稠油和沥青VAPEX技术影响因素的研究进展

赵法军，刘永建，吴永彬，哈 斯，谈龙日

（1东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆 163318；2中石油大庆油田博士后工作站，黑龙江 大庆 163453；3中国石油勘探开发研究院，北京 100083；4大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712）

进展与述评

稠油和沥青VAPEX技术影响因素的研究进展

赵法军1,2，刘永建1，吴永彬4，哈 斯3，谈龙日3

（1东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江 大庆 163318；2中石油大庆油田博士后工作站，黑龙江 大庆 163453；3中国石油勘探开发研究院，北京 100083；4大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712）

由于常规稀油石油资源逐渐枯竭，作为非常规石油资源的稠油和沥青的开采日益重要，稠油和沥青的蒸气萃取（VAPEX）技术已经成为一项非常有前途的开采工艺。本文讨论了影响稠油和沥青VAPEX技术的各种因素，包括稠油黏度，溶剂在稠油中的扩散系数，溶剂的分散度，溶剂注入时的温度、压力，溶剂的注入速度，地质因素等。列出了这些因素之间重要的数学关系式以及这些因素与稠油和沥青质产量之间的数学模型，对VAPEX技术发展前景和未来研究方向进行了总体展望：由于模型与实际油藏的差异造成结果偏差因而需修正实验模型；VAPEX和SAGD的混合使用；不同温度、压力下溶剂的扩散系数；混合溶剂的使用。

稠油；沥青；蒸气萃取；影响因素；溶剂

稠油（crude oil），通常是指黏度高、相对密度大、胶质和沥青质含量都较高的重质原油。国外称稠油为重质原油（heavy oil），对黏度极高的稠油称为沥青（bitumen）或沥青砂油（tar sand oil）。由于稠油在油层中黏度高，流动阻力大，甚至不能流动，因而用常规技术难以经济有效地开发[1-2]。

目前，开采稠油油藏的常规技术是热力采油，即蒸汽吞吐（CSS），蒸汽驱（SF）、火烧油层（ISC）、蒸汽辅助重力泄油（SAGD）等。这些技术开采稠油和沥青原理是通过加热降低油藏中原油的黏度。在蒸汽吞吐采油技术中，原油最高采收率不超过20%。通常情况下，蒸汽吞吐后要采用蒸汽驱技术，而蒸汽驱过程中，存在着蒸汽的密度和黏度较低，易发生蒸汽超覆和汽窜的问题，产生不均匀的垂直扫油效率，导致地层中残余油饱和度高、蒸汽波及系数小、驱油效率和采收率降低。火烧油层技术要取得成功，原油地层条件下的黏度要足够低（μ＜1000 m Pa·s），从而可以使原油从燃烧区驱替到冷油藏区[3]。尽管SAGD技术在稠油和沥青开采方面是可行的，但是SAGD技术具有热利用率低，尤其是该技术应用到薄层油藏中，成本高昂。SAGD技术除了存在热利用效率低的问题，还存在着其它相关的问题，主要包括采出水的处理及相关环境问题，需要消耗大量淡水资源及黏土膨胀可能引起的地层损害等[4]。因此，科研工作者努力寻求一种更清洁、效率更高的技术。

VAPEX技术是Butler等于1991年提出的一种类似于 SAGD开采稠油新方法[5-7]。该方法是向油藏中注入诸如乙烷、丙烷或丁烷等溶剂的露点压力与油藏压力接近的石油气体，使其在油藏中形成气腔，利用石油气体在原油中的溶解降黏作用和重力泄油机理开采稠油油藏。与SAGD方法一样，蒸气萃取法一般也采用在油层下部钻两口平行水平井（一上一下）的布井方式，上部井为注气井，下部井为采油井。

一些学者采用室内物理模拟方法研究了影响稠油和沥青 VAPEX技术的多种因素，其中影响VAPEX技术重要的因素有稠油和沥青的黏度、稠油和沥青的脱沥青作用、溶剂在稠油和沥青中扩散、溶剂在稠油和沥青中分散度、VAPEX的溶剂选择及油藏地质因素等。

