特超稠油开发技术研究

特超稠油开发技术研究

摘要：特超稠油有着极高的黏度，开发难度较大。本文对目前国内外特超稠油的开采技术进行了归纳总结，对特超稠油的开采问题进行了简单讨论。

关键词：特超稠油开发

特超稠油是有着巨大开采潜力的能源来源，对其进行开采利用有着十分重要的战略意义，近些年来逐渐成为了石油工作者的研究重点。特超稠油的主要特点是其中含有非常高的胶质沥青质，有着极高的黏度，开发的难度非常大。目前主要采用的方法有：热力采油、出砂冷采、溶剂法、化学法、物理法和微生物法等[1]。

一、特超稠油开发技术现状

1.水平井蒸汽辅助重力泄油

这种技术在上个世纪八十年代发展起来，在加拿大、美国等地得到了广泛的应用实践，经济效益比较理想。这种方法主要利用流体热对流和热传导相结合的方式，利用蒸汽作为加热介质，利用原油和冷凝水的重力作用进行开采。水平井蒸汽辅助重力泄油有两种方式，一种是在靠近油层底部钻一对水平井，另一种方式是在其正上方钻垂直井，在上面注入井注入蒸汽向上及侧面形成饱和蒸气室，蒸汽冷凝加热油层，加热后油黏度下降，重力作用下进入生产井。

2.出砂冷采技术

这种技术同样在上个世纪的80年代开始逐渐发展成熟。出砂冷采技术的主要应用大量出砂形成蚯蚓洞网络、稳定泡沫油流机理、上覆地层压实驱动和远距离边底水作用。目前这种技术的发展已经比较成熟，从摸索实验阶段逐渐转入到工业化的应用推广中，在加拿大等国家已经普遍应用，获得了良好的经济效益。出砂冷采技术的特点在于基础建设投资较少，见效快、产能高、风险小，国外矿场的生产经验证明，稠油携砂冷采日产量能够达到10-40t/d，单位原油冷采成本低于蒸汽吞吐等方式。但是这种方法是一种利用天然能量的衰竭式开采，效率不高，并且相关的携砂冷采接替技术还不成熟，限制了这种方法的广泛推广应用。

3.水平井注气体溶剂萃取技术

薄油层、粘土矿物容易发生变化的油层和底水油藏等方法利用注蒸汽方法的效果不理想，需要一些成本更低的方法进行开采。水平井注气体溶剂萃取技术能够有效解决这些形式的油层的开采问题。水平井注气体溶剂萃取技术是蒸汽辅助重力泄油方法的发展和改进，在这种方法中注入的不再是蒸汽，而是烃类气体，包括乙烷、丙烷、丁烷等，可以是其中一种，也可以是混合种类。注入气体在地层温度和压力作用下处于临界状态，油和沥青被气体溶剂溶解，成分较轻的成分

为抽离，形成的稀释液流动性优于特超稠油，采出后的稀释液能够通过加热重新释放出烃类气体，实现循环利用[2]。这种方法使用的气体溶剂仅溶于油，不溶于水，容积利用率较高并且效果良好，有着较强的环境适应能力。这种方法能够在常温下进行，设备简单、便宜，并且处理设备费用较少，一些矿井使用0.1t 烃类气体溶剂能够生产1t油。

4.重力辅助火烧油层技术

这种技术在油层上垂直打井，注入空气，油层下部布置水平井采油，燃烧带从上向下发展，加热下的原油重力作用下流向生产井。距离注气井一定距离上要设置专门的产气井排除燃烧的气体，分析原油和燃烧带，控制好火烧前缘，提高火烧波及系数。采用火烧油层技术能够充分利用火烧油层技术较高的能量效率和水平井的高速采油能力和重力泄油的高采收率，三者有机结合起来，有效消除和减缓了平面直井间火驱中存在的燃烧维持困难、效率低、氧气突破过早、严重出砂、腐蚀和结垢等问题。生产实践证明这种方法能够在注蒸汽采收率25%的基础上再增加40%。

5.水平裂缝辅助蒸汽驱技术

这种方法利用水力压力在油层下部合理位置形成可控水平裂缝，解决超稠油油藏注气困难，注井间形成有效的弱热连通困难问题，最终实现有效的汽驱开发。由于热通带在油层下部的合理位置形成，能够有效利用蒸汽超覆作用加热油层，进一步提高蒸汽热利用率，提高采油效率。

