重油热采技术研究*

华强

濮阳职业技术学院 河南 濮阳 457000

中国的重油油藏主要为中，新生代陆相油藏，少量为古生代海洋油藏。有许多类型的储层和复杂的地质条件[1-7]。中国的重油油藏主要为粗碎屑岩，砂岩体类型很多。重油主要分布在粗碎屑岩中，属于不同时期的多种砂岩成因。对重油成因的研究表明，储层石油的生物降解是形成重油的主要原因之一。重油油藏的形成主要受晚期构造隆升，细菌生物降解，地层侵蚀和氧化以及烃轻基团分散等因素影响。晚期构造运动是主要因素，其他因素是该地质背景下的地质过程。基于以上因素，将重油油藏分为风化侵蚀型重油层和边缘氧化型重油层。

稠油油藏通常是浅层油藏，胶结疏松油藏，储层石油成分的胶体和渗滤液含量高，轻质成分低。传统的重油提取方法是热提取，其核心是通过加热油藏或井筒来降低储层石油的黏度，提高储层石油的流动性，从而达到增加油井产量的目的。热采过程是通过加热降低储层石油的黏度来增加储层石油的流动性。对于大多数储层石油，当温度升至200°C时，重油的黏度会显著降低。该方法通常注入热流体或地下燃烧。当前使用的主要方法包括蒸汽吞咽云雾和吐雾，蒸汽驱动，防火油层，热水驱动等[8-15]。

稠油在国际上也被称作重质原油。一般根据黏度来划分。联合国油品分类标准见表1.1。

表1.1 联合国油品分类标准表

稠油是沥青质、石蜡含量高，界面张力大的一种物质，这会导致稠油流动性差，增加开采难度。稠油-水的流动性与温度有关。例如，油加热到蜡晶析出点之后，石蜡溶解之后会成为石油当中的一种均匀介质，这种均匀介质具有相互作用力，其界面张力与油温成一一对应的函数关系，具有牛顿流体的特征，使稠油在温度较高时也能呈现出很好的流体特性。然而，当油的温度从蜡沉淀点降低到异常点时，蜡晶会在冷却过程中沉淀，从而使分散颗粒的浓度增大，形成非常精细的分散体系，但界面张力特性一般仍表现为牛顿流体。当稠油温度到达比异常点还低时，稠油中析出的蜡会达到上限，石油颗粒的外形和位置等物理结构会发生根本的变化。

1 稠油的开采技术

1.1 蒸汽吞吐技术

该方法是适用于高黏度储层石油层的单井注入生产方法。投资回收期很短。在中国、加拿大、委内瑞拉被广泛使用。平均回收率约为10%～ 15%。蒸汽加热法就是注入蒸汽，持续数周。蒸汽在很多情况下比破碎压力高。为了减少热损失，尽可能地提高注入速度，然后关闭一些蒸汽冷凝角。关闭效率或蒸汽浸泡时间(也称为煮制时间)根据榨菜的特性而不同。注入时间太长的话产量就会减少，时间太短的话蒸汽就不能充分凝结。当地层有足够的压力时，可以进行测试。长时间煮的话，热回收法的效率会提高。

1.2 蒸汽驱方法

该方法的优点在于，它适用于具有大覆盖面积和高产率（50%）的储层。它具有热损失高，投资回收期长和成本高的缺点。用于储层石油黏度约为1000 mpa·s的石油储层。蒸汽驱技术利用井和采油气井系统将蒸汽注入地层，在该层中，蒸汽的注入速率是一个关键参数，如果速率太高，则蒸汽会提前突破而速率太低，可能发生热损失。另一方面，注入的蒸汽也是有效的驱动介质。蒸汽区末端的热量被冷却以形成热水/冷水驱动油层。降低储层石油的黏度，并进行热膨胀以增加流速。有效的替换机制是将注入的蒸汽分成上部并扫过该区域。升高温度一方面减少了水的相对渗透参数，另一方面提高了油的相对渗透参数。

1.3 火烧油层工艺

燃烧油是一种开采石油的方法，其中1类油库本身就是热的热量。燃烧储油将某种形式的氧化剂注入储油器（空气或氧气），点燃或点燃储油器中的油，并扩大注入的氧化剂储油器中的燃烧区。燃烧大量的卡路里，岩层的热岩层和流化岩层降低了岩层中石油的黏度。当燃烧用油库燃烧时，它分为反向燃烧。理论上最有效的燃烧方法获得了30%至50%的高产率。但是，在施工过程中，许多问题最重要的是燃烧控制，刻画呼吸速率和操作。尽管它具有可逆燃烧的优势，但在该领域仍然没有成功。

