提高稠油采收率的主要方法和机理

提高稠油采收率的主要方法和机理
摘要：本文探讨了注蒸气热采技术的主要方法，蒸气吞吐采油和蒸汽驱。

分别对两种采油方法的采油机理和采油技术进行论述，并对两项技术存在的问题及解决办法进行探讨。

关键词：稠油采收率原理采油技术
稠油自20世纪50年代开始工业化生产，在短短的40多年时间里，稠油开采发展很快。

就目前稠油开采技术而言，稠油油藏开采可分为热采和冷采两类。

其中主要以蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层、化学降粘等方法为主，同时也开展了许多新的技术。

一、注蒸汽热采技术
1、蒸汽吞吐采油机理
蒸汽吞吐技术机理主要是加热近井地带原油，使之粘度降低，当生产压力下降时，为地层束缚水和蒸汽的闪蒸提供气体驱动力。

2、蒸汽吞吐采油技术工艺
蒸汽吞吐的工艺过程是先向油井注入一定量的蒸气，关井一段时间，待蒸汽的热能向油层扩散后，再开井生产，即在同一口井进行注入蒸汽、关井浸泡（闷井）及开井生产3个阶段，蒸汽吞吐工艺描述如图1。

注入蒸汽的量以及闷井的时间是根据井深、油层性质、原油粘度、井筒热损失等条件预先设计好的。

图1 蒸汽吞吐工艺
通常注入蒸汽的数量按水当量计算，注入蒸汽的干度要高，井底蒸汽干度要求达到50以上；注入压力及速度以不超过油藏破裂压力为上限。

3、蒸汽吞吐采油技术存在问题及解决办法
由于蒸汽吞吐见效快，容易控制，工作灵活，因而得到了快速发展。

但一般经过几个周期的连续吞吐，含水饱和度的增加使油水比上升，吞吐效果将逐渐变差。

目前蒸汽吞吐技术存在的问题及解决的办法有：
（1）热采完井及防砂技术
热采完井方面主要存在的问题是套管变形。

针对出砂这一问题，通常采用的
方法是利用绕丝管砾石充填防砂，但这种方法对细粉砂效果差，多次吞吐后易失败。

（2）注汽井筒隔热技术
针对注汽过程中热量损失问题，研究应用了隔热技术，如使用超级隔热油管、绝热同心连续油管、隔热接箍、环空密封、喷涂防辐射层。

（3）注汽监控系统
在注汽过程中，需要监测和控制蒸汽参数，以提高注汽的应用效果。

为此，可应用地面水蒸汽流量、干度测量技术，地面水蒸汽分配与调节技术，井下压力、温度、流量、干度等注汽参数检测技术等。

二、蒸汽驱
1、蒸汽驱采油机理
蒸汽驱技术机理主要是降低稠油粘度，提高原油流度。

蒸汽相不仅由水蒸汽组成，同时也含烃蒸汽。

烃蒸汽与水蒸气一起凝结，驱替并稀释前缘原油，从而留下较少或较重的残余油。

2、蒸汽驱采油技术工艺
常规的蒸汽驱工艺过程是指从一口井注入蒸汽，然后从另一口井开采原油的方法，也就是注汽井持续注汽而从相邻的生产井采油。

与蒸汽吞吐相比，蒸汽驱油需要经过较长时间的注入才能见到效果，费用大、回收时间长。

3、注蒸汽热采技术存在问题及解决办法
3.1热采开发后期存在主要问题
热采开发后期存在的主要问题是：采出程度高，注采比低，地层压力低，汽窜、出砂、边水水淹严重，产量递减块，稳产难度大。

在所有问题中，汽窜是制约热采吞吐采收率的关键因素。

汽窜导致蒸汽的波及体积急剧减小，严重地影响了注入蒸汽的热效率，形成注汽、采水的恶性循环。

3.2改善汽窜现象的方法
改善汽窜现象的方法：
（1）组合式吞吐技术
组合式蒸汽吞吐是指在蒸汽吞吐开发单元中，多口井按优化设计的排列组合
进行有序的蒸汽吞吐采油，达到改善开发效果的方式。

