石油气萃取法开采稠油

石油气萃取法开采稠油

吴红霞

中石化江汉油田分公司江汉采油厂地质研究所 湖北省潜江市 433123

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。稠油在油气资源中占有很大比例,加强稠油开发技术的研究显得尤为重要,本文对石油气萃取法开采稠油进行了分析。

关键词：石油；气萃取法；开采稠油

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。

一、热采技术

稠油热采主要是运用一些工艺措施使油层温度升高，降低稠油粘度，改变其在地层的流动性，从而将稠油采出的技术方法，是开采稠油，尤其是特、超稠油，最为有效且技术成熟的方法。

1.蒸汽吞吐。蒸汽吞吐是指向一口生产井短期内注入一定量的蒸汽，然后关井数天，使热量扩散，之后再开井生产。当瞬时采油量降低到一定水平后，进行下一轮注气、关井、开采，如此周期循环，直至油井增产油量无经济效益或转变为其它开采方式为止。采油机理为：蒸汽预热地层，使近井地带原油的温度升高，粘度降低；蒸汽增大生产压差；蒸汽膨胀起到驱替作用，改善地层的渗透性，使易堵塞地层的原油流动性变好；蒸汽使流体和岩石膨胀，孔隙减小，增加剩余油排出量；蒸汽能裂解蒸馏原油，使轻组分增加，起到抽提作用。20世纪80年代，开展了向蒸汽中加入助剂（如高温泡沫剂、溶剂等）的新方法，目前正在发展和研究的是CO2吞吐技术。

2.蒸汽驱。蒸汽驱是从注采井网中的注入井持续注入蒸汽，加热并驱替原油的采油法。蒸汽相可以是水蒸汽、烃气与蒸汽、水蒸汽与CO2。我国大多数蒸驱开采的油藏如辽河、胜利，采用的都是加密井距的五点法井网。蒸汽驱驱替过程中起主导作用的是加热降粘作用、蒸汽的蒸馏作用、热膨胀作用和油的混相驱作用，还包括溶解气驱作用、脱气作用和乳化驱作用等。一般来说蒸汽驱开采可获得50%~60%的最终采收率。

3.蒸汽辅助重力泄油（SAGD）。蒸汽辅助重力泄油（SAGD）技术是在1994年提出来，是利用蒸汽、浮力、水平井的一种新的稠油开采方法。其原油采出机理完全得益于重力的作用：在油层中注入蒸汽干气，因为重力的作用，干气升至油层的上部形成腔体，蒸汽腔向上及侧方扩展，与油层发生热交换，部分原油吸收热量粘度下降，蒸汽遇冷液化，原油与冷凝水在重力的作用下向油层下方流动，由水平井采出。SAGD采收率高，采油速度快，几乎可以见到油水效应，利用重力效应加热原油而不必驱动未接触蒸汽的原油直接流入油井，但要求油井的升举能力大，且需避免气窜、出砂和来自油藏的水侵。SAGD最大的缺陷是蒸汽不仅加热了原油，还加热了蒸汽腔内的岩石、水、蒸汽腔外的油藏以及蒸汽腔上面的上覆岩层，热损失很大。蒸汽辅助重力泄油需要耗用大量的蒸汽——尤其对于油层较薄、质量较差的储层。为克服缺陷，人们在SAGD的基础上开发了溶剂萃取技术（VAPEX）、蒸汽与非凝析气推进技术（SAGP）等很有应用前景的新技术。蒸汽萃取（VAPEX）技术相比SAGD技术而言，不是注蒸汽，而是注入烃类气体，如不凝气体——甲烷，挥发性液相溶剂的混合物——丙烷和丁烷[9]。VAPEX气体溶解具有选择性——只溶解在油层，不溶于水，较适合于薄油层、粘土矿物易发生变化的油层及底水油藏等不适合采用注蒸汽方式开采的油藏。

4.火烧油层。火烧油层技术是持续把助燃剂（空气或氧气）注入到油层中，利用各种点火方式使它们与油层中的有机质燃烧产生移动前缘，降低油的粘度，达到驱替、采收原油的目的。采油机理是在高温燃烧的过程中，产生了复杂的物理、化学反应，产物有蒸馏的轻质油，蒸汽，燃烧产生的CO、CO2等烟气、裂解的H2等等，这些产物把热量传递给燃烧前缘的油层，起到热裂解、冷凝蒸汽驱、混响驱动等作用，并且把原油驱向生产井，而未被裂解的焦炭则是维持燃烧的原料，使油层不断燃烧并扩大。

