稠油开采物理方法的研究

邹璐（中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院中心试验所，辽宁 盘锦 124010）

1 稠油开采的形势

我国是一个资源丰富的国家，稠油资源也不例外。我国的稠油资源分布广泛，目前已经在渤海湾盆地、松辽盆地、准噶尔盆地、二连盆地等15个盆地地区发现了大大小小的稠油油藏。专家预测我国全部稠油总量高达数十亿吨。稠油资源是我国巨大潜在资源之一。调查表明，我国的胜利油田拥有大量的未利用稠油资源，约占油田总储油量的四分之一，而且近年来发现的油藏大部分也为稠油资源，稠油资源的开采利用将对我国油田产量的提高具有重要的意义。

我国对稠油开采主要采用物理方法，具有代表性的稠油物理开采方法除了蒸汽驱稠油技术，还有蒸汽吞吐技术、微生物强化采油技术等，接下来笔者将向读者介绍此三种方法的开采机理。

2 稠油开采物理方法机理

2.1 蒸汽驱稠油的开采机理

此项技术立足于蒸汽的热力学性质，具体划分蒸汽驱稠油增加产量的机理有：蒸汽蒸馏、加热降黏、热膨胀作用、脱气作用、油的混相驱作用等。具体实施采用面形井网形式，注入井注气，生产井产油。蒸汽驱稠油的过程中，多种机理共同作用，使得驱油效率保持在80%到90%之间。多种机理中，起到主导作用的为降黏作用、蒸汽蒸馏作用、热膨胀作用、油的混相驱作用。

2.1.1 降黏作用。原油的黏度会随着温度的升高而降低，蒸汽由注入井注入油藏，使得油藏的温度升高，造成的直接结果便是油、水混合物的黏度降低。对比之下，水的黏度下降远不如油明显，便导致了二者流度比的改善进而提高采油效率。

2.1.2 蒸汽的蒸馏作用。高温高压蒸汽的注入使得稠油的沸点温度降低，当温度超过要求的沸点温度时，混合物沸腾，进而油被分离并从空隙向连通孔处转移，增加蒸汽驱稠油的机会。

2.1.3 热膨胀作用。稠油随温度升高发生膨胀，膨胀使得混合物更具有流动性。利用此机理可以采出5%-10%的原油。

2.1.4 油的混相驱作用。水蒸汽蒸馏出的部分，在通过较冷的区域时被凝析出来，凝析出来的液体和油一起流动，便形成了热水驱。另一方面，水、油混合也降低了油的密度，使轻质馏分更容易随着蒸汽推进而推进，从而形成油的混相驱。由此机理增加的采收率在3%-5%左右。

2.2 蒸汽吞吐的机理

蒸汽吞吐技术运用于稠油开采的增产效果明显，主要机理如下：

2.2.1 加热降粘作用。上文已经提到过，稠油对温度是相当敏感的，当向油层注入高温高压的水蒸气后，近井地带一定距离范围内的原油层会被加热。这导致加热带的油黏度将大幅度减小，进而对流动的阻力也会降低，直接导致油井产量增加。

2.2.2 加热后油层弹性能量的释放。油层压力较高的时候，加热会导致原油膨胀，膨胀后的原油弹性能量得以释放，而且油中游离的部分气体也会溶解于稠油中。

2.2.3 蒸汽吞吐过程中的油层解堵作用。稠油油藏在采油的过程中，不得不面对的问题就是入井液及沥青胶质很容易堵塞油层井。蒸汽吞吐过程中的解堵机理在于：油层黏度随蒸汽注入温度升高而降低，在开井回收时改变油的流动方向，混合油体及蒸汽各部分产生放大的压力差，从而将井眼附近的堵塞物排除，问题得以解决。

2.2.4 溶剂抽提作用。稠油油层中的原油在蒸汽流的高温作用下会产生不同程度的裂解，使得原油的馏分增多，其中的轻馏分可以起到一定的溶剂抽提作用。

2.2.5 改善油相渗透率的作用。湿蒸汽注入非均匀油层后，高温使得油层对油和水的相对渗透率发生改变，由原来油层的亲油性转为亲水性。在同样水饱和度的情况下，油的渗透率增加，水的降低，从而水的受束缚度也降低，饱和度增大。这样一来，由热水换出来的油便会进入孔道，增加油产量。

总体来讲，蒸汽吞吐开采是依靠天然的能量开采，它在人工注入定量的蒸汽加热油层后，利用该技术产生强化采油机理，最主要的是原油的加热降黏作用。

2.3 微生物强化采油的机理

微生物降解技术能够有效的降低原油的黏度，提高采油效率。该技术在采油过程中得到了进一步的发展。谈及理论依据，主要是利用添加氮、磷盐的充气水让地层的微生物活化。具体机理概括如下：

2.3.1 微生物自身生成的二氧化碳可以增加原油的溶解能力。

2.3.2 降解作业中生成有机酸等物质改善原油自身性质。

2.3.3 微生物作用可以使原油中的烃类由大分子转变为低分子。

2.3.4 微生物降解可以产生活性剂类物质改善稠油自身的物理性质。

2.3.5 降解产生的部分聚合物将固状原油散成液滴。

2.3.6 能够对原油重质组分进行生化活性的酶改进。

3 结语

稠油的开采关系到我国的发展，利用先进的物理方法对其开采效率及产量提高有很大的必要性。在研究稠油开采物理方法的过程中，我们应该积极的去与拥有先进技术的国家交流合作。只有这样，才能保证我国稠油开采技术又好又快发展。当然，发展的同时，也应该关注对环境的影响，做到可持续的发展。我相信，稠油开采的明天会更加美好。

[1]张锐.稠油热采技术.北京：石油工业出版社,1999：1-31.

[2]吴奇,张义堂,任芳祥,等.国际稠油开采论文集.北京：石油工业出版社,2002：36-441.