地质稠油开采技术进展及现状

何良晨

摘要：随着世界常规原油可采储量的减少，作为石油消费大国的中国必定会受到强烈的冲击。我国稠油资源丰富，稠油开采潜力巨大，但是常规开采方法很难开采稠油。本文着重从热采和冷采两个方面，介绍了稠油开采技术，以及各种方法上的适用范围和作用机理，并展望了未来稠油开采技术的发展。

关键词：地质稠油；开采技术

在过去的一百多年间，人类已经消耗了 45%以上的轻质油可采储量，常规原油的可采储量仅剩1500 亿 t。随着世界经济的快速发展，持续增长的市场需求与常规油藏的储量不足之间的矛盾会不断扩大。2011 年，中国石油对外依存度超过 50%，且增长迅速，作为石油的消费大国，中国必定会受到强大的冲击，为了保持国民经济的稳定发展，必须寻求能接替可采轻质原油的战略资源。

我国稠油资源丰富，陆上稠油、沥青资源约占石油资源总量的 20%以上，预测资源量 198 亿 t，目前已探明地质储量 20.6 亿 t。稠油油田主要集中在辽河油区、胜利油区、克拉玛依油区及河南油区。最近几年在吐哈盆地、塔里木盆地也发现了深层稠油资源。

1.制约稠油开发的主要问题

特稠油油藏温度下脱气油粘度为10 000～50 000mPa·s，超稠油（天然沥青）油藏温度下脱气油粘度一般大于50 000 mPa·s。稠油的特点一是胶质和

沥青质含量高，如单家寺油田单6块稠油族组分中沥青质占11%，塔河油田稠油族组分中沥青质含量高达23%；二是粘温关系敏感，如陈375井脱水脱气油40℃对应粘度133 300 mPa·s，80℃对应粘度2 646 mPa·s，100℃对应粘度754 mPa·s。特稠油因含有胶质、沥青质、石蜡等高分子化合物，易形成空间网状结构，具有非牛顿流体的性质，其结构随剪切应力的增大而破坏，且破坏程度与流动速度有关，即当原油流速慢时结构破坏小，粘度相对较大；流速快时则破坏大，粘度相对较小。共用同一渠道的多相流体在流动时会相互干扰，流度比越大，干扰越严重，低流度的水相更易侵入油相，使油相变为孤立的油滴，油滴一旦被滞留下来，要起动它必须克服更大的附加毛管阻力。特超稠油油藏开发难点在于：注汽压力高于18 MPa，常规锅炉不适应；吸汽能力差，小于1 t/（MPa·h）；加热动用半径小于50 m；转变为牛顿流体温度高（高于100℃）。对于远离油田基地的中小规模特稠油油藏，或许其面临的主要开发瓶颈不是来自钻井技术、热采技术或冷采技术，而是来自地面集输技术，如地面稠油的输送加热、降粘、脱水工艺。

2.稠油开采的主要技术

2.1 热采技术

注蒸汽热采的开采机理主要是通过加热降粘改善流变性，高温改善油相渗透率以及热膨胀作用、蒸汽（热水）动力驱油作用、溶解气驱作用。关于稠油的蒸馏、热裂解和混相驱作用，原油和水的蒸汽压随温度升高而升高，当油、水总蒸汽压等于或高于系统压力时，混合物将沸腾，使原油中轻组分分离，即为蒸馏作用。蒸馏作用引起混合液沸腾产生的扰动效应能使死孔隙中的原油向连通孔隙中转移，从而提高驱油效率。高温水蒸气对稠油的重组分有热裂解作用，即产生分子量较小的烃类。在蒸汽驱过程中，从稠油中馏出的烃馏分和热裂解产生的轻烃进入热水前沿温度较低的地带时，又重新冷凝并与油层中原始

油混合将其稀释，降低了原始油的密度和粘度，形成了对原始油的混相驱。注蒸汽热采的乳化驱作用同样很有意义，蒸汽驱过程中，蒸汽前沿的蒸馏馏分凝析后与水发生乳化作用，形成水包油或油包水乳化液，这种乳化液比水的粘度高得多。在非均质储层中，这种高粘度的乳状液会降低蒸汽和热水的指进，提高驱油的波及体积。热采井完井时的主要问题是，360℃高温蒸汽会导致套管发生断裂和损坏。为此，采用特超稠油HDCS技术，将胶质、沥青质团状结构分解分散，形成以胶质沥青质为分散相、原油轻质组分为连续相的分散体系。特超稠油HDCS强化采油技术已在胜利油田成功应用。加强注采参数优化研究，针对不同原油性质、不同油层厚度和水平段长度，明晰技术经济政策界限，合理配置降粘剂、CO2 和蒸汽用量，可提高应用效果和效益。

2.2 出砂冷采

1986年，为了降低采油成本，提高稠油开采经济效益，加拿大的一些小石油公司率先开展了稠油出砂冷采的探索性矿场试验。到90年代中期，稠油出砂冷采已成为热点，不注热量、不防砂，采用螺杆泵将原油和砂一起采出。螺杆泵连续抽吸避免了稠油网状结构的恢复，稠油形成稳定的流动地带，在油带前缘，油滴被启动而增溶到油带中，因此，油带具有很好的流动能力，表现到生产上就是含水下降。而抽油泵的脉动抽吸，使得地层孔隙中的油流难以形成连续流，水相侵入到油流通道，微观上表现为降低了油滴前后的压差，油滴更难启动，若水相能量充足，油滴就一直不能流动，表现到生产上就是长期高含水。

稠油出砂冷采技术对地层原油含有溶解气的各类疏松砂岩稠油油藏具有较广泛的适用性，它通过使油层大量出砂形成蚯蚓洞和形成稳定泡沫油而获得较高的原油产量。形成地层中“蚯蚓洞”，可提高油层渗透率；形成泡沫油，则给油层提供了内部驱动能量。乐安油田草13块配套大孔径、深穿透、高孔密射孔、高压充填防砂与螺杆泵冷采配套技术，基本解决了粉细砂岩油藏防砂及稠油抽汲难题。

3.结束语

以上介绍了很多稠油开采的方法，每种都有自己的优缺点，稠油冷采方法适合稠油粘度在 50 ～ 2000 mPa·s，具有水敏性的稠油油藏，应用范围不广，但是其投资小，操作简单；稠油热采方法可以开采普通稠油、特稠油、超稠油，适用范围比较广，但其投资大，操作复杂。稠油油田选择开采方法，要因地制宜，利用自身的有利条件，根据实际情况选择。随著稠油开采的进行，含水率也在不断增加，为了提高开采效果应该考虑稠油开采和调剖堵水工艺相结合，而不是只考虑降低原油粘度。在未来稠油开采技术的发展中，催化降粘开采、微生物开采等能在地下将稠油的大分子链裂解成小分子链的新型降粘开采技术必会成为焦点，同时，一些新技术的应用（如多分枝水平井、复合降粘开采技术、油井举升工艺的改进）也将会为稠油采收率的提高做出一定贡献。

参考文献

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（作者单位：辽河油田公司未动用储量开发公司）