孫江河,范洪富,張付生,劉 瓏
(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院,北京 100083;2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院油田化學(xué)研究所,北京 100083)
隨著常規(guī)原油的開(kāi)發(fā),地下儲(chǔ)量逐漸減少,而儲(chǔ)量巨大的稠油資源在日后的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)的比例增大。稠油在常規(guī)水驅(qū)后的剩余油較多且大部分連續(xù)可流動(dòng),這些稠油資源的開(kāi)采方式成為了今后研究的重要課題。國(guó)內(nèi)大部分稠油油藏已進(jìn)入高含水期,其中一部分進(jìn)入特高含水期。普通稠油水驅(qū)后的最終采收率較低,但剩余油飽和度較高且分布零散,而采油速度低,含水率上升快,波及系數(shù)較小,油藏開(kāi)發(fā)后期效果極不理想。因此,如何進(jìn)一步開(kāi)發(fā)稠油水驅(qū)后的剩余油,成為了提高油田開(kāi)發(fā)效果的潛力所在。稠油因其膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的含量較高,密度大、黏度高、流動(dòng)性差,因此稠油開(kāi)采的難度大、所需的成本高[1]。
稠油開(kāi)采的關(guān)鍵在于降低黏度與摩阻和改善流變性[2]。熱采是目前國(guó)內(nèi)外稠油開(kāi)采最常用也最成功的方法,主要包括熱水驅(qū)、蒸汽驅(qū)、蒸汽輔助重力泄油(SAGD)和蒸汽吞吐等。熱采主要是通過(guò)加熱來(lái)降低稠油的黏度從而提高其流度,在沒(méi)有底水以及油層較厚的情況下,熱采技術(shù)非常有效,采收率較高。但對(duì)于油層厚度較小以及存在底水的油藏,熱量在傳輸及加熱原油的過(guò)程中會(huì)大量損失,無(wú)法通過(guò)加熱來(lái)降低稠油黏度,熱采稠油技術(shù)在這種情況下的應(yīng)用受到限制,這時(shí)通??紤]利用冷采如化學(xué)驅(qū)和微生物驅(qū)等方法進(jìn)一步提高稠油油藏采收率。
我們把瀝青質(zhì)、膠質(zhì)含量較高且黏度和密度較大的原油稱(chēng)為稠油,國(guó)外統(tǒng)稱(chēng)稠油為重質(zhì)原油。我國(guó)通常把油藏條件下相對(duì)密度為0.92數(shù)0.95、黏度為100數(shù)10000 mPa·s的原油稱(chēng)為普通稠油;油藏條件下相對(duì)密度為0.95數(shù)0.98、黏度為10數(shù)50 Pa·s的原油稱(chēng)為特稠油;油藏條件下相對(duì)密度大于0.98黏度大于50 Pa·s 的原油稱(chēng)為超稠油[3]。稠油是石油資源的重要組成部分,是多種重要化工產(chǎn)品的生產(chǎn)初級(jí)原料,也是近幾年國(guó)家石油勘探開(kāi)發(fā)與開(kāi)采的重要目標(biāo)[4]。
稠油在世界油氣資源中占據(jù)了很大的比例。據(jù)估算,稠油、超稠油及天然瀝青的世界儲(chǔ)量約為1×1011t,其中中國(guó)、美國(guó)、加拿大、委內(nèi)瑞拉、蘇聯(lián)等國(guó)家都擁有豐富的稠油資源,重油資源和瀝青砂資源約為4000×108t 和6000×108m3,稠油年產(chǎn)量可達(dá)1.27×108t 以上[5]。目前世界上稠油資源儲(chǔ)量最豐富的國(guó)家是加拿大,其稠油資源主要分布在加拿大的阿爾伯塔盆地,其中包括冷湖、平河及阿薩巴斯卡等八個(gè)大油田,地質(zhì)儲(chǔ)量約為2680×108數(shù)4000×108t[6]。我國(guó)也擁有豐富的稠油和瀝青資源,目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了位于十二個(gè)盆地中的七十多個(gè)重質(zhì)油田,預(yù)估稠油和瀝青資源總量可達(dá)300×108t[7]。目前較大的稠油油田有遼河油田和塔河油田等[8]。
