大的問題，采取措施對其進行粘度處理。通常來說常用的降粘度措施有：向其中摻加活性水、向其中摻加稀油、化學降粘度技術等等，而熱力開采當中常見的則是上文提到的蒸汽吞吐、蒸汽驅動等方法，最終都能達到降低稠油粘度的效果。第二，針對粘土礦物因素，可以采用添加粘土穩定劑的方法進行處理，這種處理方法需要具體情況具體分析，結合本油田粘土礦物種類進行選擇。根據實際的實驗情況來看，添加粘土穩定劑能夠有效的降低地層中礦物質的水敏感性，并且不會對巖層滲透率造成影響，即使是和鹽酸等共同使用也仍然具有活性，具有極其可觀的使用效果。第三，利用沙礫石料進行填充等。現階段世界范圍內比較先進的處理方法就是，開采前期防止沙礫流動、開采過程中利用礫石填充油井，這種技術具有突出的使用價值，處理效果好、產能比較高、防砂效果突出都是其優點。對于那些確實存在嚴重出砂問題的油層，也有很好的處理效果，并且能夠在很長一段時間內保證稠油開采的穩定性。

3 結語

稠油開采具有一定的復雜性，其熱采效果會受到粘度、粘土礦物、出砂問題的影響，稍有不慎就會出現開采困難的情況。因此在今后的工作中我們有必要對稠油熱采效果影響因素與綜合治理措施進行研究，爭取找到行之有效的措施，提升稠油熱采的質量和效率。

參考文獻：

[1]付順龍，張易航，劉汝敏，鄭忠茂.稠油、超稠油熱采技術研究進展[J].能源化工，2020，41（02）：26-31.

[2]王旭春.稠油熱采技術現狀及發展趨勢[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2019（12）：185+187.

[3]修偉.稠油熱采技術及開發效果影響因素分析[J].化工設計通訊，2019，45（11）：35-36.

[4]丁軍濤.熱采稠油改善吞吐開發效果對策研究[J].中國石油和化工標準與質量，2019，39（13）：168-169.

作者簡介：

張成博（1988- ），男，滿族，籍貫：遼寧營口，本科，職稱：工程師，研究方向：采油工藝。