1 稠油和沥青的黏度

黏度低于10 Pa·s并且API重度为20°或更小的原油称为稠油。如果黏度大于 10 Pa·s，且API重度为10°或更小称之为沥青[8]。稠油和沥青的黏度是温度的强函数，当温度从 20 ℃上升到200 ℃可以将Athabasca沥青的黏度从900 Pa·s降到0.01 Pa·s，降低5个数量级。

稠油和沥青的黏度高是其开采难的主要原因，所有开采工艺的目标都是降低稠油和沥青的黏度，增加稠油和沥青的流度。在VAPEX工艺中，气态溶剂的注入可使稠油和沥青的黏度下降。稠油和沥青的黏度取决于它的化学组成、温度、压力和溶解气的浓度。稠油沥青的黏度是温度的强函数，但是，当气体溶解到稠油和沥青中后，压力能够有效地影响黏度[9]。总之，稠油和沥青黏度是温度、溶解气浓度、压力和沥青质含量的函数。

与温度对黏度影响相比，压力对稠油和沥青的黏度的影响不明显。然而，当稠油和沥青中溶解气体后，压力对黏度的影响是非常大的，像CO2、乙烷、CO和N2等几种气体可显著地降低沥青的黏度[10-13]。这些气体中降低沥青黏度最有效的气体是乙烷，按降低黏度从大到小的顺序是CO2、CH4、CO和N2。

Lederer提出了溶剂的浓度对稠油和沥青的黏度影响的关系式如式（1）[14]。

式中，γ是重量因子，值在0～1之间变化；fB是较黏组分的质量分数；μB和μS分别是沥青和溶剂的黏度，Pa·s；CB和CS分别是沥青和溶剂的体积分数。

Shu在1984年提出了稠油混合物或含有轻馏分沥青的γ关系式如式（2）[15]。

Das和Butler在1996年给出了两参数黏温关系，如式（3）[16]。

式中，μ是Peace River沥青黏度，Pa·s；T是绝对温度，K；b1、b2值分别是9.523535、-3.57231。

Jin在1999年总结出含有丁烷溶剂的产出原油黏度经验关系式如式（4）、式（5）[17]。

式中，μ是平衡状态稠油或沥青黏度；Cs是稠油中丁烷体积分数；ωs是稠油中丁烷质量分数。对于原油中丁烷质量分数等于0、黏度趋近于无限大的情况，这个关系式不成立。这项研究工作表明23±2 ℃室温条件下，随着丁烷质量浓度从10%增加到17%，原油黏度从150 mPa·s急剧下降到40 mPa·s，黏度下降较为明显。

对于沥青和稠油油藏，上述实验结果有助于确定在蒸气萃取操作中选用哪一种溶剂，在油藏温度和压力条件下，找到一种溶剂可以最大程度降低稠油和沥青的黏度。

2 溶剂气体在稠油沥青中扩散

在蒸气萃取过程中，溶剂气体在稠油和沥青中的扩散主要是分子运动现象，这是因为分子在稠油和沥青中的吸收和混合作用，导致稠油和沥青黏度降低。溶剂气体在稠油沥青中的扩散是降黏的主要原因，而且影响产量，因此，扩散现象在蒸气萃取中起着很重要的作用。

气体在液体中的扩散系数可以用实验方法或经验关系式确定[18]。实验方法可以分为直接法和间接法。直接法主要是对不同时间萃取的液体样品进行组分分析。间接法分为两类：①根据物性变化如压力、体积、溶质挥发速度、气液界面位置等；②通过核磁共振测量扩散系数。