二、特超稠油及深层稠油完井技术

1.套管管材选择

深层稠油超临界压力注气时蒸汽压力、温度等比亚临界和饱和蒸汽高，套管将承受更大的热应力。实际注气过程中套管升温后在轴向、径向和环向均有可能存在热应力。进行设计时要对套管中的内压力、外挤力、轴向载荷和高温作用下的三轴热应力。

2.注气完井耐高温固井水泥选择

深层稠油高压力作用下，注气热采悬要承受比普通井更高的热应力，对固井水泥的性能要求更高。水泥质量和水泥熟料的化学组成之间有着直接的关系，水泥中C2S含量越高水泥的耐高温性能越好。选择水泥之前需要对水泥进行化学分析，选择耐高温的水泥掺合料。在150℃以内，热采井水泥中不掺加石英粉时的强度较高，超过150℃之后控制石英粉含量在30%时水泥石的强度最高，实际施工中要结合矿井中水泥承受的公民工作温度选择石英粉的掺量。

3套管程序设计

稠油注气井深、压力大，井筒热损较大，在直井中隔热油管最大极限下深为1740m，隔热油管实际最大深度为1400m。为了实现深层稠油井的全井筒隔热，采用分段注气工艺管柱，把注气工艺管柱分成两部分，下段先下井，采用悬挂封隔器悬挂在井壁上，上段注气工艺管柱通过密封和下段注气工艺管柱连接，实现深层稠油井的全井筒隔热。

4.防沙工艺技术

在地层中造出裂缝，支撑剂在裂缝前端脱砂沉降，控制裂缝长度不再继续增加，增加裂缝内压力，增加裂缝宽度，增加原油渗透面积，降低生产压差和原油流动阻力，稳定了地层砂。对地层进行压裂防砂的改造之后，在必和盈利作用下支撑带高浓度砂体能够形成更稳固的六面体结构，抵挡底层细沙进入井眼。支撑带石英砂砾石等会形成具有多级分选过滤的人工井壁，能够有效的挡砂、滤砂[3]。

5.注气和端部脱砂压裂技术

利用分段注气工艺和高真空管隔热油管能够有效减少井筒热损失在7%左右，满足深层稠油注气热采要求。

在储层中造出短宽裂缝。把裂缝周围地层砂和稠油推到周围，在裂缝中填充新的支撑剂，形成一条几毫米宽，几十米长的良好注气通道。超稠油油层压裂不能使用常规压裂方法，可以采用端部脱砂压裂技术，形成短宽裂缝，提高裂缝导流能力，提供良好的注气通道，减少镶嵌造成的负面效应。端部脱砂压裂技术是在水力压裂施工的基础上在泵注携砂液时控制缝内砂浆，使支撑剂能够脱除周边，形成周边支撑剂桥堵，控制裂缝长度方向的扩展，之后泵入高砂增加裂缝中液量，缝内压力增加，裂缝宽度在压力作用下迅速扩大。

实施端部脱砂压裂技术时候，端部脱砂压裂中压裂液前置液轻度交联携砂液的交联强度要适当加强，保证施工过程携砂液的冻胶状态。端部脱砂压裂泵注排量要低于常规压裂，减缓裂缝的延伸速率和程度，同时采用低于常规压裂的泵注排量，控制缝高，便于周边脱砂。

端部脱砂压裂前置液用量低于常规压裂，能够使砂浆前缘能够在停泵一段时间提前到达裂缝周边，实现周边脱砂，这种方法的砂比要高于常规压裂，端部脱砂压裂砂比设计有两个阶段，造缝端脱砂时采用低砂比携砂液，裂缝扩宽填充时则需要采用高砂比携带液，缝内填砂质量浓度增大，提高了裂缝的支撑效率。

结束语：

水平井蒸汽辅助重力泄油、出砂冷采技术、水平井注气体溶剂萃取技术和重力辅助火烧油层技术等是目前比较主流的特超稠油开采技术，其中出砂冷采和蒸汽辅助重力泄油技术已经进入了工业化生产的阶段，得到了很好的应用效果，而深层稠油完井技术中采用了端部脱砂压裂技术，提高了注气的效率。