稠油复合蒸汽吞吐技术研究现状及展望

摘要：目前，常规蒸汽吞吐技术在国内外稠油油田中的应用已经非常成熟。由常规蒸汽吞吐技术衍生出的二元复合蒸汽吞吐技术、多元复合蒸汽吞吐技术可以进一步提高热采效果。

关键词：稠油油藏;复合蒸汽吞吐;二元;多元

前言

在稠油蒸汽吞吐过程中，随着油井含水率的上升，蒸汽吞吐的效率及增油量将逐渐降低，每一周期我们需要往油藏中注入更多的蒸汽，这样的情形导致了较低的油汽比以及不佳的经济效益^[1]。同时随着高黏稠油油藏的不断发现，采用常规蒸汽吞吐技术可达到的开发效果已无法满足油田需求。

由常规蒸汽吞吐技术衍生出的二元复合蒸汽吞吐技术、多元复合蒸汽吞吐技术可以进一步提高热采效果。如非烃气辅助蒸汽吞吐由于重力分异可以扩大蒸汽纵向波及体积，非烃气分布在油层顶部，缓解主力层段上部蒸汽超覆，提高储层纵向动用程度。空气辅助蒸汽吞吐由于空气中氧气与原油发生低温氧化反应，放出热量，可以进一步提高蒸汽前缘温度，扩大蒸汽平面波及体积^[2，3]。

1 常规蒸汽吞吐技术

蒸汽吞吐技术包含以下三个实施阶段：第一阶段是注入阶段，依据设计的注入量在几天至几周的时间内将热蒸汽注入油藏中;第二阶段是焖井阶段，即保持井筒关闭的状态使得油藏经历一个短期的“吸热期”，该阶段通常时间较短，仅有数天时间;第三阶段是采出阶段，让油井以自喷或机械采油的方式将原油从油藏中开采出来，由于蒸汽注入量、油藏特性、井况等因素的不同，该阶段的持续时间从数天至数月不等。当第三阶段的原油产量递减到一个较低的值时，就可以考虑开始新一轮的吞吐周期。

蒸汽吞吐技术开采稠油的主要机理有以下几点：通过增加地层温度降低原油黏度;溶解气驱作用;通过增加近井地带压力带来的地层压实作用;重力泄油作用等。在低周期吞吐时地层压实是主要的驱替机理，但它的作用随着周期数的增加而迅速减弱;在低周期吞吐时，溶解气驱是次重要的驱替机理，并且它的作用逐步提升，至中周期吞吐时贡献最大;在高周期吞吐时，重力泄油和蒸汽扩散成为了主要的驱替机理。

典型的蒸汽吞吐寿命是8-12周期。即便是很成功的蒸汽吞吐案例，随着油井含水率的上升，蒸汽吞吐的效率及增油量将逐渐降低，每一周期我们需要往油藏中注入更多的蒸汽，这样的情形导致了较低的油汽比以及不佳的经济效益。

2 二元复合蒸汽吞吐技术

常规蒸汽吞吐技术在国内外稠油油田的应用已经非常成熟，但随着油井含水率的上升，蒸汽吞吐的效率及增油量将逐渐降低，每一周期我们需要往油藏中注入更多的蒸汽，这样的情形导致了较低的油汽比以及不佳的经济效益。随着人们对采收率与经济效益提出的更高要求，常规蒸汽吞吐技术已逐渐无法满足稠油油田开发的需要，由此衍生出二元复合蒸汽吞吐技术。

二元复合蒸汽吞吐技术即除蒸汽外，协同注入另一种介质，籍此提升蒸汽吞吐的开发效果。其提高采收率机理主要有^[4，5]：

若协同注入介質为气体，则可通过加热和气体溶解降低原油黏度。实验研究表明二氧化碳的辅助降黏效果优于氮气的辅助降黏效果，注干气也可取得一定的辅助降黏效果。

（1）若协同注入介质为气体，通过气体的协同注入可扩大重力泄油作用。稠油和气体间的重力差对加热后原油的重力泄油作用来说是非常有利的，此时的重力差相当于原油采出的一种驱动力，若不考虑气体在油、水中的溶解，该值可以利用简单公式计算。利用公式可绘制出的稠油、气体间的重力差图版。图版中若出现负值是由于蒸汽在高压和低温下转化成了水，油水间重力差的不同促使原油向上运移。N₂、CO₂与原油间的重力差不同是由于压缩性的差异。在原油密度为950kg/m³，地层厚度为20m的条件下，当油藏压力衰竭到5MPa时，在200-300℃下注入氮气，此时的重力差接近0.2MPa，可以看出在衰竭油藏中重力差对泄油的贡献很大。