20世紀(jì)60年代以來(lái),稠油開(kāi)采技術(shù)有了迅猛的發(fā)展。就目前稠油開(kāi)采技術(shù)而言,稠油開(kāi)采以蒸汽驅(qū)和熱水驅(qū)等熱力開(kāi)采為主,而在加拿大和委內(nèi)瑞拉以冷采技術(shù)開(kāi)采稠油的規(guī)模較大[9]。
2.1.1 熱水驅(qū)
熱水驅(qū)油即是通過(guò)向地層注入熱水,原油受熱后黏度大大降低,原油的流動(dòng)性顯著增強(qiáng)。與此同時(shí),巖石和地層流體受熱后體積發(fā)生膨脹,使得殘余油飽和度降低,也能促進(jìn)巖石水濕,防止高黏油帶的形成。熱水驅(qū)油技術(shù)操作簡(jiǎn)便,與常規(guī)注水驅(qū)油方法相同。熱水驅(qū)的作用機(jī)理主要表現(xiàn)在:(1)注入熱水?dāng)y帶的熱量可使原油溫度升高,從而降低油水比,對(duì)稠油的作用效果明顯。在含油飽和度和相對(duì)滲透率不變的情況下,升高溫度能引起水相向前推進(jìn)的速度降低,從而提高水突破時(shí)原油的采收率[10];(2)當(dāng)儲(chǔ)層原油溫度升高時(shí),殘余油飽和度明顯降低[11],同時(shí),原油溫度升高會(huì)導(dǎo)致相對(duì)滲透率發(fā)生改變,而這種改變一般都是有利的;(3)儲(chǔ)層中的流體及巖石受熱后膨脹,也會(huì)促進(jìn)原油的驅(qū)替過(guò)程。
為了實(shí)現(xiàn)油田長(zhǎng)期高效可持續(xù)發(fā)展,李興博[12]結(jié)合油藏地質(zhì)特征和室內(nèi)驅(qū)油實(shí)驗(yàn),于2012年3月起先后在哈薩克斯坦的NB油田開(kāi)展了五個(gè)井組的熱水驅(qū)油試驗(yàn)。截至2015年底,井組累計(jì)增油2.2萬(wàn)噸,井組日增油量可達(dá)30 t。對(duì)于厚度較薄的砂巖稠油油藏,王月明[13]根據(jù)井組近年的開(kāi)發(fā)狀況,結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析了井組中各油井的受效特征,在D稠油區(qū)塊開(kāi)展了熱水驅(qū)開(kāi)發(fā)。通過(guò)D66-5井天然巖心的室內(nèi)實(shí)驗(yàn),確定了最佳注入溫度、注采比及注水方案。目前,該區(qū)塊開(kāi)井的17口油井中共有11口受效井,受效比例64.7%,平均受效時(shí)間187 d,受效時(shí)平均注水強(qiáng)度1243 m3/m,受效后日產(chǎn)液量上升 10.3 t,日產(chǎn)油上升 4.7 t,已累計(jì)增油 3534 t,增油效果明顯,說(shuō)明熱水驅(qū)可以實(shí)現(xiàn)區(qū)塊動(dòng)用。同時(shí),注入熱水后,有效地抑制了邊水的推進(jìn),使含水上升速度明顯減緩。
熱水驅(qū)地面工藝簡(jiǎn)單,有較好的增油效果,在一定程度上實(shí)現(xiàn)了油田的高效發(fā)展。但是熱水驅(qū)提高采收率的幅度相對(duì)較低,因此不能成為熱力采油的主導(dǎo)技術(shù)。對(duì)于一些熱水驅(qū)不能顯著提高油藏采收率的情況,可以考慮在注入熱水時(shí)添加合適的表面活性劑,形成水包油型乳狀液,從而降低原油的黏度和油水界面張力,在高效地提高原油采收率的同時(shí)降低能耗。同時(shí),熱水驅(qū)也可以作為蒸汽驅(qū)或其他熱采方式的后續(xù)開(kāi)采方法,充分利用熱能,改善整體技術(shù),提高經(jīng)濟(jì)效益。
2.1.2 蒸汽驅(qū)