组合式吞吐技术可以有效抑制和利用汽窜，提高蒸汽热能利用率，改善油层动用状况，使油井的周期产油量和油汽比均得到提高，它是改善蒸汽吞吐超稠油油藏开发效果，提高吞吐阶段采收率的有效途径。

①井对同注同采方式
这种吞吐方式是针对汽窜方向单一，主要集中在两口井之间，通过对两口井实施同时注汽、同时采油，达到抑制汽窜影响，提高油井生产效率，提高油井生产效果的简单组合式吞吐方式。

主要适应于超稠油油藏开发早期，汽窜仅在分散区域井或高周期的边部区域发生。

②多井整体吞吐方式
多井整体吞吐方式是将射孔层位相互对应，汽窜发生相对频繁的多口油井作为一个整体单元，集中注汽、集中生产，以满足抑制汽窜、提高动用效果的一种方法。

主要适用于超稠油开发的中后期，此时汽窜较为严重且相对明显的区域。

③水平井井组同注同采方式
水平井井组同注同采方式是针对超稠油直井向水平井开发过程中，与周围直井相互影响较严重，将水平井与射孔层位相互对应汽窜发生相对频繁的多口直井，作为一个整体单元，同时注汽、同时生产，以满足抑制汽窜、提高动用效果的一种方法。

主要适用于超稠油水平井与周围直井汽窜较为严重且具有相对明显区域性的区域。

④少注多采
少注多采方式是在多井整体吞吐的基础上，对射孔层位相互对应，汽窜发生相对频繁的多口油井作为一个整体单元，优选部分井集中注汽、实现单元整体采油，以满足抑制汽窜、利用汽窜，提高动用效果的一种方法。

主要适用于超稠油开发后期，汽窜非常严重的区域。

⑤一注多采方式
一注多采是针对于开发层位、吞吐周期、采出程度相同或相近的井组，特别是汽窜相对严重，整体吞吐效果差的井组，采用中心井大注汽量注汽，周边同层位邻井利用已形成的汽窜通道来引窜加热油层，增加油层平面动用程度。

其适用范围主要是在井组中心井汽窜严重且多方向汽窜，射孔位置最好略高于周围井（3～5m）。

（2）组合式蒸汽吞吐现场实施过程中注意的问题：
①组合区域内油井应达到周期相当、层位相同、吞吐时间相近。

组合式吞吐
区域内油井由于在周期生产时间上要求几乎相当，而根据超稠油周期生产规律分析，不同周期的周期生产时间差别较大。

因此，为了保证区域内油井运行的同步，要求区域内油井的周期尽量相当；而要求其达到抑制汽窜、提高动用的目的，就必须要求油井的生产层位相同；在上述两个条件满足后，要达到运行时间上的相近，还必须在实施前，对注汽时间进行调整。

因此要实施组合式吞吐，必须满足周期相当，层位相同、吞吐时间相近三个基本条件。

②要充分考虑对组合区域外的影响。

在实施组合式吞吐的过程中，随着周期的增加，采出程度的提高，区域的边界也逐渐模糊，这样，组合式吞吐区域对区域外的影响也在加大，因此，在实施时要充分考虑对区域外部的影响，让其影响在可接受的范围内。

③在实施组合时，井数控制要灵活、时间可相对拉长。

在实施组合式吞吐的过程中，区域内井数可根据实际情况进行增减或调整，同时一个大的井组可适当延长运行时间，在短时间内分阶段实施，同时对注汽井的顺序进行必要调整。

④注汽强度可适当下降。

在实施组合式吞吐的过程中，由于在短时间内对一个区域进行集中注汽，使这个区域的能量补充幅度较大，如果继续按照正常的注汽量增幅增加注汽量，可能会导致热能交换慢，使焖井时间延长，油井开井温度高，在影响生产效率的同时，浪费了蒸汽热量，因此，在注汽强度设计时，进行适当的下降调整是必要的。

三、结论
1、组合式吞吐技术可有效的抑制和利用汽窜，是大孔、高渗超稠油油藏有效改善开发效果的技术。

2、实施组合式吞吐技术，有利于建立整体温场，提高蒸汽热利用率，节约注汽量。

3、实施组合式吞吐技术，可有效减缓超稠油高周期递减。