稠油、超稠油热采技术研究进展

谭 克，王 帅，曹 放

（1. 辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001； 2. 中国石油抚顺石化分公司洗涤剂化工厂，辽宁 抚顺 113001）

稠油、超稠油热采技术研究进展

谭 克1，王 帅2，曹 放2

（1. 辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001； 2. 中国石油抚顺石化分公司洗涤剂化工厂，辽宁 抚顺 113001）

稠油或超稠油与常规的石油资源不同，具有胶质沥青质含量高，粘度和凝固点高等特点，因此利用传统的采油技术很难将其抽出来。目前普遍采用热采技术进行重油的开发利用。本文主要介绍几种热采技术及其发展状况。

稠油；热采；蒸汽吞吐；蒸汽驱；火烧油层

稠油英文heavy oil，一般指粘度在100～10 000 mPa·s，15.6 ℃时相对密度在0.934～1.000 g·cm-3之间的原油。随着石油资源的急速下降和油价的不断攀升，重质原油的开发利用得到广泛的重视。我国拥有丰富的稠油资源，其中蕴藏量最为丰富的是辽河油田，其次是胜利油田和克拉玛依油田。由于稠油粘度大，流动性差不能像常规原油那样直接抽出地面，但考虑到稠油特殊性质，稠油的黏度随温度变化，改变显著，如温度增加8～9 ℃，黏度可减少一半。这样使得热力采油被广泛应用于稠油开采中。目前普遍采用的稠油热采技术有蒸汽吞吐技术，蒸汽驱技术，火烧油层技术等。

1 热力采油技术

1.1 蒸汽吞吐技术这

蒸汽吞吐技术是目前我国稠油开采的主要方法，全国约有80%的稠油是通过该技术开采出来的。该方法的机理是：高温蒸汽可以降低原油自身的粘度，蒸汽也可以增大油水的流动性；同时，对井眼及进井带进行了一定程度的清洗。另外，原油随着温度的升高，发生膨胀，饱和度增大，从而提高原油的流动性。由于蒸汽的通入降低了界面张力，减小了水相的相对渗透率，减小残余油饱和度，改善波及效率，提高地层油体积系数[1]。

蒸汽吞吐是一种相对简单并且十分成熟的稠油热采技术，20世纪50年代，国外就开始了这方面的试验研究，我国于1980年引进并开始试验应用该技术，现在已经成为我国稠油热采的主要方法。该方法实施后就可以开采出沥青，但产率非常低，开采量仅能维持在地下沥青储量的一少部分，随着吞吐次数的增多，周期产油量下降、周期产水量上升，采收率下降。

为了解决蒸汽吞吐存在的问题，提高吞吐效果，研究人员对蒸汽吞吐进行了两种技术上的改进：蒸汽+助剂吞吐和多井整体蒸汽吞吐。蒸汽+助剂吞吐方法中使用的助剂主要有：非凝析气(氮气、天然气、烟道气及CO2)、轻质油及表面活性剂(高温泡沫剂)等，该方法通过助剂发挥多种驱油作用，综合提高采收率。多井整体吞吐技术可有效抑制汽窜现象的发生，减少热损失，提高蒸汽利用率，从而增大波及范围，该技术注入热量比较集中，升温幅度大，整体吞吐的效果明显好于单井蒸汽吞吐的效果。以上这些新方法能够提高蒸汽吞吐油井的使用程度，延长吞吐开采周期，提高采收率，增加周期产油量

及油汽比。目前，国内蒸汽吞吐的改进在很多稠油油区都在进行。

辽河油区曙一区超稠油最初开采时以常规的蒸汽吞吐为主，但是随着开采的进行，周期产油量下降、周期产水量上升、吞吐效果变差[2]，另外，还导致吨油成本上升。针对这一问题，该油区将层位相同、吞吐轮次较高、汽窜现象严重的几个油井组合起来，进行多井整体吞吐。该技术的应用不但有效的抑制了汽窜的发生，提高了油井的利用率，改善了吞吐效果，还为超稠油的高轮井生产找到了一条出路。

八面河油田面138油块属于薄层稠油藏[3]，按我国稠油蒸汽吞吐开采标准不适于蒸汽开采，因此最初的方案定为冷采为主。自2004年投产以来，部分井出现因油比较稠而光杆不同步、液面抽不下去、地面回压高等难题。对此进行了蒸汽吞吐实验，并且取得了良好效果。结果表明，薄层油藏蒸汽吞吐依然遵循厚油层的蒸汽吞吐规律，突破了原稠油蒸汽吞吐标准。影响吞吐效果的因素依然存在，只是个别因素影响更大，如焖井时间和蒸汽吞吐层含水饱和度。

辽河油田采用组合式蒸汽吞吐技术[4]对杜84块兴隆台超稠油油藏、杜80块兴隆台中厚互层状超稠油油藏和齐40块莲花普通稠油油藏进行开采，取得了良好的效果，有效的抑制了汽窜的发生，提高了热能的利用率，周期产油量和油气比升高，吞吐采收率有了明显的提高。