有些学者利用直接法[19-21]，也有一些学者利用间接法[22-27]和经验公式法[28-29]研究溶剂扩散现象和稠油沥青中各种溶剂质量转换的关系。

Hayduk和Cheng在1971年给出了溶剂黏度与扩散系数的关系，如式（6）[30]。

式中，α，β为每种分散介质常数。

Peace River沥青中丁烷和丙烷扩散系数是由Das和Butler根据VAPEX实验采用间接法估算出来的。他们用Hele-Shaw装置研究丙烷与丁烷沥青的蒸气萃取，将沥青与气体扩散接触面的运移和相对应的沥青黏度按照经验关联起来，得到了Hayduk和Cheng经验关系式中α和β的最佳值，用于测量丁烷和丙烷的扩散系数[31-32]。丁烷的经验关系式如式（7）。

然而，对于丙烷，得到的α值不相同，关系式如式（8）。

研究结果表明，扩散系数是混合物黏度的函数，也是气体浓度和温度的函数。

Upreti和Mehrotra[29]在温度为25～90 ℃，压力分别为4 MPa和8 MPa条件下，估算了Athabasca沥青中CO2、CH4、C2H6和N2的扩散系数。他们使用间接压力衰减的实验方法发现这些气体的扩散系数是沥青中气体浓度的函数。根据这些实验结果，他们总结出气体平均扩散系数的关系式如式（9）。

Upreti和Mehrotra观察到沥青中扩散系数是气体浓度的函数，在给定气体浓度和压力条件下，扩散系数随温度升高而增大。实验结果表明，给定温度和气体浓度下，气体扩散系数通常随压力增加而增大。

Boustani和Maini在2001年根据3种不同相互关系，对作为溶剂浓度函数的Penny沥青中丙烷本征扩散系数的估算值做了对比。他们发现Das和Butler在1996年估算的扩散系数比由Hayduk等和Hayduk和M inhas估算的扩散系数高一个数量级[32]。他们解释了将Das和Butler使用的最优α和β值作为首选的原因，能够为Hele-Shaw实验提供更好的历史拟合。

Hele-Shaw实验的原油驱油效率与以分子扩散为基础的模型所预测的驱油效率一致。然而，多孔介质砂岩充填模型的驱油效率远高于预测的驱油效率。当稠油和沥青黏度由于气体扩散而下降时，降黏的原油在重力作用下排泄出来。此时，其它因素也会与扩散相结合来提高VAPEX技术的产量。Das和Butler提出这些因素分别是孔隙介质中界面面积的增加（对比平面扩散），物理分散作用，溶解度增加（由于溶剂蒸汽冷凝在毛细管上），表面更新（由于原油降黏的外泄），溶剂腔上升期的增大和溶剂-原油界面间的毛细管现象[33-34]。

3 溶剂气体在稠油沥青中的分散度

扩散是一种特殊的分散，分散状态流体是稳定的（对流速度为零）。因此，从根本上说分散是扩散与对流运动的复合效应。孔隙尺寸的混合称为微观分散，油藏的混合称为宏观分散。宏观分散上，这种多孔介质中的对流传输用达西定律来描述。油藏特性的变化形成宏观分散。当流体通过多孔介质流动时，分散系数会由于对流混合而增大，并且分散程度高于单独的扩散作用。多孔介质中的分散包含两种浓度梯度，溶质-溶剂在横向和纵向上的流动。这两种分散也被称为纵向分散和横向分散。至今，没有太多关于高黏度和低黏度流体分散造成溶质黏度明显变化的报道[35]。

1989年 Butler等[36]利用 Athabasca和 Suncor沥青以甲苯作为溶剂进行了Hele-Shaw实验，应用分析模型的扩散值，预测产量正好在范围之内。

然而，Das与Butler发现稠油和沥青在多孔介质中产量远高于Hele-Shaw实验时的产量。为了拟合产量，在其分析模型中，使用的扩散值高于文献中使用的值。他们提出不同分散值在VAPEX产量中起着重要作用[34]。

2001年Boustani和Maini利用Hele-Shaw装置研究了VAPEX。结果表明，VAPEX期间由于溶剂对流增加的质量转移，使用泰勒分散系数而不是扩散系数，能够减小这种差异。然而，泰勒分散并不适用多孔介质，它只局限于Hele-Shaw装置[28]。

