稠油油藏成因与开发技术概述

稠油油藏成因与开发技术概述

巩强

胜利油田东胜精攻石油开发集团股份有限公司 山东省东营市 257000

摘要 世界经济的高速发展下，石油能源的需求在不断增加，稠油资源开发也越来越受到重视。近年来有关稠油成因的机理性研究相对较为薄弱，并且缺乏系统性的分析归纳。本文综合前人研究，阐明了稠油的成因主要为原生因素与次生因素共同作用的结果，并针对稠油黏度高、流动性差、难动用等问题，总结了常见的开发应用技术及特点，明确了稠油开发技术的发展方向，对实现稠油的高质量开发有一定的借鉴意义。

关键词：稠油；成因；高效开发；

1 引言

全球油气资源总量大概在6万亿桶左右，三分之二为非常规油气，其中稠油占比较大且分布极不均匀。我国稠油资源非常丰富，为世界第四大稠油资源国，目前已发现70多个稠油油藏，主要集中分布在新疆、辽宁、内蒙等地，但油藏成因机理型认识相对较为薄弱。从开发状况来看，目前稠油开发已取得了十分显著的成就[1]，工业化生产技术日趋成熟，基本稳定在一千五百万吨至一千六百万吨，是我国总体原油稳产的重要组成部分，实现稠油的高效持续性的开发，对我国能源保障有非常重要的意义。

2 稠油的成因

稠油，又称重油或沥青[2]，一般来说黏度超过 100mPa·s、密度超过0.934 g /cm3 的原油便可归类为稠油。稠油的生成与生油母质及热演化过程有密切的联系，生油母质的成熟度是决定生成原油密度的重要因素。由于有机质的类型和沉积环境的不同，生成的原油成熟度也有所不同，油气二次运移的过程中经历的物理和化学变化也使得原油性质有所差异。因此稠油的生成与两种因素有关。一是原生因素，既低演化阶段形成的未熟或低熟稠油。二是油气发生氧化还原、生物降解、水洗作用等次生因素而形成的重质稠油或沥青等[3]。

2.1原生因素

    原生因素指干酪根在热演化中生成的低熟或未熟稠油，其主要因素与有机质的类型、含量、成熟度、沉积环境有关。在低成熟阶段，生成的重质组分较多，中、高成熟阶段则生成的轻质组分较多。腐泥型或偏腐泥型、有机质丰度高、咸化—半咸化的湖相沉积环境，低成熟演化的烃源岩生成的重质油潜力往往较大。

2.2次生因素

（1）水洗作用

水洗作用指地层水对原油中的可溶性烃类溶解或吸收的过程。边底水丰富的油藏，含烃未饱和的地层水在油水界面运移的过程中，选择性的带走部分易溶于水的轻质组分，使原油变稠。但仅靠单一的水洗作用难以形成较大规模的稠油[4]。

（2）氧化作用

氧化作用指原油生成后，被氧化成酸、醇、酮，使得沥青质增加、饱和烃减少的过程。但在沉积环境内部氧化剂有限，很大程度来自外部氧化剂，如：地下水、大气降雨。因此地层水的矿化度、氧化物浓度与原油的稠化程度有密切关系。另外天然气中氮气含量也可以判断稠油氧化作用的程度。

（3）生物降解作用

生物降解作用指地层中的微生物对原油轻质组分的消化，使得原油黏度变大的过程。微生物的降解作用在氧化环境与还原环境中均有存在。氧气丰富时，原油中高分子的烃类被喜氧微生物降解为低分子的化合物，在氧气消耗殆尽后，厌氧细菌继续分解相对低的分子化合物。通常在油藏埋深较深的情况，厌氧降解起主导作用，靠近地表的浅层油层、喜氧降解为主要作用。

此外，稠油的蒸化分馏、重力分异造成的轻组分逸散也容易使原油密度变大，黏度增大。综合来说，原油变稠是原生因素与次生因素相互叠加的结果，油气埋藏、生烃史、二次运移、沉积环境等，均有可能成为稠油生成的主导因素。

3 稠油的开发思路及应用技术

稠油成因与成藏过程关系密切，不同成因的稠油油藏开发方式也有所差异，开采过程中需降低稠油黏度，降低启动压力，提高其流动性。稠油油藏由于边底水活跃，水洗作用、氧化作用等次生因素较为丰富，该类油藏的开发，除了破解因纵向上含油层系多，油水粘度差异大所造成的启动压力高，开发效果差的矛盾，还需注意开发后期易形成水窜通道，较常规油藏更易高含水的问题。当开采过程中沟通底水后，油井含水迅速上升，产量迅速递减，油藏采出程度低，经济效益差。针对此类油藏常见的降粘开采技术有热力降粘、化学降粘、微生物降粘等技术，下面将逐一论述。

