热_化学驱提高稠油采收率研究现状及进展.

热 /化学驱提高稠油采收率研究现状及进展

李锦超 1, 郑玉飞 2, 葛际江 2, 张贵才

2

(1．中海油能源发展采油技术服务分公司 , 天津 300452; 2．中国石油大

学 (华东石油工程学院 , 青岛 266555

[摘

要 ]对稠油热 /化学驱的研究现状及进展进行了综述。详细论述了各种开采技术的机

理和特点 , 认为热 /有机碱 /表面活性剂复合驱与稠油井下改质技术是稠油开采的主要发展趋势。

[关键词 ]稠油

热 /化学驱

提高采收率

趋势

收稿日期 :2011－08－30。

作者简介 :李锦超 , 助理工程师 , 硕士 , 主要从事提高采收率与采油化学研究与开发工作。

稠油在世界油气资源中占很大的比重。据数

据统计 , 世界稠油和天然沥青的储量约为1000? 108t 。我国稠油资源丰富 , 主要分布在胜利油田和辽河油田等

[1]

。目前开采稠油的主要方法为

蒸汽驱和蒸汽吞吐。在蒸汽开采方法中 , 由于稠油的密度和黏度与蒸汽相差很大 , 蒸汽重力超覆和汽窜现象严重 , 导致波及面积降低 ; 另一方面 , 由于岩石 /原油 /水体系界面性质的影响 , 岩石表面的原油也不能完全剥离 , 降低了原油的最终采

收率 [2]

。为解决上述问题 , 热 /化学驱驱油技术得到了发展。本文综述了几种具有代表性的热 /化学驱技术。 1

热 /碱复合驱技术

碱驱的概念是欧美国家学者提出的。热 /碱

复合驱机理较复杂 , 目前世界上较公认的提高采收率机理是 :碱的存在可有效增加蒸汽的重力 , 降低水油流度比 , 蒸汽窜流和超覆时间推迟 ; 原油中石油酸可与碱发生化学作用 , 生成了具有降低油水界面张力

的表面活性剂 , 且表面活性剂还可改变岩石润湿性。

热 /碱复合驱经济消耗较低 , 现场施工简单。 Mbaba 等 [3]报道了蒸汽 /碱复合驱在俄罗斯中途岛油田进行的现场试验 , 除个别试验井没有效果外 , 大部分试验井提高了原油产量。 Shedid 等 [4]

进行了钠碱 /蒸汽驱实验研究 , 降低了储层较低部位的残余油饱和度。结果表明 , 此方法能使稠油黏度降低 , 流动能力增加 , 有效地提高了稠油采收率。较低浓度的碱和蒸汽复配也可得到较好的效

果。张现德 [5]

以无机碱做为蒸汽添加剂进行了室内研究 , 采收率提高幅度大于10%。齐齐哈尔

油田 [6]

4口井用黑液驱油剂做为蒸汽吞吐添加剂进行现场试验 , 两口井半年增产原油近 400t 。

虽然热 /碱复合驱效果较好 , 但也存在一些问

题 :由于碱的注入 , 造成地层伤害 , 井筒和管线结垢严重 , 产出液破乳较难 ; 高温下碱消耗大 , 降低了经济效益 ; 热 /碱复合驱机理复杂 , 现场试验成功率低。因此 , 此技术未得到有效的现场推广。随着科学技术的发展和环保要求的提高 , 低碱、有机碱、甚至无碱的驱油体系将成为未来开采稠油的有效方法。 2

热 /聚合物复合驱技术

热 /聚合物稠油开采技术是为提高稠油采收

率而发展的一种稠油开采接替技术。由于蒸汽采油后还有大量稠油不能采出 , 此技术可用于热力驱后的稠油油藏。其机理是聚合物分子可封堵大孔喉 , 改善注入蒸汽效果 , 调整吸汽剖面 , 提高稠油采收率。

Cook 等 [7]开发出一种适用于高温油藏且成本较低的聚合物 /表面活性剂体系 , 在日落岛油田进行了矿场试验 , 结果表明 , 蒸汽窜流和超覆现象得到了有效改善 , 经济效益提高 , 采收率提高幅度明显。俄罗斯某油田也将热 /聚合物驱技术进行了部分井的矿场试验 ,

7年内年增产原油1? 105t , 比单一聚合物驱生产成本降低了 1/3[8]

。中国石油大学

[9]

在 1997年首次用计算机对此技术进行了数值模拟 , 结果表明 , 热 /聚合物驱可应用于热驱后的油藏 , 有效提高采收率。 21世纪初期 ,

辽河油田 [10]

利用聚合物 /表面活性剂复合驱油剂作为蒸汽吞吐添加剂取得了很好效果 , 因为聚合物的存在提高了泡沫体系的稳定性 , 改善了蒸汽

2

2精细石油化工进展

ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALS

第 12卷第 12期

吸入剖面。

3热 /表面活性剂复合驱技术

热 /表面活性剂复合驱机理综合了稠油热采和表面活性剂驱采油技术的机理。主要优点有 :降低原油黏度 , 提高其流动性 ; 降低岩石 /油 /水间的界面张力 , 增加毛细管系数 , 降低残余油饱和度 ; 生成的水包油型乳状液可携带、捕集、聚结剩余油滴 ; 提高岩石水湿程度 , 降低水相相对渗透率和提高油相相对渗透率 ; 乳状液内相颗粒可封堵大孔喉 , 降低高渗透层绝对渗透率 , 储层的非均质性得到很好改善 , 提高了稠油采收率 [11]。热 /表面活性剂复合驱中因为表面活性剂的存在 , 可降低油水界面张力 , 稠油乳化降黏可提高洗油效率。但要求表面活性剂具有 :高温下稳泡效果好 , 岩石表面吸附量较小 , 与地层流体配伍性较好 , 有效降低蒸汽流度。

目前热采使用的主要是阴离子型表面活性剂 , 其中磺酸盐型最多。以较长碳链的重烷基苯等为原料 , 通过一系列化学反应过程 , 可合成出具有新型结构和性能的耐高温表面活性剂 [12]。

4热 /泡沫复合驱技术

1982年 , 国外将蒸汽 /泡沫复合驱技术进行了现场试验。泡沫体系通过岩石孔喉处产生贾敏效应 , 改善复合驱波及体积 , 提高原油采收率。蒸汽 /泡沫复合驱技术稠油开采初期和稠油热力驱后均可使用 , 其增产效果很好。壳牌公司 [13]在加州 Kern River 油田进行了此技术矿场试验。 15个月原油产量增加了 4000t 。

羊争鸣等 [14－15]利用数模和物模对蒸汽 /泡沫复合驱进行了研究 , 结果表明 , 此技术可使蒸汽超覆现象大大降低 , 大量蒸汽窜流通道可有效堵塞 , 增加了蒸汽波及系数 , 提高了原油采收率。胜利油田 [16]利用一种高温泡沫体系 WAY 进行了矿场试验 , 结果证明 , 泡沫体系可有效改进蒸汽窜流通道 , 改善了蒸汽吞吐稠油油藏的开发效果。

5水热催化裂解技术

在蒸汽驱过程中 , 水和热的综合作用使原油发生物理变化的同时也发生化学反应。地层原油在水蒸汽作用下发生的水煤气转换等一系列反应称为水热裂解反应 [17]。此技术可改善稠油热采效果 , 因为水热裂解过程中会产生一定量的可改善地层原油质量和黏度的轻质组分。5．1水热裂解反应机理

20世纪 90年代美国学者提出 , 水热裂解反应中稠油重质组分中的有机硫成分起到关键作用。总化学反应过程反应式为

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