2003年Cuthiell等[37]利用CT研究了25℃时甲苯溶剂对Lloydminster原油分散在砂岩和石英砂中的作用。他们还用拟溶剂分散系数模拟了重要的溶剂驱替特征。为了模拟溶剂驱替的黏性不稳定特性，使用了具有交互孔隙度的二维空间网格，考虑沿纵向上的分散是沿横向上的10倍，使用不同的溶剂分散系数，他们也能分辨出与数值对应的物理分散。

4 稠油和沥青的脱沥青作用

稠油和沥青是由饱和烃、芳烃、胶质和沥青质（SARA组分）4类组成的，其组成影响稠油和沥青的开采和运输。在这些组分中，工业上主要关注沥青质，因为它会随着压力、温度或组成的变化而沉积。沥青质为含有镍、铁、钒的高分子量复杂化合物，它能溶于CS2、嘧啶、CCl4和苯，但不溶于低分子量的正构烷烃，可以从石油或页岩油中衍生出来。稠油和沥青中由于含有大量的沥青质，因此具有较高的黏度，它会带来一些严重和复杂的运输问题，需要用轻质组分稀释或改质之后，才能便于运输[38]。

Bray等[39]研究了不同的烷烃溶剂的脱沥青作用的效果，即通过沉淀脱除沥青。他们发现，在所有的溶剂当中，乙烷产生的沉淀量最大。而且，按产生沉淀降低的顺序依次是丙烷、丁烷、戊烷和己烷。

Das等[40]1994年进行了Hele-Shaw实验，发现如果注入溶剂的压力接近或高于溶剂在油藏温度下的蒸气压力就会产生脱沥青，会带来一定的降黏效果。实验中他们观察到脱沥青作用前需要一个特定的最小溶剂浓度（临界值），并推断出这个值因溶剂不同而变化。他们利用高于其20 ℃时蒸气压力的丙烷对Cold Lake沥青和Lloydm inster稠油进行了实验，研究结果发现使沥青质沉淀所需溶剂最小质量分数分别为20%和30%。这项工作得出的结论是，丙烷脱沥青作用使Lloydm inster稠油和Cold Lake沥青的黏度分别下降了50倍和300倍。这部分就地脱沥青的原油改质为更轻的、质量更好的原油。

在进行VAPEX实验时，Das等[34]观察到脱沥青原油中的沥青质沉积占据不到20%的孔隙空间。因此，根据Das和Bulter的观点，沥青质沉积可能不会阻塞生产井。2002年Das[41]证实了他们的研究，脱沥青不能阻止原油从油藏流出，而且由于原油黏度下降，相比没有脱沥青作用下原油产量会增加10%～20%。据观察，在特定温度下，如果蒸气压力下降到大约只有0.0345 MPa时，沥青质沉积就不会存在。

Oduntan等和Jin观察到VAPEX过程中的沥青质沉积不会明显阻碍多孔介质中的生产井，它主要沉积在生产井的末端[17，42]。一些沥青质还会沉积在原油和溶剂界面。当原油-溶剂界面的溶剂浓度达到最高时，沉积物开始靠近原油-溶剂界面[43]。2003年Ramakrishnan也在他的实验中发现类似的结果，并且认为沥青质可能会被稀油携带到地面，沉积在油-溶剂界面上[44]。

Nghiem等[45]利用丙烷在Lindbergh原油中进行气相抽提模拟实验，并预测了相动态和液体流动现象。他们计算的沥青质沉积与实验观测值相一致。

VAPEX过程中，就地脱沥青可能会沉积在井筒里面或附近，这将会阻塞生产井。因此，为了阻止或控制脱沥青作用，有必要对脱沥青沉积物进行预测并开发出用于故障排除的沥青质沉淀密封圈。