3.1热力降粘开采技术

热力降粘利用原油的黏度随温度升高而降低特性，通过向稠油中注入大量热量的方式来提高地层温度，以降低稠油黏度和启动压力，增加稠油的流动性，达到提高稠油采收率的技术[5]。常见的热力降粘方式主要有注蒸汽和火烧油藏技术。

注蒸汽的过程中，井筒周围的温度的也在不断增高，稠油中的胶质、沥青质之间的氢键作用力减弱，从而使稠油的超分子结构被破坏，黏度降低。注蒸汽的开发技术对油层、井深、渗透率、含油饱和度等均有要求，对深、超深井以及高致密油藏不适宜。对于边底水稠油油藏，随着多轮次的蒸汽注入，采收率会逐步降低，一旦形成汽窜通道直接沟通油层底部水层，油井含水迅速升高，蒸汽波及系数会迅速降低，驱油效率变差。

火烧油藏技术指向油层注入空气或者助燃剂，使油层内部分稠油燃烧来降低稠油黏度的技术。地下油层在燃烧的过程中生成大量的热量，使油层的温度升高，稠油黏度降低。这一过程主要是通过燃烧汽化，稠油中的重组分裂解，形成大量轻质组分和二氧化碳，降低启动压力，提升稠油采收率。相较于注蒸汽，火烧油层的吨油能耗远低于注蒸汽能耗，而且避免了在注蒸汽的过程中产生水蒸气使得油层内的含水增加的问题。

3.2降粘冷采技术

3.2.1化学降粘冷采技术

化学降粘冷采技术是冷采降粘中应用最为广泛的技术。该技术指在油井投产或生产的过程中，通过油井井筒向油层内加入化学降粘剂。其目的通过改变驱替流体与原油和岩石矿物之间的界面性质，增加稠油的流动性，达到降粘提高采收率的目的。化学降粘冷采技术也包括二元复合驱、三元复合驱、化学聚合物驱等，所使用的药剂有表面活性剂、聚合物、碱驱降粘剂等。

3.2.2二氧化碳驱冷采技术

二氧化碳驱指把二氧化碳注入油层中来提高原油采收率的技术。二氧化碳注入原油后，与原油互溶，改善流度比，萃取稠油中的优质烃，原油膨胀，降低油水表面张力，从而达到降粘目的，同时在原油膨胀的过程中抑制底水水锥，合理提高底水能量，提高底水驱替效率，进一步提高采收率。

3.3微生物降粘技术

微生物采油技术指将微生物及营养物质通过井筒注入地下油层，利用微生物的生长代谢活动和微生物的代谢作用，改善原油物性，达到增加原油产量、提高采收率的作用[6]。该方法成本低，施工简单，有望成为未来油田开发后期稠油油藏控水稳油，提高采收率的新技术。

4 思考与结论

随着全球能源需求的不断扩大，稠油油藏也得到了更多的关注[7]，近年来稠油成因的研究定性描述较多，定量的机理性研究则相对薄弱，其研究思路在不断从单一向多元化发展。稠油的成因往往是原生、次生一种或多种因素共同作用的结果，不同区域背景、不同类型的稠油油藏往往生成的方式也大不相同。

现如今热力降粘仍是主要的稠油开发方式，近几年受油价及环境保护要求提高的影响，施工相对简单、低成本的的稠油注化学降粘剂冷采开发技术越来越引起人们的重视。稠油成因的机理型研究对稠油采收率的提高作用正在逐渐凸显，其开发方式的适应性会在不断摸索和实践中进步，从而实现油田绿色低碳高质量发展。

参考文献：

[1] 孙焕泉,刘慧卿,王海涛等.中国稠油热采开发技术与发展方向[J].石油学报,2022,43(11):1664-1674.

[2] 张家烨,于兴河.稠油开发技术进展及未来展望[J].内蒙古石油化工,2019,45(05):77-82.

[3] 胡守志,张冬梅,唐静等.稠油成因研究综述[J].地质科技情报,2009,28(02):94-97.

[4] 方杰,顾连兴,刘宝泉等.二连盆地稠油地球化学及其成因探讨[J].地质论评,2002(03):304-312.

[5] 周林碧,秦冰,李伟等.国内外稠油降黏开采技术发展与应用[J].油田化学,2020,37(03):557-563.

[6] 任明忠,张廷山,兰光志等.微生物采油技术在青海油田的应用[J].西南石油学院学报,2002(03):39-42.

[7] 孙江河,范洪富,张付生等.提高稠油采收率技术概述[J].油田化学,2019,36(02):366-371.