對(duì)于高黏度、高重度和高孔隙度的油藏來(lái)說(shuō),蒸汽驅(qū)是一項(xiàng)采用率很高的采油方式。我國(guó)蒸汽驅(qū)技術(shù)已經(jīng)非常成熟,并且在很多大型油田得到了廣泛的應(yīng)用。蒸汽驅(qū)是將熱蒸汽作為載熱流體和驅(qū)動(dòng)介質(zhì),對(duì)注氣井進(jìn)行持續(xù)注汽,從而在相鄰的生產(chǎn)井持續(xù)采油,利用注入的熱量和質(zhì)量來(lái)提高驅(qū)油效率的過(guò)程[14]。蒸汽驅(qū)驅(qū)油機(jī)理包括高溫蒸汽對(duì)于稠油的降黏作用、蒸汽與原油的混相驅(qū)作用以及巖石與流體的熱膨脹作用等。威爾曼等[15]研究發(fā)現(xiàn),蒸汽驅(qū)的采收率一般高于冷水驅(qū)的采收率,而且比同溫?zé)崴?qū)的采收率也要高出很多。然而同樣作為蒸汽驅(qū),高壓蒸汽驅(qū)的采收率通常高于低壓蒸汽驅(qū)采收率[16]。
針對(duì)中深層超稠油油藏水平井蒸汽吞吐后期產(chǎn)量遞減快、油藏采收率低的問(wèn)題,辛坤烈[17]在國(guó)外蒸汽驅(qū)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上,結(jié)合油田實(shí)際開(kāi)發(fā)狀況,利用數(shù)值模擬等手段,在曙光油田杜84塊興1組超稠油油藏開(kāi)辟了兩個(gè)水平井蒸汽驅(qū)的先導(dǎo)試驗(yàn)。對(duì)于先導(dǎo)試驗(yàn)的可行性進(jìn)行了深入研究,并且在注采井網(wǎng)、注采參數(shù)和注采工藝等配套技術(shù)方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),初步形成了適用于超稠油水平井蒸汽驅(qū)的動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù)。兩個(gè)試驗(yàn)井組于2016年6月進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng),階段實(shí)施679 d,階段注氣量6.4×104t,累計(jì)產(chǎn)液量7.3×104t,累計(jì)產(chǎn)油量1.1×104t,目前日產(chǎn)液量91 t,日產(chǎn)油量27 t。實(shí)施前年產(chǎn)油量為0.3×104t,實(shí)施后提高至2017年的0.9×104t,采油速度從0.6%提高到1.7%,預(yù)計(jì)采出程度可達(dá)到40%以上。呂政等[18]結(jié)合前期先導(dǎo)試驗(yàn)結(jié)果,繼續(xù)擴(kuò)大蒸汽驅(qū)的范圍。針對(duì)洼38 塊外擴(kuò)的3 個(gè)蒸汽驅(qū)井組進(jìn)行構(gòu)造與參數(shù)建模,通過(guò)對(duì)產(chǎn)液量和產(chǎn)油量的歷史擬合,優(yōu)化了蒸汽驅(qū)的基礎(chǔ)操作參數(shù),并且對(duì)2016年之后的15年進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果表明,優(yōu)化后的方案與原方案相比,累計(jì)增油5.59×104t,采出程度增加5.83%,經(jīng)濟(jì)效益良好。
雖然蒸汽驅(qū)作為目前在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上比較成功的稠油油藏開(kāi)發(fā)技術(shù)之一[19],然而儲(chǔ)層的非均質(zhì)性以及各生產(chǎn)井工作制度上的差異造成位于高滲透方向、高產(chǎn)量且注采井距較小的生產(chǎn)井首先發(fā)生蒸汽突破現(xiàn)象[20],使得油藏?zé)崂寐实?,整體的經(jīng)濟(jì)效益無(wú)法得到保障。此時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮以下幾個(gè)相關(guān)的技術(shù)方法:(1)在進(jìn)行射孔操作時(shí),盡量避免高滲層或其他層位同時(shí)射開(kāi),要針對(duì)具體的開(kāi)采情況有效控制各個(gè)層內(nèi)的滲透率級(jí)差,保證開(kāi)采工作高效的進(jìn)行;(2)對(duì)注入油層的蒸汽量進(jìn)行合理的調(diào)配,根據(jù)地層的吸汽能力對(duì)注入汽量和注入速度進(jìn)行調(diào)整,盡量做到均勻注采;(3)對(duì)于易產(chǎn)生氣竄的井層加大研究力度,在注汽時(shí)可以通過(guò)封隔器來(lái)封堵易竄井層,然后選注非氣竄的井層,實(shí)行分層注汽作業(yè);(4)對(duì)于易發(fā)生氣竄的高滲層進(jìn)行機(jī)械或化學(xué)封竄,如投入大小合適的空心金屬球或注入一些合適的化學(xué)劑[21]。