5 溶剂注入条件

溶剂的注入会产生脱沥青作用，它能使原油黏度降低，通常，溶剂的选择以一些因素为基础，包括平衡压力、分子量、密度差、溶解度、扩散率和油藏温度及压力等。低分子量的气化溶剂当其接近或处于露点压力时，通常在气相抽提中用作采油用剂。在其露点压力下注入气化溶剂具有以下几个优点。①气化溶剂在接近露点压力时有最大的溶解性，接近油藏温度下的蒸气压力时，气化溶剂的进入更为有利。②在油藏温度下接近于蒸汽压条件下注入溶剂，会提高采油速度。③除此之外，气化溶剂的使用与沥青产生较高的密度差，能够为重力泄油提供更高的驱动力。④从经济的角度来说，使用气化溶剂而不是使用液体溶剂，降低萃取油藏的溶剂残余量，这可以显著地降低气相抽提的操作成本。

Das和Butler提出了丙烷和丁烷是VAPEX过程最有效的溶剂，他们还证实了丙烷比丁烷扩散更快[16]。

利用液体溶剂（纯丙烷、纯丁烷、混合物），20～30目的Ottawa砂岩和来自Atlee Buffalo油田的原油，Butler和Jiang在2000年研究了温度、压力、注入速度、溶剂类型、混合溶剂、开发过程的井距和井形态对具有经济溶剂要求高产量的影响。由于轻烃混合物没有纯溶剂那么昂贵，所以它能显著降低VAPEX过程相关的费用。因此，有必要研究混合溶剂对VAPEX的影响[43]。

2000年Butler和Jiang研究发现使用丙烷的产量高于丁烷，但丙烷和丁烷的混合物（液体体积比为50∶50）比单独的丁烷更有效，其性能基本上等效于丙烷[43]。

为研究混合溶剂（丙烷和丁烷的混合物）的注入速度的影响，以30 m L/h和20 m L/h恒定的速度分别注入混合溶剂。结果是注入速度增加了50%，产量只增加了11%，这表明，原油产量不会随着混合溶剂的注入速度增加而显著的增加。另外一组实验中，研究了高启动溶剂注入速度的影响，得出结论是高启动速度后降低注入速度，可以获得较高的原油产量和较低的溶剂累积量，其效果要好于恒速注入速度。

VAPEX过程中使用非凝结性气体作为溶剂的气体载体也是可行的，这种非凝结性气体的注入速度应该足够低，以便驱替出原油空出的体积。

6 地质因素

任何过程的经济可行性都取决于产量。一些作者还研究了地质因素（产油层长度、渗透率、均质性、倾角和残余油饱和度）对产量的影响。

（1）产油层长度对产量的影响 产油层长度是稠油和沥青所处油藏的高度。Oduntan等观察到对于给定的长度，产量一直维持不变，直到累积产油量达到80%～90%，总产油量大约是原始地质储量的85%～92%。他们发现产油量与产油层长度的平方根成正比，对由渗透率136 μm2、孔隙度38%、地层倾角45°组成的关系如式（10）[42]。

式中，Q是模型单位宽度的体积流量，m3/h·m；Lpz是产油层厚度，m。

（2）倾角对产量的影响 2003年Ramakrishnan和Oduntan等研究了倾角对产量的影响[42,44]。Ramakrsihnan用渗透率为156 μm2的均质系统在倾角分别为45°、75°、80°、90°时进行了实验。结果表明，随着倾角从45°～90°增加，产量也会增加；由于陡峭倾角拥有更大重力的事实，所以在90°倾角时获得最大产量[44]。