（2）通过注入化学剂改善注入表现。降黏剂可以像类似于前置段塞一样注入到地层中，提高流体注入性，同时起泡剂可以限制蒸汽和气体的指进，增加蒸汽和气体的波及体积，从而增加驱替效率，防膨剂可以可以稳定粘土矿物避免地层渗透率下降的伤害。

BOscan 等人研究了在蒸汽吞吐焖井过程中注入干气（CH₄）对蒸汽吞吐效果的影响，结果表明相对于常规蒸汽吞吐技术来说，注入干气可以增大汽腔范围，进一步降低原油黏度，且增加水平井末端的温度，使得周期原油产量增加。

氮气具有比其他气体（二氧化碳、甲烷等）更高的膨胀性，能够防止蒸汽在油层中的超覆作用、降低井筒热损失、提高井底蒸汽干度、提高蒸汽驱替效率、补充地层能量、增加地层压力，扩大加热范围，减少覆盖层热损失。Y. DU等人研究了氮气辅助蒸汽吞吐技术在超稠油油藏中的开发机理及可行性，由于氮气在原油中的溶解度很低，氮气在改善超稠油流动能力方面的效果很弱，因此氮气的主要辅助机理是低热传导效应和增能，同时确定出研究区块最佳的氮气蒸汽比为30^[5，6]。

3 多元复合蒸汽吞吐技术

多元复合蒸汽吞吐技术即除蒸汽外，协同注入两种或两种以上的其余介质，以提升热采开发效果。矿场上通常采用蒸汽、气体、与化学剂协同注入，蒸汽、气体、化学剂协同吞吐技术的主要机理有：注入流体的协同作用，包括通过加热和气体溶解降低原油黏度，通过气体的协同注入增加热驱扫效率，降低热损失，加热后多孔介质与饱和流体的膨胀，流体注入能力和驱扫效率的提升，油藏保护，利用化学添加剂例如发泡剂的其他有利反应等。

多元辅助蒸汽吞吐技术的典型做法是在注入蒸汽的同时注入烟道气以提升开发效果。烟道气可以增加热效率，减少往上覆层的热损失，同时由于气体的溶解提升蒸汽注入能力。在开发过程中，蒸汽可以加热油藏并帮助CO₂与N₂扩散，这些气体会运移到地层的顶部，并以隔热层的形式限制热量向上覆岩层损失。

4 未来展望

稠油复合蒸汽吞吐技术的未来发展方向是更为多样化的多元复合蒸汽吞吐技术。多元的注入介质、多种的复合方式、多样的油藏类型使得开采机理更加复杂，在具体实施过程中需要采取有针对性的个性化设计才能获得更好的开发效果。同时我们应注意到多元复合蒸汽吞吐过程中介质类型多样，机理深化认识难，需加大力量进一步开展机理研究。

5 结论及认识

（1）除常规蒸汽吞吐技术外，二元复合蒸汽吞吐与多元复合蒸汽吞吐技术已逐步在矿场推广应用并取得良好效果。其主要提高采收率机理有：通过加热和气体溶解降低原油黏度、通过气体的协同注入可扩大重力泄油作用、通过注入化学剂改善注入表现等。

（2）稠油复合蒸汽吞吐技术的未来发展方向是更为多样化的多元复合蒸汽吞吐技术。

参考文献

[1] Sun Y，Zhong L. Enhance Offshore Heavy Oil Recovery by Cyclic Steam-Gas-Chemical Co-stimulation[C]. Society of Petroleum Engineers，2011.

[2] 姜林.超稠油油藏复合吞吐开发方式研究[D].中国石油大学，2009.

[3] 周淑娟.薄层稠油复合冷采效果分析与工艺参数优化[D].中国石油大学（华东），2013.

[4] 刘江玲.蒸汽吞吐超稠油复合段塞调剖封窜技术[J].中国石油石化，2017（02）：101-102.

[5] 刘栋梁，顾继俊.稠油热采技术现状及发展趋势[J].当代化工，2018，47（07）：1445-1447+1451.

[6] 吕小川.小洼油田新型稠油复合驱油剂性能及应用研究[D].东北石油大学，2018.

作者简介：谢佳（1991-），女，汉族，四川自贡人，本科，初级工程师，主要从事地质开发方面的工作。

（作者单位：中石油辽河油田分公司欢喜岭采油厂）