稠油油藏过热蒸汽吞吐开发技术与实践
董家峰
[摘 要]国内多元热流体采油技术是今年来涌现的一种新技术。多元热流体由于有更多的组分，相比常规蒸汽开发具有不同的特点与优势。组分中的CO2、N2能够起到增加油藏弹性能、扩大蒸汽波及面积、减小热量损失、降低稠油粘度、使原油体积膨胀提高流动性的作用。
[關键词]多元热流体；稠油油藏；蒸汽；开发
中图分类号：TE345 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）21-0101-01
引言
我国稠油资源丰富，占国内探明总储量的70%以上。稠油的有效开发对国民经济、能源安全意义重大。
目前常用热采的方式开采稠油油藏，主要机理是通过向井底注入热流体，提高油藏温度、降低原油粘度从而达到开采的目的。由于常规热采由于波及范围有限，而经过多轮次的吞吐后油藏还有很大一部分剩余油未动用，因此有必要研究一种新技术来改善稠油开发效果。
多元热流体采油技术是今年来涌现的一种新技术。其原理是利用火箭发动机是利用航天火箭发动机燃烧喷射的原理，在高压燃烧室内将燃油与空气、水混合点火燃烧，生成CO2、N2以及高温高压的水蒸汽等混合气体，注入井内，从而提高油井的产量[1]。
1 增产作用机理
多元热流体的成分主要是CO2、N2和水蒸汽，其中水蒸气最多，占比约为60%，N2约为30%，CO2约为10%。多元热流体的增产机理主要组成各部分的增产机理以及协同作用。
1.1 二氧化碳、氮气作用机理
CO2是一种非极性分子，具有与稠油类似的结构。CO2在稠油中的溶解度高，由于其分子中羧基的作用，可降低稠油大分子间的引力，使得流动内摩擦阻力减小，从而能够有效降低稠油的粘度。同时CO2溶于稠油后，能够使其体积膨胀。根据不同的稠油性质，在饱和溶解CO2的情况下最多可使稠油体积增大40%，极大提高了稠油的流动能力，使其更容易被开采。CO2溶于水生成碳酸，呈弱酸性，能够溶蚀地层岩石矿物中的一些成分，增大孔吼孔道直径，减小稠油的流动阻力[2-4]。
N2是一种非凝结性惰性气体，虽然与CO2相比在稠油中的溶解度较小，溶解后的降粘作用也较弱，但其优点是压缩、膨胀系数都较大，注入地层可有效补充地层能量，起到延长生产周期的作用。在稠油吞吐回采时，井底压力降低N2能够迅速膨胀，加速驱动井底原油返排，提高采液速度。N2的导热系数较小，具有优良的绝热特性，能够起到很好的隔热作用。N2随蒸汽注入井底后，由于重力作用能优先分布在蒸汽腔上部，形成隔热层，降低蒸汽向上部地层的传热速度，减小热损失提高热效率。
1.2 蒸汽作用机理
蒸汽是多元热流体中的主要成分，起主要作用。蒸汽由于本身的性质，可携带大量的潜热，注入油层可有效加热油层，提高稠油温度，降低稠油粘度改善其流动性。研究表明，在井底高温高压的条件下蒸汽对稠油的热降粘作用要远大于CO2溶解的降粘作用。此外，蒸汽的加热油层的同时可使稠油体积膨胀，增大油层的弹性势能；降低油水界面张力，改善气阻和液阻作用提高洗油效率；高温还可以改变油岩的润湿性，改变油相水相的相对渗透率，提高油相的流动能力。
1.3 各组分间协同作用机理
多元热流体各组分同时注入井底使其除具有各自特性之外还有组分间协同作用。CO2、N2和水蒸汽同时注入井底后，由于具有更好的流动性，部分携带热量的CO2和N2可迅速进入油藏的上部和深部，提高了蒸汽的纵向波及体积；在地层和稠油中天然存在的表面活性物质的作用下，部分CO2、N2可在油藏中形成泡沫，具有比蒸汽更好的流度比，可以有效增大蒸汽的波及体积。
2 多元热流体采油的技术特点
2.1 适应油藏
就目前的文献报道来看，多元热流体采油技术主要应用于海上稠油油藏。由于海上稠油油田井位密集、埋藏较深的特点，常规陆地稠油开发方式已不适合。研究表明，稠油油藏深度是影响多元热流体开发效果的重要因素。油藏深度越大，多元热流体注入油层过程中损失的热量就越多，热效率越差。通常情况下油藏深度在1000m左右较适合。油藏厚度越大，注入多元热流体的热损失越小，开发效果越好，一般情况下厚度在5m左右较好，这点符合稠油开发规律。不同的原油粘度下多元热流体开发的效果不同。研究表明，在稠油粘度相对较低时，小于1350mPa·s，多元热流体开发效果好于常规蒸汽开发。在油藏渗透率较大的情况下，常规蒸汽开发由于超覆现象严重，热效率低，二多元热流体由于具有多种组分，可以同时加热油藏的上下部分，因此更适用于高渗稠油油藏。
2.2 工艺参数
研究表明，多元热流体开发的注入方式以间歇式注入为优，同等情况下间歇注入比连续注入的累积增产效果要好的多。注入量与注入强度对多元热流体的开发效果影响较大。数模实验表明，在油藏条件下累积注入量在0.01PV情况下增产效果最好。注入强度在3m3/d时开发效果较好。注入温度也是影响开发效果的因素，研究表明当多元热流体注入温度超过250℃后再增加温度获得的增产已不明显，因为多元热流体的最佳注入温度为250℃。数模实验表明，累积产量最高时的采注比为1.1～1.2。
3 结论与认识
（1）多元热流体由于有更多的组分，相比常规蒸汽开发具有不同的特点与优势。组分中的CO2、N2能够起到增加油藏弹性能、扩大蒸汽波及面积、减小热量损失、降低稠油粘度、使原油体积膨胀提高流动性的作用。
（2）通过查阅相关文献资料，研究了适合多元热流体采油开发技术的适应油藏地质条件与注入参数。
参考文献
[1] 贾学高.粘度高稠油开采方法的现状与研究进展.石油天然气学报（江汉石油学院学报），2008，30（2）：529-537.
[2] 吴国庆，黄立信，陈善锋.稠油化学吞吐技术研究[J].西安石油学院学报：自然科学版，2000，15（2）：29-32.
[3] 祁成祥，杨兵，李敬松等.稠油油藏多元热流体驱提高采收率研究[J].油气藏评价与开发，2015，5（1）：44-48.
[4] 刘文章.稠油注蒸汽热采工程[M].北京：石油工业出版社，1997.