（3）油藏渗透率和均质性的影响 油藏渗透率和均质性在VAPEX过程起着重要的作用。蒸气封闭在孔隙空间及毛细管孔隙中，并不润湿固体。一些研究者[35，41，45]对稠油和沥青开采中高低渗透层和页岩存在引起的油藏非均质性进行了研究。1989年Bulter和Mokrys利用Athabasca和Suncor Coker Feed沥青以甲苯作为溶剂在垂向Hele-Shaw装置中进行了实验，得出结论是在Hele-Shaw渗透率较低时，泄油速度是渗透率平方根的函数。高渗透率的使用不是很清楚，因为计算Hele-Shaw渗透率的关系只限于低渗透率。接着这项工作，1997年Das、1998年Bulter和Mokrys在多孔介质中进行了几组不同渗透率的实验，发现VAPEX产量随着渗透率的平方根而变化。这些结果表明原油产量与模型渗透率平方根呈线性关系。Oduntan等在他们的实验中使用了25 μm2、85 μm2、136μm2、192 μm2的渗透率，得到了与Bulter和Mokrys相似的结果。他们还发现体积流量与渗透率平方根成正比，关系式为式（11）。

式中，Q为流量，cm3/min；K为渗透率，μm2。

1995年Jiang等[46]进行一系列实验研究了连续性和非连续性低渗透层的影响，他们使用由两种不同尺寸砂子来获得不同渗透率（20～30目为217 μm2，30～50目为43.5 μm2）的水平层构成的二维物理模型（宽35.56 cm，高22.86 cm，厚3.2 cm），以丙烷为溶剂来开采Tangleflags北油田和Lloydminster原油，发现低渗透层均质模型产量低于高渗透率均质模型，原油和溶剂气相之间界面张力产生的毛细管现象在VAPEX中起着重要作用。

Oduntan等利用具有高（192 μm2）低（85 μm2）渗透层，长度为84 cm的物理模型更深刻地分析了油藏非均质性的影响。他们使用由各种高低渗透性结构组成7种不同类型的模型，模型Ⅶ的平均渗透率为125 μm2。结果表明，模型Ⅰ～Ⅵ的总产量没有明显的不同，平均渗透率稍高的模型Ⅶ相比其它分层系统产量较高，这归因于小尺寸低渗透层的存在。他们观察到随着层数的增加，产量略有下降。除此之外，还发现非均质体系的产量低于同样尺寸同样平均渗透率的均质油藏。

7 残余油饱和度

Oduntan等在倾角为45°的矩形槽中以丁烷作为溶剂进行实验，研究了蒸汽萃取后沿物理模型长度方向的残余油饱和度。他们选择两种模型进行实验，第一种是均质体系，第二种是非均质体系。在均质体系中，模型残余油饱和度从3%～5%倍孔隙体积变化，整个波及区基本上是一个常量。由于溶解气的存在，现场条件下的残余油饱和度假定略高并在5%～8%倍孔隙体积之间变化[41]。2003年Ramakrishnan在倾角为45°，用丙烷作为溶剂进行了类似的实验，结果发现对于均质系统残余油饱和度为10%～13%，使用丙烷气体比丁烷气体的残余油饱和度百分数高，因为丙烷气体的沥青质沉淀比较高[44]。

Ramakrishnan在2003年利用物质平衡方程来计算残余油饱和度，如式（12）。

式中，MRO是残余油质量，g；VB是填充的总体积，cm3；φ是填充孔隙度，ρo是死油密度，g/cm3。

对于分层系统，Jiang和Butler以及Oduntan等[42，46]发现位于高渗透层之上低渗透层的残余油饱和度较高，孔隙尺寸的小是低渗透层中高毛细管压力产生的主要原因。

Oduntan等[42]通过变化产油层高度进行了实验。实验结果表明，不论产油层高度怎样变化，模型底部（6～7 cm）都采不出油来，因为重力不足以克服毛细管压力。

8 孔隙尺寸变化

VAPEX过程提及，微观的发生在大的宏观区域内的孔隙尺寸变化现象。Ramakrishnan，Jin和Oduntan等[17,42,44]用二维微观物理模型研究了蒸气萃取期间发生的孔隙尺寸变化来解释多孔介质中流体相间相互作用。当溶剂气体扩散到稠油和沥青中时，使稠油和沥青黏度下降，在重力作用下排出。

