稠油开采物理方法的研究

2022-09-10

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。

摘要：我国的稠油储量丰富, 并且稠油的密度大、黏度高、流动差, 使得稠油在开采的时候存在许多困难。本文结合笔者多年的学习工作经验, 首先概括了我国稠油开采的形式并引出稠油开采的三种物理方法, 接着重点介绍了三种开采技术的机理, 最后分别阐述了对三种物理采油技术的认识。本文的研究成果将对我国稠油开采具有贡献意义。

关键词：稠油,蒸汽驱,开采机理,开发效果,蒸汽吞吐,微生物,认识