【稠油开采工艺进展】 稠油开采技术

　　摘要： 在过去60多年里，稠油开采工艺逐步完善，国内外关于不同的井网设计、操作条件和采油工艺的专利文献十分丰富。其中蒸汽吞吐和蒸汽辅助重力泄油自提出已有30多年的历史，目前尚有一些新的技术正在研究和评价当中。文章系统的介绍了采用不同驱动剂使稠油流动及其相关的开采工艺。通过分析，得到了稠油开采技术的演变，以及获得经济采收率的技术特点。结果揭示了稠油开采工艺从酝酿到提出，再到实现的一些特点，为国内稠油开采提供了依据。
　　Abstract: Over the past 60 years, recovery methods for heavy oil reservoirs have evolved and the patent literature is rich with different well designs, operating conditions, and recovery mechanisms. Cyclic steam stimulation and steam-assisted gravity drainage are now three decades old since invention and at this point there are a few new technologies on the table which are being researched or evaluated. Here, the passage illustrate various agents used to mobilize heavy oil and bitumen and recovery processes associated with the agents. An analysis has been done to understand the evolution of in-situ oil sands recovery technology and what features have enabled economic recovery oil sands resources. The results reveal that a small number of features arising from the oil sands recovery process ideas dreamed, proposed, and developed over the past 60 years, which provide the guidance for domestic heavy oil recovery.
　　关键词： 稠油；油砂；开采工艺；进展
　　Key words: heavy oil；oil sand；production technology；progress
　　中图分类号：TE3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）25-0017-03
　　0 引言
　　开采稠油油藏所面临的主要挑战是油的粘度。稠油粘度在几万mPa·s范围内，油砂粘度从几十万到几百万mPa·s。因此，原油采收率低：稠油冷采约为10％左右；蒸汽吞吐约为25％；蒸汽辅助重力泄油（SAGD）约为40％～60％[1-3]。
　　加拿大阿尔伯塔省的大部分石油储存在油砂油藏中。这些油藏中的稠油，通常溶解气量较少，基本上是不流动的，几乎没有天然能量驱动。因此，在油砂油藏中使稠油流动到生产井中意味着：首先必须调动原油。稠油的一个关键特性是当它被加热到200℃以上，其粘度将下降五到六个数量级。在大部分油砂油藏中，原始油藏的温度范围为7～13℃，油砂的粘度超过一百万mPa·s。温度提高到超过200℃时，油的粘度将下降到约6mPa·s。加热稠油，以降低其粘度，可以作为促使稠油在油藏中流动的一个方法。当稠油流动后，我们必须提供一个驱动机制，使得可动油流入到生产井底。因此，稠油开采工艺要获得成功，有两点要求：第一，使原油流动；第二，使可动油运移到生产井。
　　1 稠油驱动剂
　　对国内外几百项专利进行研究可以看出：一个成功的稠油开采工艺技术，首先必须使现场稠油能够流动。图1总结了采用不同驱动剂使稠油流动及其相关的开采工艺。对于稠油油藏，应用最广泛的工艺是蒸汽驱(CSS，SAGD)和蒸汽溶剂驱（SAP、ES-SAGD和LASER）。
　　2 直井的开采工艺
　　图2例举的是直井生产工艺。一些工艺利用热水注入，而不是蒸汽注入。水的显热值是蒸汽焓值的四分之一，热水的携热能力小，注入井中热量损失多，传递到油藏中的热能可能不足以驱动足够多的石油，达不到经济目的。现在有很多空气注入工艺，利用火烧产生的热量来加热原油，生产稠油。目前只有一个有价值的直井开采工艺：直井和斜井CSS技术。
　　3 水平井的开采工艺
　　采用水平井开采的主要好处是可以使油藏获得更强的蒸汽注入能力和原油生产能力。一些工艺采用单一水平井进行注采[4]，而其他工艺则采用多个水平井。在单井工艺中，有两种操作模式：第一种是利用单一水平井进行注采模式；第二种是注采发生在同一口井不同部位的模式。后一种工艺的技术特点是从趾部注入，或者从跟部注入，在另一端生产——这两者都涉及到复杂的井管柱布置。
　　在多井工艺中，通常是从顶部水平井注入蒸汽，从底部水平井生产。以SAGD和JAGD技术为例。JAGD技术中，底部井是一J型井，蒸汽室从井组趾部开始，向跟部增长：它是一个从趾部到跟部的以注蒸汽为基础的重力泄油工艺。而在SAGD技术中则采用溶剂和溶剂—热量交换：VAPEX使用SAGD井型结构，是用蒸汽注入到油藏中[5]。
　　油砂油藏开采中，确定在油田上具有商业价值的是：HWCSS、J井CSS和SAGD技术。