1.2 蒸汽驱技术

蒸汽驱是指将高温高压持续蒸汽注入到井中，通过原地溶解作用、升温降粘作用、蒸汽的蒸馏作用和气驱作用，降低地下稠油的粘度，在相邻的生产井持续产油的过程。1931年，在德克萨斯洲的两个油矿率先成功进行了蒸汽驱试验，并取得了不错的效果[5]。该技术是目前应用较多的开采方法，它在一定程度上克服了蒸汽吞吐加热半径小的缺点，同时弥补了蒸气吞吐后期采收率低的弱点，利用蒸汽驱技术可进一步提高稠油的采收率30%左右。因此，大量稠油油区通常在蒸汽吞吐后期采用蒸汽驱来进一步开采。

在实际生产中蒸汽驱的热能消耗较大，开采成本增高，采收率损失严重。为进一步降低这方面的影响，通常采用多井组整体优化蒸汽驱、间歇式蒸汽驱以及水平压裂辅助蒸汽驱等技术。

辽河油田齐40块油区为中深层中厚互层状普通稠油油藏，开采初期为蒸汽吞吐技术开发[6]，近几年，随着开采的进行采油速度和采收率严重降低，针对其油藏的特点，开展了蒸汽驱开发，采收率有了明显升高，转换开发方式取得了显著效果。

曙一区杜229块油区属于中厚层状超稠油边底水油藏，蒸汽吞吐开发采出程度达到22%以上，可采储量采出程度高达96%，针对该油藏的地质特点及开发现状，开展了蒸汽驱试验，并取得了较好的效果[7]。

1.3 蒸汽辅助重力泄油技术

该技术在国内已经有了比较广泛的应用，是利用钻头在稠油层中分别钻一口汽井和一口采油井，两井平行，气井在上采油井在下，将高压水蒸汽持续不断的注入汽井，由于高压蒸汽携带大量的热能，就能对周边的物质进行热交换，这样稠油受热后将被稀释粘度降到易于流动的程度，由于重力作用流到采油井中，最后具有流动性沥青在采油井中被抽出来。蒸汽辅助重力泄油技术主要是针对超稠油或沥青，是一项稠油开采的前沿技术，它是伴随着水平井技术产生而发展起来的一种特殊的蒸汽驱技术。该技术适用于埋藏深度在1 500 m以内，油层厚，孔隙度大的油藏。蒸汽辅助重力泄油技术最早在1970年由Butler提出，在加拿大得到了很好的验证和实验。

在辽河油田超稠油油区蒸汽辅助重力泄油技术得到了广泛的应用，有效的弥补了蒸汽驱技术在超稠油领域的弱点，油井的产量明显提高，日产量由30 t提高到70 t，采收率达到56.1%。

1.4 火烧油层技术

火烧油层技术[8]就是首先将注气井的油层点燃,并持续向井内注入氧气保持不断燃烧状态。燃烧生热温度高达1 000 ℃，原油受热粘度降低、并产生蒸馏现象,蒸馏的轻质油、蒸汽和燃烧烟气驱向生产井,重质原油在高温下发生裂解。在高温下注入水蒸发形成水蒸气,同时裂解生成的氢气与注入的氧气也合成水蒸汽,携带大量的热量传递给前方的油层,把原油驱向生产井。采收率可达50%～80%。1942年美国俄克拉荷马州伯特勒斯维尔油田进行了世界上首次火烧油层试验。

胜利油田稠油地质状态复杂、油层之间性质差异很大、大量区块已经进入蒸汽吞吐后期、开采难度变大，根据以上问题提出了火烧油层试验，先后在胜利油田金家油田、高青油田、乐安油田等开展了多次先导试验[9]，完成了高渗透、低渗透油井和多次蒸汽吞吐后油井的火烧油层现场试验，取得了良好的结果［10-11］。

杨德伟和王世虎[12]等在室内进行了火烧油层的实验研究,他们分别对火烧油层技术的干式向前和湿式向前进行了研究,考察了空气/原油比、氧气利用率、注水时机和WAR值等影响因素。结果表明，

采用湿式向前燃烧法能够很大程度上提高热量的利用率，并且降低燃料了燃料消耗量与空气量，提高了采收率。另外，最佳的水/空气为不小于0.003 m3/m3。注水时机选择在稳定燃烧建立后较为适宜。

2 结 论

(1) 目前国内普遍应用的热采工艺为蒸汽吞吐技术,但随着吞吐次数的增加，周期采油量降低，周期变长，油气比升高，一般通过多井整体蒸汽吞吐或者蒸汽+助剂吞吐来缓解这一现象。也可利用蒸汽驱技术来转换蒸汽吞吐来实现采收率的升高。

(2) 在油藏特性比较复杂蒸汽吞吐或我蒸汽驱无法实施的情况下，可以利用火烧油层技术来实现稠油的提取，但是它的施工工艺难度大,风险也比较大，目前仍停留在向导性试验阶段。

(3) 稠油资源经过多年的开采，地质条件在一定程度上变差，传统开采技术很难满足生产的需要，一般利用其他的方法进行辅助，如注蒸汽添加化学剂、注热水等。对于油区开发后期所采用的开采技术应得到进一步研究，来保持油产量和采收率维持在适合的水平。

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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

谭克（1987-），男，辽宁沈阳人，硕士在读，研究方向：从事重油沥青方面研究。E-mail：tanke4423@sina.com。