Oduntan等观察到的VAPEX孔隙尺寸形态变化，毛孔壁上捕获的丁烷蒸气被吸收到稠油沥青中，这样黏度高的稠油和沥青得到稀释。这种稀释的低黏度原油随后在重力作用下排出。一旦前面原油排出，新的孔隙就会露出来，结果孔隙中会产生一个泄油驱替通道[42]。

9 建议与展望

综上所述，VAPEX技术用于开采稠油和沥青是可行的，并且在国内外的矿场试验中也有过成功的实例。通过对影响VAPEX技术因素分析，可以更好地对VAPEX过程进行预测，包括应用数值模拟估算扩散系数、解决数值模拟中的数值离散以及经济可行性分析等问题。基于实验研究揭示了影响VAPEX技术的多种因素，给出了重要的数学关系式和从实验结果中形成了增加稠油和沥青产量的模型，建议将来进一步研究以下课题。

（1）文中的实验结果表明，沥青质沉淀与沉积物不能导致原油产量减少。这可能是由于此次测试研究中，砂岩充填的模型渗透率非常高所致。实际稠油油藏的渗透率可能远低于模型中的那些测试。因此，建议用更细小砂子进行VAPEX实验，以进一步研究稠油油藏中沥青质沉淀和沉积物对原油和溶剂产量的具体影响。

（2）VAPEX和SAGD的混合过程测试，因为稠油的黏度并不仅完全取决于溶剂的溶解，它还对温度极其敏感。在稠油采出过程中将溶剂溶解（即质量转换）和蒸汽注入（即热量转换）结合起来可以加速 VAPEX过程的现场实际应用，对Butler-Mokrys模型进行修正，使扩散系数适用范围更广。

（3）其它气体即丙烷、乙烷、甲烷和二氧化碳的分散系数可以在不同温度和压力条件下进行测量。

（4）研究证明使用适当比例的混合溶剂能够获得与纯溶剂几乎一样的产油量。事实上混合溶剂比纯溶剂更加经济，因此，研究混合溶剂的分散系数，可以衡量它的经济可行性。

鉴于VAPEX具有环境友好、成本低的特点，因此，VAPEX是一项有前途的绿色科技。VAPEX技术在稠油或沥青开采中是可行的、有潜力的，相信不久的将来必将成为开采稠油或沥青的新工艺。

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Research progress on factors affecting VAPEX performance in exp loitation of heavy oil and bitumen

ZHAO Fajun1,2，LIU Yongjian1，WU Yongbin3，HA Si4，TAN Longri4
（1Key Laboratory of Enhanced Oil Recovery of M inistry of Education，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，Heilongjiang，China;2Post-Doctoral Scientific Research Station of Daqing Oilfield，PetroChina，Daqing 163453，Heilongjiang，China ;3Research Institute of Exploration and Development，Daqing Oilfield Company，PetroChina，Daqing 163712，Heilongjiang，China;4Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Petrochina，Beijing 100083，China）

Since the exploitation of unconventional oil resources like heavy oil and bitumen is increasingly important due to gradual exhaustion of conventional light oil resources，the vapor extraction (VAPEX) technology in exploitation of heavy oil and bitumen deposits has become a prom ising process. This paper discusses the influence factors of VAPEX，including heavy oil viscosity，solvent diffusion and dispersion coefficients，solvent injection temperature and pressure，solvent injection rate，geological factors，etc. The critical mathematical equations and the mathematical model characterizing the relationship between the factors above and heavy oil/bitumen production rate are deduced. The outlook and development trend of VAPEX technology are analyzed，such as experimental model modification based on the difference between mathematical model and actual reservoir model，VAPEX combined w ith SAGD process，solvent diffusion coefficients at different temperatures and pressures，and application of m ixed solvent systems.

heavy oil; bitumen; VAPEX; impact factor; solvent

TE 357.44

A

1000–6613（2012）07–1477–07

2012-01-10；修改稿日期：2012-02-21。

国家自然科学基金（21046002）及国家重大油气专项（2008ZX05012-001）项目。

及联系人：赵法军（1974—），男，博士后。E-mail fajzhao@126.com。