二、化学采油

化学驱油是重要的提高原油采收率的方法,可达到80%～90%。其中表面活性剂驱油及微乳状液驱油又是效率最高的两种化学驱油方法。前者是将较低浓度的表面活性剂胶团溶液注入油井;后者则是用高浓度的表面活性剂,并且这种注入的浆液是由三种或更多种组分构成的微乳液。

1. 表面活性剂驱油。表面活性剂驱油是在注水驱的基础上发展起来的。注水驱替应用较早,通过向地层注水把石油驱替至采油井。早期使用普通河水或海水,后来出现了注入表面活性剂的活性水驱油,根据油藏不同的物理化学性质和地质条件,发展了相关的碱水驱、酸水驱以及其他的化学驱油工艺。今后提高注入效果的方向,主要是针对沥青质等重质组分在采油中带来的困难,提高注入水“品质”以及向油层注入其他更加有效的活性驱替剂。

2. 微乳液驱油。微乳液是由油、水、表面活性剂、助表面活性剂组成的各向同性的透明和热力稳定的分散体系。粒径约为10～100nm,液滴被表面活性剂和助表面活性剂(一般为醇)的混合膜所稳定。驱油用微乳液配方中,油可用石油馏分或轻质原油等;表面活性剂一般用石油磺酸盐;助表面活性剂一般用C3～C5的醇;水相常是NaCl水溶液。岩心模型驱油实验表明,微乳液具有很高的驱油效率,而中相微乳液的驱油效率最好(最佳几乎可达100%)。微乳液驱油的机理很复杂,如改变岩的润湿性,改变油水界面的粘度等,但能产生超低的油-水驱替液界面张力是其中的主要原因之一。

三、微生物采油技术

利用微生物及其代谢产物可以降低原油粘度，提高油藏采收率的方法叫微生物采油方法。其主要采油机理为：微生物在地层中发酵生成代谢产物，降低表面张力，改善原油的流动性，如CO2：可以增加地层的压力，增加溶解性；有机酸类：改善原油的性质；微生物发酵能裂解原油，降低其相对分子质量与粘度；由于菌液的渗透性，会剥离粘附在岩石上的原油，启动难动用的部分。目前该技术在国内外还处于试验研究阶段，真正实现工业化的项目还不多。微生物采油技术主要包括油井微生物清防蜡技术、微生物吞吐采油技术、微生物驱油技术三项主

要技术。微生物采油要求油藏的矿化度＜100000×10-6，温度＜75℃，pH在4~9之间，常规的稠油油藏具备微生物技术实施的油藏条件。微生物采油成本低，易于操作，采出液易处理，环境污染少。但是由于稠油开采地层的高温、高压、高矿化度的环境，要筛选出适合的菌种很困难，恶劣的环境下，微生物也不容易存活。上面介绍了开采稠油的各种方法,这些方法都各有优缺点,每种方法都有自己的适用范围,当然有些方法还不成熟,还没有推广到生产实践中去。

在未来的稠油的开采中,最理想的开采方法就是在井下对稠油降解,将高分子的稠油降解为低分子的轻质油,这样就可以开采到地面上来,也减少了炼厂的工作量。为了达到这一目的,现有的稠油开采方法中可以大力发展两种开采方式。一个就是利用微生物开采,通过微生物的作用将稠油降解,这就需要积极寻找优良菌种,对其进行研究开发,使其达到降解的目的。另外就是在井下进行催化降解反应,将稠油降解,使其粘度降低,分子链变短。这就需要在技术上进行研究,需要寻找合适的催化剂,所选择的催化剂不但要起到催化的作用,而且在经济上要有可行性,特别实在油藏复杂的条件下依然有很强的催化效果。

参考文献：

1. 于建.世界稠油资源的分布及其开采技术的现状和展望[J].特种油气藏.2018;8(2):98～104.

[2]董龙.国内外稠油冷采技术现状及发展趋势[J].钻采工艺,2018;11(4):18～21.