2.1.3 蒸汽輔助重力泄油
SAGD是在1978年由Butler等提出的針對(duì)稠油或超稠油并隨著水平井技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種特殊的蒸汽驅(qū)技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)在加拿大、委內(nèi)瑞拉和我國(guó)的遼河油田都得到了較為廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)將注入的蒸汽作為供熱熱源,依靠被加熱的水和油與從注汽井注入的蒸汽之間的密度差作為驅(qū)動(dòng)力來(lái)開(kāi)采稠油,為稠油、超稠油的有效開(kāi)采與及時(shí)接替開(kāi)拓了新的途徑與方法[22]。SAGD是通過(guò)注入高溫度、高干度的熱蒸汽對(duì)油層進(jìn)行加熱,形成蒸汽腔,在保持一定油層壓力的情況下使原油在重力的作用下流到生產(chǎn)井中[23]。相對(duì)于蒸汽驅(qū)來(lái)說(shuō),該技術(shù)具有較高的采油及泄油能力、較高的油氣比和最終采收率,同時(shí)還可以降低井間干擾,能有效避免蒸汽過(guò)早的在井間竄流或連通等問(wèn)題[24]。
雖然SAGD 技術(shù)很大程度上能提高稠油的采收率,但是隨著生產(chǎn)的進(jìn)行也會(huì)出現(xiàn)一些嚴(yán)重的問(wèn)題,如蒸汽腔溫度下降導(dǎo)致蒸汽冷凝。蒸汽腔向上部地層傳熱過(guò)多致使原有的膠質(zhì)瀝青質(zhì)隔層融化,造成頂水和邊水侵入,從而使得采出液中的含水率急劇上升,導(dǎo)致油藏整體采收率降低。當(dāng)頂水和邊水泄入時(shí)會(huì)降低稠油油層的溫度,進(jìn)而使稠油的黏度急劇上升,甚至失去流動(dòng)性。因此急需研發(fā)SAGD 的接替方案以改善和提高熱蒸汽的利用率,同時(shí)對(duì)采出液的含水率加以控制[25]。
2.1.4 蒸汽吞吐
蒸汽吞吐是先向油井中注入一定量的熱蒸汽,隨后進(jìn)行一段時(shí)間的燜井,等蒸汽的熱量擴(kuò)散到油層之后,再進(jìn)行開(kāi)井生產(chǎn)的一種開(kāi)采稠油的方法[26]。蒸汽吞吐在我國(guó)的應(yīng)用十分廣泛,我國(guó)大部分的稠油產(chǎn)量是通過(guò)蒸汽吞吐技術(shù)獲得的。蒸汽吞吐技術(shù)的采油原理可以歸納為:(1)油層中的原油經(jīng)蒸汽加熱后黏度降低,流動(dòng)性增強(qiáng);(2)對(duì)于壓力較高的油層,油層的彈性能量在加熱后充分釋放,增加了驅(qū)油的動(dòng)力;(3)巖石和流體的熱膨脹作用促進(jìn)了油藏的開(kāi)發(fā);(4)高溫蒸汽對(duì)于巖石的沖刷可以解除近井帶的污染,起到了良好的解堵作用[27]。
李萍等[28]借鑒國(guó)內(nèi)外蒸汽吞吐技術(shù)的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況,首次在渤海旅大27-2 油田進(jìn)行了稠油先導(dǎo)性試驗(yàn),研究了地質(zhì)-油藏工程方案、注采方案、地面方案等,設(shè)計(jì)了蒸汽吞吐實(shí)施工藝,順利完成了注汽、燜井、放噴和下泵生產(chǎn),為稠油油田的大規(guī)模開(kāi)發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。劉義坤等[29]在精細(xì)地質(zhì)建模和歷史模擬的基礎(chǔ)上,利用數(shù)模技術(shù)對(duì)于大慶油田江37 區(qū)塊稠油開(kāi)發(fā)區(qū)的注汽速度、注汽強(qiáng)度、井底干度等注汽參數(shù)按照不同有效厚度級(jí)別進(jìn)行了優(yōu)化并確定了合理范圍,完成了22口井共計(jì)61井次的蒸汽吞吐注汽,累計(jì)產(chǎn)油量為2.23×104t。
