稠油开采节能技术的降稠方式分析

朱益飞

胜利油田 孤东采油厂 （山东 东营 257237）

稠油开采节能技术的降稠方式分析

朱益飞

胜利油田 孤东采油厂 （山东 东营 257237）

针对稠油流动性差、黏度大、开采难度大的问题，胜利油田根据不同条件的油藏选择了多种降黏开采方式，逐步建立并形成了具有自己特色的稠油油藏水驱开采技术、热采技术以及地面节能配套工艺技术。并对此三种开采方式的特点、性能及不同油藏条件下稠油开采方式的选择和开发效果进行了详细介绍。

孤东油田 稠油开采 节能技术

稠油含有较高的胶质、沥青质，其黏度大、流动性差,给生产带来了许多不便。孤东油田稠油资源丰富,分布较广，而且各地区稠油油藏的类型差异较大，油藏特点各不相同。不同的油藏条件直接影响着稠油开采方式的选择及其开发效果。到目前为止，胜利油田已形成了以机械降黏、井筒加热、稀释降黏、化学降黏、配套抽稠工艺为主的水驱开采技术和以蒸汽吞吐、蒸汽驱、稠油热采配套工艺技术为主的热采技术。

水驱（冷采）稠油油藏开采技术的降稠方式

孤东油田油层非均质性严重，断层多，而且油藏类型复杂，原油性质变化大。对一些原油黏度相对较低、油藏储量相对较小、稠油井较为分散的普通稠油油藏采用蒸汽吞吐或蒸汽驱开发成本高，因此这类普通稠油的开采一般是根据地层条件和原油性质，在进行水驱开发的过程中，寻找一些常规工艺与特殊工艺的组合形式进行生产。特别是近几年来，随着一些新工艺技术的出现，已形成了一套针对性较强的水驱（冷采）稠油油藏开采技术。

1 井筒降黏技术

稠油在地层条件下流入井筒后，随着压力降低，稠油因脱气变得越来越稠，加上稠油在举升中与较冷介质进行热交换，它在井筒中热损失是很大的，稠油的温度越来越低，黏度急剧上升，流动更加困难。针对此特征和各油藏的构造，应采取不同的井筒降黏采油工艺。

2 机械降黏

在机械采油方面，有常规管式泵(直径 44、56、57、70mm),浸入式抽稠泵、螺杆泵、水力喷射泵、水力活塞泵等采油工艺。这通过加大机械采油力度，改善稠油流动性，将稠油举升采出地面。

3 井筒加热降黏

（1）电加热采油系统。该系统主要由电加热管、电缆、升压变压器、电控柜、传感器等组成。具有结构简单，操作方便等特点。适用于自喷井及机抽井，不受井深限制。

（2）无电缆加热系统。该系统主要由地面控制部分、井下加热部分和泵下功率补偿等几部分组成，解决了电加热采油能量损耗大的缺陷。

（3）利用热油、热水循环，保持井温，以减少稠油因热损失温度降低而黏度升高的问题，保持稠油较好的流动性。

4 稀释降黏

稀释降黏主要是利用相似相容原理，加入溶剂降低稠油黏度，改善其流动性。常用的溶剂有甲醇、乙醇、煤油、粗柴油、混苯等。混苯中的甲苯、二甲苯是胶质、沥青质的良好溶剂。常用含混苯的稠油解堵剂对油稠、含胶质、沥青质较多的油井进行井筒清洗降黏，降低抽油杆的负荷，使液体的流动性得到较大的改善。

5 化学降黏

所谓化学降黏就是将一定的化学药剂从油管（套管）环形空间注入井底，在井下泵的抽吸搅拌作用下，使药剂溶液与稠油混合，降低原油黏度后被采出。由于原油物性及所用药剂不尽相同，其原理也有所不同，大致可分为两大类，即乳化降黏法和润湿降阻法。其中乳化降黏法是以水溶性好的表面活性剂作为乳化剂，按一定量加入水中注入油井，使原油分散游离，形成O/W 型乳化液,将稠油的摩阻变成水的摩阻,达到降低稠油黏度的目的 。润湿降阻法是在稠油生产过程中，加入表面活性剂水溶液，破坏油管或抽油杆表面长期与稠油接触所形成的亲油性，使其表面润湿反转，变为亲水性，形成一层连续的水膜,减少抽汲过程中稠油流动的阻力，改善稠油的流动性。因此,它是由不同表面活性剂（乳化液）和不同助剂构成的种类不同的稠油降黏剂。

