稠油開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向初步探討

孟鑫

摘 要：研究結(jié)果表明，蒸汽吞吐仍然是中國(guó)稠油開(kāi)采的主要方式，但大部分油田已經(jīng)進(jìn)入到蒸汽吞吐開(kāi)采的末期，開(kāi)采效率低，目前成熟接替技術(shù)（蒸汽驅(qū)、SAGD和火燒油層）的適用油藏范圍有限，急需研發(fā)新的接替技術(shù);中深層稠油開(kāi)發(fā)技術(shù)系列較為成熟，但針對(duì)深層、超深層和復(fù)雜類型（如裂縫/溶洞性）稠油油藏的提高采收率技術(shù)尚不成熟，加強(qiáng)井下產(chǎn)生蒸汽、溶劑輔助、原位改質(zhì)和氣化等前沿技術(shù)的研究更具現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：稠油開(kāi)采技術(shù);現(xiàn)狀;發(fā)展方向

1稠油資源、特點(diǎn)和開(kāi)采規(guī)模

國(guó)際上通常將油藏溫度下原油黏度超過(guò)100mPa·s、密度超過(guò)934kg/m3的原油歸類為稠油，而黏度超過(guò)10000mPa·s、密度超過(guò)934kg/m3的原油稱為瀝青。在加拿大，將油藏溫度下原油黏度超過(guò)10000mPa·s的原油也稱為油砂。目前，世界發(fā)現(xiàn)的原油資源量約為1.4×1012～2.0×1012t，其中，超過(guò)2/3為稠油和瀝青。稠油資源比較豐富的國(guó)家包括委內(nèi)瑞拉、加拿大、蘇聯(lián)、墨西哥、美國(guó)、中國(guó)和巴西等，其中，委內(nèi)瑞拉和加拿大的稠油儲(chǔ)量占世界稠油總量的40%以上。目前，世界稠油和瀝青年產(chǎn)量超過(guò)3.0×108t/a，加拿大是目前稠油產(chǎn)量最高的國(guó)家，年產(chǎn)油約為1.2×108t/a，其次分別為委內(nèi)瑞拉、墨西哥、美國(guó)、中國(guó)和印度尼西亞等。由于稠油的開(kāi)采成本相對(duì)較高，總體儲(chǔ)量動(dòng)用程度較低，可采儲(chǔ)量受國(guó)際油價(jià)和開(kāi)采技術(shù)影響較大。

中國(guó)稠油資源量超過(guò)200×108t，分布于12個(gè)沉積盆地的70多個(gè)油田，目前，投入商業(yè)開(kāi)發(fā)的石油地質(zhì)儲(chǔ)量約為14×108t。陸上稠油油藏多數(shù)為中新生代的陸相沉積，少量為古生代的海相沉積。稠油油藏類型多，地質(zhì)條件復(fù)雜，以多層互層狀組合為主，約有1/3的儲(chǔ)量為厚層塊狀油藏。儲(chǔ)集層以碎屑巖為主，具有高孔、高滲和膠結(jié)疏松的特征。儲(chǔ)集層一般埋深小于2000m，其中，埋深大于800m的稠油儲(chǔ)量約占已探明儲(chǔ)量的80%，約有50%油藏的埋深為1300～1700m。近年來(lái)，在吐哈盆地發(fā)現(xiàn)的稠油油藏埋深達(dá)2700～3200m，而在塔里木油田發(fā)現(xiàn)了埋深達(dá)5000～7000m的超稠油油藏。

2商業(yè)化開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用

2.1蒸汽吞吐技術(shù)

蒸汽吞吐是目前應(yīng)用范圍最廣的稠油開(kāi)采方式，在加拿大冷湖地區(qū)，由CNRL和ImperialOil操作的2個(gè)相鄰的商業(yè)化蒸汽吞吐開(kāi)采油田，是目前世界上生產(chǎn)規(guī)模最大的蒸汽吞吐油田。2個(gè)油田的生產(chǎn)井總數(shù)超過(guò)4500口，年產(chǎn)量超過(guò)1400×104t/a，油汽比為0.25～0.40，平均油汽比約為0.29。2個(gè)油田主要以長(zhǎng)水平井和定向井開(kāi)采為主，并以超過(guò)地層破裂壓力注汽的方式，成功開(kāi)采了Clearwater地層油藏溫度下原油黏度約100000mPa·s的稠油油藏。這2個(gè)油田20世紀(jì)80年代中期實(shí)施蒸汽吞吐開(kāi)采以來(lái)，已經(jīng)進(jìn)入蒸汽吞吐后期，預(yù)計(jì)蒸汽吞吐采收率可達(dá)20%～30%。為提高該油田的最終采收率，通過(guò)大量的室內(nèi)研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，提出了在蒸汽中加輕質(zhì)油的技術(shù)———LASER（LiquidAdditiontoSteamforEnhancingRecovery）和小井距蒸汽吞吐技術(shù)。LASER技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到超過(guò)250個(gè)井組，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)證明，在蒸汽中加入5%～6%體積濃度的輕質(zhì)油，預(yù)計(jì)提高產(chǎn)油量和油汽比20%～40%，提高采收率10%以上。