2.2.1 表面活性劑驅(qū)
表面活性劑具有乳化、潤(rùn)濕、分散、增溶、潤(rùn)滑等優(yōu)異性能,在生產(chǎn)生活中的各個(gè)領(lǐng)域均有應(yīng)用[30]。在稠油油藏的開(kāi)采中,表面活性劑驅(qū)是將合適的表面活性劑水溶液注入井下,使稠油在表面活性劑溶液的乳化作用下分散并形成穩(wěn)定的O/W乳狀液,從而大大地降低稠油的黏度,使稠油的流動(dòng)能力得到提高。其次,表面活性劑溶液具有降低界面張力和軟化界面膜的能力,使得油滴的流動(dòng)阻力降低。表面活性劑溶液的加入提高了洗油效率,從而提高了采收率。表面活性劑的驅(qū)油機(jī)理通常歸為3 種:乳化降黏、破乳降黏以及吸附降黏[31]。其中乳化降黏是通過(guò)加入表面活性劑使W/O 型乳狀液轉(zhuǎn)化成O/W型乳狀液從而降低黏度;破乳降黏是指在表面活性劑的作用下破壞油包水型乳狀液,形成游離水從而達(dá)到降黏的效果;吸附降黏是指向油井中注入表面活性劑后使油管或抽油桿表面的潤(rùn)濕性轉(zhuǎn)為親水性[32]。
在表面活性劑驅(qū)油的基礎(chǔ)之上,與吞吐工藝相結(jié)合,賴(lài)南君等[33]通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),采用物理模型模擬化學(xué)吞吐過(guò)程,研究了乳化降黏吞吐技術(shù)提高采收率的效果,并確定了相關(guān)施工工藝參數(shù),得到了較好的降黏效果。當(dāng)使用0.4%表面活性劑CD-1+0.2%NaOH+0.07%聚合物HPAM 體系時(shí),稠油的降黏率高達(dá)96.1%,穩(wěn)定時(shí)間可達(dá)48 h。王剛霄等[34]將陰離子烯烴類(lèi)磺酸鹽乳化降黏劑和非離子型低張力乳化降黏劑按質(zhì)量比1∶1制得復(fù)配乳化降黏劑。該降黏劑可用作普通稠油油田的驅(qū)油處理劑,可將油水界面張力降至1×10-5mN/m,在25℃下按水油質(zhì)量比3∶7 配制的乳狀液黏度為30 mPa·s,采收率達(dá)81.46%,改善了勝利油田陳家莊稠油黏度大、開(kāi)采難的問(wèn)題。
2.2.2 堿驅(qū)
堿驅(qū)是最早進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的化學(xué)驅(qū)油技術(shù),但是由于驅(qū)油機(jī)理復(fù)雜,限制條件過(guò)多,因此未得到廣泛的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。堿驅(qū)是將適宜濃度的堿性溶液注入地層,通過(guò)堿性溶液與油藏中的巖石或流體發(fā)生反應(yīng),使采收率提高的技術(shù)。堿驅(qū)最主要的機(jī)理就是堿和原油中的酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),在原位形成表面活性劑,降低油水界面張力,從而降低原油的流動(dòng)阻力[35]。稠油的酸值一般較大,堿性溶液很容易乳化稠油,并且能一定程度上改變油藏的潤(rùn)濕性,對(duì)于稠油的開(kāi)采非常有利[36]。但是,堿性溶液不僅會(huì)與原油發(fā)生反應(yīng),也會(huì)和巖石以及其他地層流體發(fā)生反應(yīng),從而造成堿液消耗過(guò)多、堿液突破和開(kāi)采滯后的現(xiàn)象。因此,在進(jìn)行堿驅(qū)之前要經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的試驗(yàn),以選擇與油田配伍的堿溶液。堿驅(qū)過(guò)程中極易出現(xiàn)結(jié)垢,對(duì)油田后期的開(kāi)發(fā)造成影響,因此堿溶液濃度的選擇也是非常重要的。