稠油油藏热采技术的降稠方式

稠油黏度对温度特别敏感,随温度上升而急剧下降。注蒸汽热力采油目前比较成熟的两种开采方式是蒸汽吞吐和蒸汽驱。将水蒸汽作为热载体注入油层，利用高温湿蒸汽所携带的热量加热储层及其流体，降低原油黏度,改善渗流条件和补充驱动能量来提高稠油采收率。具体有以下几种稠油热采技术。

1 蒸汽吞吐开采技术

孤东油田经过10多年的吞吐研究与开发，已经形成了一套针对上述6种类型稠油油藏的吞吐开发方案，并根据油藏的实际情况，抓住重点，解决其关键问题。对于具有活跃边底水的厚层块状特稠油砂岩油藏重点是油井的射孔井段以及如何控制边底水过早突破；对于具有边水的薄层砂岩、砾岩油藏，重点是岩性在纵向上的分布规律和注采参数；对于薄互层砂岩油藏重点是吞吐开采的可行性、开发层系的合理划分以及如何提高注汽热效率；对于小断层砂岩稠油油藏重点是如何利用天然能量使吞吐和常规开采相结合，提高区块的动用储量;对于灰岩潜山型稠油油藏重点是潜山在平面上的分布以及灰岩稠油油藏的吞吐注采参数与合理油层打开程度。另外，超稠油的开采难度大，依靠单一技术和简单的技术组合不能有效地达到降黏的目的。通过开展超稠油科研攻关，利用物理化学辅助蒸汽吞吐技术，改善超稠油开采效果获得了成功，年油汽比得以提高，实现了超稠油的有效利用。

2 蒸汽驱开采技术

稠油蒸汽驱开采方式是蒸汽吞吐开采的延续，因此，其研究内容也是在蒸汽吞吐方案研究基础上的进一步深化和扩展。在实施中，要将蒸汽驱与蒸汽吞吐结合起来进行，具体作业分为3个阶段：①蒸汽吞吐阶段；②注汽井连续注汽进入蒸汽驱，采油井连续进行吞吐阶段；③采油井结束吞吐连续采油，注汽井进行蒸汽驱阶段。目前，国内还没有大面积蒸汽驱成功的油田，大多数处于先导试验阶段。孤东油田通过近几年的汽驱先导试验，摸索出了一套稠油蒸汽驱开发方案，形成了一套稠油蒸汽驱开发技术，并在一部分井组取得了明显效果。

3 注蒸汽热采配套工艺

孤东油田在十几年稠油热采工作中，已探索出了一系列热采配套工艺技术。长冲程链条抽油机及12～16型游梁式抽油机（冲程5～6m）、各种适用于高黏度稠油热采的深井泵及高强度抽油杆已配套推广应用。如：推广了空心抽油杆柱中热力循环及电缆加热技术，应用了“隔热油管、高温封隔器、井口和井下热补偿器”配套隔热技术，使导热系数从0.106W/（m·K）降到0.101W/（m·K）以下，使用寿命从10个周期延长到25个周期；调剖及注入化学剂助排技术等也广泛用于稠油油藏注蒸汽热采中。

4 提高中后期开采效果的综合治理技术

国外的研究和现场试验得出，每口井进行5～8周期的吞吐作业，采油速度可提高3%～8%，但原油采收率仅10%～20%，使可采储量损失严重。为此孤东油田通过对吞吐开采中后期油藏精细描述及开发动态分析，摸清了剩余稠油分布规律，提出了层内、层间开采潜力。实施的治理措施主要有：井网加密及扩边、侧钻技术、层内堵水调剖技术、层间调整技术等与解堵降黏技术相配套。

稠油开采地面配套节能工艺技术的降稠方式

1 新型节能拖动装置的特点

新型节能拖动装置由一套专用调速控制器进行控制。该系统结构简单、效率高，将机械变速与变极变速融为一体，具有容量小、耗材少、安全、方便、耐用等特点，适用于低冲次、低液量、低效和油稠区块的油井使用，是替代油井冲次在2.5次/min以下的高能耗电磁调速电动机的理想节能设备。据统计，这种节能拖动装置平均单耗综合节电率为54.53%，油井系统效率平均提高9.74%。

