稠油油藏蒸汽吞吐的采油机理研究

稠油油藏蒸汽吞吐的采油机理研究

于鹏岳振强崔建

中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司现河采油厂新春项目管理中心

摘要：稠油油藏在我国的分布面积广阔，地下储量丰富，仅陆地稠油油藏总量便占据总油藏的20%以上。但是，由于稠油密度高、粘度大、胶质与沥青质含量高，使得稠油的开发开采难度加大，针对这种情况，广大技术人员不断对蒸汽吞吐采油技术进行优化和改进，并逐步建立了一套成熟、完善的技术体系，从实际应用效果可以看出，这种采油方法使稠油开采率得到大幅提升。因此，本文将紧紧围绕稠油油藏蒸汽吞吐的采油机理予以阐述，旨在强调蒸汽吞吐技术在稠油油藏开采中的应用优势。

关键词：稠油油藏；蒸汽吞吐；采油机理

蒸汽吞吐技术在稠油开发领域的应用可以追溯到上世纪50年代，经过半个多世纪的演变和发展，该技术日渐成熟，并成为国内各大型油田的一项主流技术。该技术不仅前期投资规模小、成本回收周期短，而且，多周期吞吐的特点可以大幅提升稠油的采收率。因此，石油开采企业应当熟练掌握蒸汽吞吐技术的采油机理，并通过对采油作业流程的优化来提高稠油的开采效率。

1 影响蒸汽吞吐效果的主要因素

1.1 稠油油层的厚度

不同厚度的稠油层，蒸汽吞吐技术的应用效果也存在明显差异，如表1所示：

表1：不同厚度的稠油层的蒸汽吞吐效果对比数据（等注汽强度）

从表1当中的对比数据可以看出，在注汽工艺参数相同的条件下，即井底干度为60%，注入速度为8t/d，每米稠油层厚度的蒸汽注入量为100t，则稠油层越厚，蒸汽吞吐效果越好，累积产量越高。

1.2 净毛比的影响因素

所谓净毛比主要是指净砂岩与毛砂岩的比值，在稠油油藏条件相同的情况下，稠油层当中将出现大量的泥质互薄夹层，这些夹层分布不均，无法阻止蒸汽向上流动，但是，却可以增加稠油层当中的热耗量。如果以厚度为10m的稠油层为例，当净毛比分别为1、0.8、0.6、0.4时，净毛比的数值越大，稠油层当中的热损耗量越小，反之，热损耗量越大。由此可以看出，当稠油层当中的净毛比在0.4以下时，则不适宜采用蒸汽吞吐技术，究其原因是热损耗过大，油汽比降低，这就会给石油开采企业造成巨大的经济损失。

1.3 稠油粘度的影响因素

稠油粘度与蒸汽吞吐效果也存在密切关系，下面分别选取1000、10000、40000、80000mPa•s粘度的稠油层，对蒸汽吞吐技术的应用效果进行分析，如图1所示。

图1：1000、10000、40000、80000粘度的稠油层应用蒸汽吞技术的产油速率

    从图1可以看出，在稠油层各项参数一致的情况下，油层粘度越小，蒸汽吞吐效果越好，油层粘度越大，蒸汽吞吐效果越差。当油层粘度超过80000mPa•s以上时，稠油的总产量也会大幅下降。而产生这一问题的主要原因是由于油层粘度与温度成反比关系，如果蒸汽的加热半径不变，那么，稠油层粘度越小，泄油半径也就越大，这时，供油量也随之增大，如果加热温度达到极限值，那么抽油机的出油量也会降到最低水平[1]。

2 稠油油藏蒸汽吞吐的采油机理

顾名思义，蒸汽吞吐实际上是蒸汽与原油连续不间断的完成“吞”与“吐”的过程，在对稠油层进行开发时，现场作业人员会向井内注入高温高压高湿的饱和蒸汽，在蒸汽的作用下，稠油层当中的原油粘度大幅下降，这将有利于原油的后续采收任务的展开，而这一过程是吞蒸汽与吐原油的过程。比如在向油井注入蒸汽时，一般情况下，每米油层的蒸汽注入量介于70-120t之间，为了破坏稠油层，蒸汽的注入速度与注入压力需要始终保持在标准范围内，这一工序结束之后，需要焖井5天以上，然后，再对稠油进行开采作业，在开采初期，地层压力较高，这时，油井能够自动完成喷油任务，而随着地层压力的下降，作业人员需要借助于抽油机等设备来开采稠油，该技术的主要工作机理如下：

2.1 加热与释放弹性能量

温度越高，稠油流动性越好，如果运用蒸汽吞吐技术来开发稠油，应当借助于大量的热量，才能使稠油吞吐效果朋友达到最佳。在热对流与热传导的共同作用下，稠油粘度将出现断崖式下降，甚至会从原来的几万毫帕下降到几毫帕每秒，这时，原油的流动系数也会大幅增长。另外，在原油开发过程中，有的区域的油层压力较高，随着压力的升高，稠油层内部弹性模量也被充分的释放出来，这就使稠油开发效率实现了历史性跨越。现场开采实验数据表明，当稠油层温度达到200℃时，自身的体积较原来膨胀10%左右，在体积增大以后，更多的溶解性气体会大量析出，因此，气驱效果也表现的尤为明显。

2.2 重力与蒸汽膨胀的驱动作用

稠油油藏在采用蒸汽吞吐技术时，除了受到稠油层自身压力的影响外，还会受到重力驱动作用，而使加热厚的稠油向井底流动。需要注意的是，在这一过程中，上覆地层会对下一层稠油层施加压力，这时，这种压力作用与重力驱动形成双向驱动力，这就加快了稠油层油藏的流动速度。另外，现场作业人员在向稠油层注入蒸汽时，油井底部的压力差会慢慢变大，随着蒸汽体积的不断增加，在高温高压下凝结的热水便很容易出现闪蒸现象，蒸汽量越高，驱油效果也越好

[2]。

2.3 改善相渗透率与预热作用的驱动

多数稠油层都处于非均质状态，在运用蒸汽吞吐技术时，首先需要向油井内注入大量的湿性蒸汽，当蒸汽与稠油层接触以后，油层温度急剧上升，在这种高温状态下，稠油层的相渗透率也会发生变化，即油层的亲油性特征逐步向亲水性转变，与此同时，一些低渗透渗流的孔道当中所存储的原油便在亲水性特征的作用下被逐步替换出来，在这种情况下，稠油的流动性也得到有效改善。另外，蒸汽吞吐技术的应用过程是一个连续不间断的过程，即需要多个相同的循环周期，才能收到良好的驱油效果，而在每一个周期即将结束时，油层当中会出现剩余的热量，这些热量可以在下一个驱油周期当中作为预热源，来增加稠油层温度，这种依靠于残余热量进行预热的方法也给稠油开采效率的提升创造了先决条件。

结语：

通过对蒸汽吞吐技术采油机理的分析可以看出，在经过技术优化以后，不仅可以提高稠油的采收率，并且，也能够给石油开采企业带来可观的经济收益。因此，石油开采企业在熟练掌握蒸汽吞吐技术的采油机理的同时，应当不断实施技术创新，并积极借鉴一些成功的开采经验，进而使稠油油藏的开发与开采达到最佳效果。

参考文献：

[1]邢川衡,斯园园,张利健.当前我国稠油开发技术的剖析研究[J].内江科技,2023,44(09):68-69.

[2]濮文华,胡庭尘,魏琦等.稠油开采方式对原油采收率和原油性质的影响[J].石化技术,2023,30(08):4-6.