稠油提高采收率技术综述

2022-09-11

一、前言

稠油在世界油气资源中占有较大的比例, 主要分布在委内瑞拉, 加拿大, 中国, 印度尼西亚等地区。根据我国稠油的特点, 可将其分为普通稠油、特稠油、超稠油3个等级。划分标准见表1。稠油因其粘度大, 流动能力差, 常规的开采技术手段对其进行开发效果较差。就目前的的稠油开采技术而言, 可以分为两大部分:热采和冷采。

*表示地层原油粘度无*表示地面脱气原油粘度

二、热采技术

1. 蒸汽吞吐技术

蒸汽吞吐技术施工简单, 它主要包括:注汽、焖井、生产三部分。其作用机理是:对近井周围的原油进行加热, 降低近井附近原油粘度, 减小稠油的流动阻力。但该技术的采收率较低, 平均只有15%~20%。近几年蒸汽吞吐技术的发展主要在于使用各种助剂 (天然气、溶剂、高温泡沫剂等) 改善吞吐效果[1], 提高原油采收率。

2. 蒸汽驱技术

相对于蒸汽吞吐技术, 蒸汽驱技术能有效扩大蒸汽的加热半径及蒸汽波及体积, 可将原油采收率提高到40%以上。其主要机理是通过高温蒸汽加热降低原油粘度, 降低水油流度比。蒸汽相在包含水蒸气的同时还带有烃蒸汽, 在两者的共同作用下驱替原油。

3. 火驱技术

火驱也被称为火烧油层, 其原理是向地下注入氧气, 空气或者富氧气体, 然后依靠利用地下自燃或人工点火装置点燃油层, 燃烧产生的热量会降低原油的粘度, 同时燃烧产生的高温可以使原油中的重质组分裂解, 提高原油的流动性能[2]。根据点火方向的不同可以分为:正向燃烧和反向燃烧。根据燃烧过程中是否有水的参与可以分为:湿式燃烧和干式燃烧[3]。

近年来, 火驱技术有了新的发展, 例如蒸汽驱与火烧相结合的复合驱, 燃烧超覆分采水平井 (COSH) 等。

4. 蒸汽辅助重力泄油 (SAGD) 技术

SAGD技术最早是有butler等人于1994年提出的, 主要是利用双水平井来对稠油进行有效开采。其机理是:将高干度蒸汽通过注入井注入地层, 由于蒸汽超覆现象的存在蒸汽会在井眼附近地层形成蒸汽腔, 高温蒸汽与地层中的原油发生热交换, 被加热的原油由于粘度降低, 在重力作用向下流动, 从水平生产井中产出[4]。经过不断地发展, SAGD现在的形式有三种:1.双水平井;2.水平井直井组合;3.单井辅助重力泄油。

5. 水平压裂辅助蒸汽驱 (FAST) 技术

FAST技术作为蒸汽驱技术的延伸, 它的出现使得蒸汽超覆这一自然规律得到了充分的利用。所谓的FAST技术就是通过压裂在含油层下部压出一条具有高导流能力的水平裂缝, 蒸汽沿水平裂缝向前推进, 在推进过程中由于重力差分异的作用, 蒸汽逐步向上超覆, 与上部的原油发生热交换, 原油粘度降低后, 在重力作用下向下流到水平裂缝中, 蒸汽推着凝结的热水和原油流向油井[5]。

6. 蒸汽与非凝析气推进 (SAGP) 技术

在SAGD的基础之上发展起来的蒸汽与非凝析气推进技术是将SAGD工艺进行改进, 在注蒸汽的同时加入非凝析气。该技术不仅仅可以节约大量的资金而且可以保证在开采过程中地层压力不会下降太大。

三、冷采技术

1. 碱驱技术

将浓度为0.2%~5%的碱性溶液注入地层中, 碱与地层原油中的活性组分发生化学反应生成表面活性剂, 能够降低油水之间的界面张力。但碱驱的使用会造成检泵周期缩短, 地层渗透率下降等一系列的问题, 制约了其工业上广泛的使用。

2. 聚合物驱

聚合物驱主要是通过向注入水中加入相对分子量较大的聚合物, 增加注入溶液的粘度, 来降低其流度, 从而改善驱替相与被驱替相之间的流度比, 提高驱替相的纵向波及系数, 进而提高采收率。其工艺特点与碱驱类似。

3. 微生物法

美国学者Bachioan最早提出了微生物采油这一想法。其原理是通过向地层中注入人工培养的微生物 (外源微生物) 和营养液或单纯的注入营养液给油藏微生物 (本源微生物) , 利用微生物的新陈代谢产物 (表面活性剂、生物聚合物、气体、酸等) , 促使岩石孔道和原油性质发生改变, 提高采收率。其成本低, 施工方便, 不损害地层, 近年来得到很好地发展[6]。