2 变频调功节电控制技术

根据部分稠油井电加热杆运行不良、管耗电量高以及油井生产参数运行的实际情况，对部分电加热井采用了节能变频装置，由此，降低了电加热频率，减少了电加热耗电。其中KD52-237井下调电加热频率后电流由以前的104A下降到节电控制技术后的67A，日耗电量由以前的1 036kW·h下降到590kW·h左右，日节电440kW·h左右；KD5-38井下调电加热频率由64Hz下调到55Hz，电加热电流由130A下降到112A，日耗电量由1 236kW·h下降到1 056kW·h，日节电180kW·h左右；KD5-33井电加热电流由121A下调到100A左右，日节电155kW·h。该技术具有结构简单、效率高、、性能稳定、操作简单的特点，可根据稠油井生产的实际需要，对电加热杆的输出功率进行随机、无极调控，实现电加热杆的优化，适用于油田稠油开发电加热井使用。

3 智能长冲程皮带式抽油机

智能长冲程皮带式抽油机是一种新型高效无游梁立式机电一体化抽油机，它采用智能化设计，能自动对机能进行调整。它与常规游梁式抽油机相比，具有操作简单，高效节能，保护功能完善，安全系数高的特点。同时，由于该抽油机冲程大，冲次慢，有利于提高抽油泵的充满度系数，有利于提高稠油井产量。采用长冲程皮带式抽油机伴空心杆掺水降黏工艺，吨液耗电量下降到8.8kW·h，它与使用游梁式抽油机相比，平均单井日节电200kW·h。

4 螺杆泵加变频节能调速技术

胜利油田孤东采油厂针对部分稠油井存在严重供液不足、油井液面逐年下降，产液量降低，电耗增加，特别是对稠油井造成油井系统效率低，能耗大，开采成本高，能源浪费严重等问题,采用油井螺杆泵采油工艺加变频调速控制技术，取代传统的游梁式抽油机生产工艺，满足稠油井螺杆泵抽油装置的生产工艺要求，有效解决了油泵空抽、能耗高的问题，保证螺杆泵的运行正常，使油井连续抽油，达到提高油井系统的运行效率，节约电能的目的。

5 无功智能自动补偿控制节能技术

无功智能自动补偿控制节能技术采用先进的单片机控制技术和可控硅动态无功功率补偿技术，利用装置控制系统实时对网压、各次滤波的补偿电流、可控硅温度进行监控，同时该技术具有故障自我诊断及“故障容错运行”的特殊功能。即当系统检测出装置中某一组补偿单元出现故障，会自动安排相近的补偿单元投入运行，并显示和自动切除发生故障的补偿单元，从而提高装置补偿的连续性。同时该技术还根据感性无功功率的大小投入一定路数的谐滤波滤波器，它们对50Hz正好构成8：4：2：1的容性无功电流，其最小电容量的一路为单位电容量，它决定补偿精度。在无0序电流的情况下，三相不平衡负载的平衡可归纳为补偿后三相无功电流完全等于零。它不仅具备普通电机控制柜的启停控制、电机智能综合保护等基本功能，还独有设备功率因数显示、无功功率全自动调整等特殊功能。这种自动切换技术，可自动适应井况和电机设备的变化，实现无功功率动态跟踪和自动投切补偿，将油井电动机功率因数提高到0.9以上，可大幅度减少无功损耗，从而达到节能降耗的目的。

结语

胜利油田孤东采油厂稠油开采技术发展到今天，有许多节能采油工艺值得推广。相近的油藏条件可采用不同的开采工艺，不同的油藏条件可采用相同的开采工艺。因各地稠油油藏油质不同，可根据具体情况采用相应的降黏开采技术。为了更进一步提高稠油的采收率，加强科研与生产、地质与工艺的结合，优化和不断开发新的技术，完善稠油生产工艺和油井地面配套节能设施，将是一项长期而重要的工作。

According to the problems like the poor fluidity and the large viscosity of viscous crude,and the big difficulty of viscous crude production,Shengli Oilfields chose several production ways of reducing viscosity based on different conditions of petroleum reservoir,and gradually established and developed their own technologies,including the water-drive techniques and the thermal recovery techniques of viscosity reservoir,and the matching technique of ground energy-saving.Then,a detailed introduction is given to the characteristics and property of the above three oil production techniques,the choice of oil production techniques under different condition of oil reservoir and the corresponding effect of exploitation.

Gudong oilfields;production of viscous crude;energy-saving

朱益飞（1967-），男，高级工程师，主要从事油田计量与节能技术的研究与开发工作。

2010-06-08