许多井和采油气井都使用正向燃烧方法。燃烧前缘从地层开始，并随着气体注入而扩散。燃烧带是一条狭窄的带，可燃烧或替代引导油进入采油气井。燃烧前缘后面的地层是纯净和燃烧的地层，注入的空气有助于回收存储在这些地层中的一些热量并将其转移到燃烧前缘。水具有很高的热容量，因此可以通过注入空气来回收更多的热量，也称为湿燃烧。另一种常规的重整方法是氧气燃料层，该氧气燃料层将纯氧气或富氧空气而不是空气注入地层，所产生的二氧化碳有助于缩小储层中石油的黏度。由于增加的反应速度和精密设备的成本，这些优点被高估了，这使得难以控制燃烧前沿。当前，氧气燃烧层被破坏或没有常规燃烧层有效。

反向燃烧进行时，临近地带的方向与气流的方向相反。临近地带从采油气井移动到注水井，注入的空气从注水井移动到采油气井。在反向燃烧中，没有必要将未被更换的回收油全部燃烧掉。燃烧的油的量根据排出的空气的速度而不同。得到的油，由于高温和重质馏分的核分裂，黏度比原来的储存层油低，黏度降低。如前所述，由于低温下的空气注入能力较低，空气中的氧气在到达采油气井之前就被燃烧了。这个方法实际上并没有很好地应用。

一般在燃烧启动前注入空气，以产生透气性。这可能会造成早期爆破，但不影响该方法的回收率。对于高黏度油藏，在注气前点火会导致油藏中的油自燃或逐渐氧化。生成的物质涉及二氧化碳、氮气和不参与变化的氧气。其他气体，如一氧化碳和硫化氢也可能很小。生成的气体中的氧含量可以用来计算燃烧效率的高低。值得注意的是，当燃烧前缘到达采油井时，氧含量显著增加，生产水和井底温度升高。横波效率通常提高50%，在100%时，10米厚的层，效率在10%～30%之间变化，与层厚无关。油藏储量率为原始油藏石油地质储量的50%，在30%～ 60%之间变化较大。

1.4 井筒加热方式

这种方法主要用于钻孔形成附近的热传递，但很少被使用。一般来说，该技术回收是传统的重油回收方法。技术的核心是降低油的黏度，提高储藏的油流性能。为了增加油井产量，将油井加热，增加油井生产，但存在着高投资、高技术需求、对薄层和薄层的恶劣适应和小规模重油等问题、活跃的侧面水等方面。

化学降低界面张力法是石油开采中使用最多的一种方法。所说的化学界面张力降低法是将一些化学物质输入油管（套管）环空中的井底，在井下面泵的输送和搅拌作用下将化学溶液进入到石油中，从而降低稠油-水的界面张力。目前，还没有发现无论什么条件下都能降低稠油-水界面张力的化学剂，只有针对稠油-水的不同物理性质和油井的不同生产条件，采取适当的措施降低界面张力。加碱降低界面张力、加表面活性剂降低界面张力、加油溶性表面活性剂降低界面张力、加降凝剂降低界面张力及井下水热催化裂化降低界面张力等都是在油田中常用的化学降低稠油-水界面张力的方法。

物理降低界面张力是一种普通的降低界面张力方法，常用于降低井筒以及近井地带的界面张力。使用物理方法来降低稠油-水界面张力，稠油-水不会发生任何化学反应。物理降低界面张力技术分为掺稀油降低界面张力、加热降低界面张力、机械降低界面张力、磁降低界面张力、微波降低界面张力、人工振动降低界面张力、超声波降界面张力等。

在稠油生产中，稠油改质降界面张力是一项常用的技术。该技术主要用于在输油前将大分子碳氢化合物脱蜡成小分子碳氢化合物，达到使稠油-水界面张力降低的效果。稠油进行改质来降低界面张力技术在国内还没使用。这项技术应用前景非常好，但是在实际运用中成本比较高。

2 稠油冷采

稠油冷采指在不使用高温高压的热介质来使稠油油层温度升高，稠油进行开发时使用油层处理技术、井筒降低界面张力技术和举升技术的一种方法。其关键是利用各种手段来使稠油-水界面张力降低，从而使稠油-水流动性稠油和油藏采收率提高。

2.1 油层内降低界面张力冷采技术

油层内降低界面张力冷采技术使油层内稠油克服黏滞阻力，现在常用的油层内降低界面张力冷采技术包括：物理冷采、化学冷采、非烃类气体冷采、微生物冷采和综合冷采。

2.2 化学冷采技术

化学驱和化学吞吐是稠油化学冷采的主要技术。化学驱是指对注水井和生产井进行规划，向注水井中注入化学剂，并在相应的生产井中产油的过程，化学吞吐是将一定浓度和数量的化学剂注入油井，乳化或改变分子结构的过程。构造稠油-水，然后开井。