2.2蒸汽驅(qū)技術(shù)

相對(duì)于采用單井實(shí)現(xiàn)注采的蒸汽吞吐技術(shù)，蒸汽驅(qū)技術(shù)是一種采用完整注采井網(wǎng)的驅(qū)替技術(shù)，具有采收率高的特點(diǎn)。世界上主要的商業(yè)化蒸汽驅(qū)項(xiàng)目主要集中在印度尼西亞的Duri油田、美國(guó)加州的SanJoaquinValley油田、委內(nèi)瑞拉的Orinoco重油帶等。加拿大的Lloydminster地區(qū)也有幾個(gè)較小的蒸汽驅(qū)項(xiàng)目，包括目前還在運(yùn)行的PikesPeak和Tangleflags油田。其中，位于美國(guó)SanJoaquinValley油田的KernRiver項(xiàng)目為生產(chǎn)歷史最長(zhǎng)的蒸汽驅(qū)項(xiàng)目，始于20世紀(jì)60年代，80至90年代的高峰產(chǎn)油量超過(guò)16000m3/d，截至2007年，蒸汽驅(qū)累計(jì)生產(chǎn)稠油達(dá)到3.2×108m3。另一個(gè)累計(jì)生產(chǎn)稠油超過(guò)3.2×108m3的熱采油田為印度尼西亞的Duri油田，為世界上最大的蒸汽驅(qū)項(xiàng)目，目前生產(chǎn)井為6300口，1250個(gè)反七點(diǎn)井組，總面積達(dá)5km2，日產(chǎn)油為11600m3/d。該項(xiàng)目在20世紀(jì)90年代中期的產(chǎn)油量高達(dá)47700m3/d，油汽比約為0.25。埋藏淺、壓力低、原油黏度低是該蒸汽驅(qū)油田的主要特點(diǎn)，這也是國(guó)外成功蒸汽驅(qū)的共同特點(diǎn)。

2.3SAGD技術(shù)

Butler在20世紀(jì)70年代末提出的蒸汽輔助重力泄油技術(shù)，經(jīng)過(guò)20多年的室內(nèi)研究和現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)試驗(yàn)后，于90年代末期開(kāi)始正式進(jìn)入商業(yè)化推廣。目前已經(jīng)成為開(kāi)發(fā)稠油，特別是開(kāi)發(fā)淺層超稠油最有效的技術(shù)。加拿大是目前世界上應(yīng)用SAGD開(kāi)采規(guī)模最大的國(guó)家，年產(chǎn)油量超過(guò)6000×104t/a。中國(guó)在20世紀(jì)90年代末開(kāi)展SAGD技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，商業(yè)化應(yīng)用SAGD技術(shù)開(kāi)始于2008年以后。雖然起步較晚，但開(kāi)采規(guī)模上升速度快，目前年產(chǎn)油量超過(guò)200×104t/a。SAGD技術(shù)在俄羅斯和委內(nèi)瑞拉的稠油油藏也開(kāi)展了油田試驗(yàn)和工業(yè)化推廣。

2.4火燒油層技術(shù)

火燒油層又稱為火驅(qū)，通過(guò)向油層連續(xù)注入空氣或氧氣，與地層原油發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生熱量，并將加熱原油驅(qū)替至生產(chǎn)井。燃燒帶溫度可以達(dá)到300～600℃，在該溫度下，原油裂解，產(chǎn)生的輕質(zhì)組分從生產(chǎn)井采出，而剩余的焦炭部分作為燃料，維持油層穩(wěn)定的燃燒過(guò)程。相對(duì)于地面注蒸汽過(guò)程，由于火驅(qū)開(kāi)采是在地層中產(chǎn)生熱量，因而熱效率高。世界開(kāi)展火燒油層的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模在20世紀(jì)80至90年代達(dá)到高峰，1992年高峰期的火燒油層產(chǎn)量達(dá)到5100m3/d，而2004年下降到2400m3/d。國(guó)外火燒油層項(xiàng)目越來(lái)越少，目前僅有4個(gè)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目，包括羅馬尼亞的SuplacudeBarcau、印度的Balol和Santhal以及美國(guó)的Bellevue項(xiàng)目。其中，羅馬尼亞的SuplacudeBarcau火驅(qū)項(xiàng)目是目前世界上運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的項(xiàng)目，接近60a。4個(gè)火驅(qū)項(xiàng)目具有含油飽和度高（大于70%）、原油黏度低（小于2000mPa·s）的特點(diǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)稠油資源豐富，在目前的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件下，投入開(kāi)發(fā)的稠油儲(chǔ)量較低。蒸汽吞吐仍然是中國(guó)稠油的最主要開(kāi)采方式，SAGD技術(shù)在淺層和中深層超稠油油藏中的應(yīng)用規(guī)模上升較快。SAGD、蒸汽驅(qū)和火燒油層技術(shù)作為蒸汽吞吐后期提高采收率的接替技術(shù)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化推廣應(yīng)用，但在目前的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件下，能實(shí)現(xiàn)成熟開(kāi)采技術(shù)接替的蒸汽吞吐后油藏范圍較小，急需研發(fā)新的接替技術(shù)。

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