為了進(jìn)一步探討稠油堿驅(qū)提高采收率機(jī)理,劉曉玲等[37]以勝利油田樁西普通稠油為研究對(duì)象,構(gòu)建了Na2CO3與NaOH 質(zhì)量比為1∶1 的復(fù)配堿體系,利用玻璃刻蝕微觀模型模擬驅(qū)油過(guò)程。采用圖像處理技術(shù),得到了水驅(qū)、不同濃度復(fù)合堿體系在突破時(shí)刻的波及系數(shù)∶純水突破時(shí)的波及系數(shù)為22.686%,2 h后剩余油飽和度為58.209%;0.4%復(fù)合堿突破時(shí)的波及系數(shù)為46.866%,2 h后剩余油飽和度為37.91%;1%復(fù)合堿突破時(shí)的波及系數(shù)高達(dá)62.388%,2 h后剩余油飽和度降至34.328%。堿驅(qū)在提高波及系數(shù)、降低剩余油飽和度方面均優(yōu)于水驅(qū)。
2.2.3 聚合物驅(qū)
聚合物驅(qū)油是化學(xué)驅(qū)提高原油采收率方法中應(yīng)用最廣泛的方法。聚合物驅(qū)是向注入水中加入分子量高的聚合物,例如部分水解聚丙烯酰胺、多糖等。聚合物可以增加水相黏度從而降低油水流度比,增加波及體積,提高原油的采收率[38]。其次,彈性聚合物溶液通過(guò)黏彈性產(chǎn)生黏滯力,提高原油的驅(qū)油效率。通常聚合物驅(qū)選用的聚合物應(yīng)具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。聚合物驅(qū)也存在很多不利因素。比如,我國(guó)大部分油田屬于強(qiáng)采強(qiáng)注型,因此產(chǎn)生了大孔道,地層變異系數(shù)隨之增加,油藏非均質(zhì)性增大,進(jìn)行聚合物驅(qū)時(shí)容易發(fā)生竄聚,大大降低了油田開(kāi)發(fā)的效率,因此在聚合物驅(qū)實(shí)施之前進(jìn)行堵水調(diào)剖十分重要。另外,聚合物溶液黏度較高,進(jìn)行驅(qū)替時(shí)不能超過(guò)水驅(qū)時(shí)的初始?jí)毫μ荻?,否則將會(huì)破壞巖石結(jié)構(gòu)[39]。
為了研究注聚合物過(guò)程中產(chǎn)液量下降過(guò)快且含水率高等問(wèn)題,敖文君等[40]利用室內(nèi)物理模擬與數(shù)值模擬方法,并結(jié)合理論分析,根據(jù)目標(biāo)油田的油藏特征研究了含水率不同時(shí)轉(zhuǎn)聚合物驅(qū)后油田參數(shù)的變化規(guī)律。同時(shí),通過(guò)對(duì)比不同的注入方式,發(fā)現(xiàn)聚合物梯次降濃度注入效果優(yōu)于單一段塞注入效果。聚合物梯次降濃度注入,對(duì)高滲層的封堵效率高,中低滲透層可以得到較好的動(dòng)用。
2.2.4 復(fù)合驅(qū)
復(fù)合驅(qū)是指將兩種或兩種以上驅(qū)油技術(shù)組合起來(lái)的驅(qū)油方法,利用幾種驅(qū)油方式的優(yōu)點(diǎn)來(lái)開(kāi)發(fā)油田,達(dá)到提高采收率的目的。針對(duì)渤海SZ36-1油田的地質(zhì)特征,金發(fā)揚(yáng)等[41]篩選了適合海上稠油油田水驅(qū)降黏開(kāi)采的復(fù)合降黏體系。將堿與表面活性劑進(jìn)行復(fù)配,復(fù)合降黏體系溶液與原油形成的水包油型乳狀液既具有良好的穩(wěn)定性,也滿(mǎn)足脫水破乳要求,且藥劑用量少,成本低,降黏率高,可達(dá)到高效經(jīng)濟(jì)開(kāi)采稠油的目的。廖凱麗等[42]通過(guò)人造巖心物理模擬實(shí)驗(yàn)和微觀驅(qū)油實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了聚合物/表面活性劑體系的驅(qū)油效果,測(cè)定了該復(fù)合體系耐溫抗鹽、抗二價(jià)離子的性能,發(fā)現(xiàn)在聚/表劑二者的協(xié)同作用下較單一的驅(qū)油方式最終采收率有所提高。宋清新等[43]針對(duì)單家寺稠油油田蒸汽吞吐后期蒸汽利用率低的狀況,研制出具有調(diào)剖、洗油、降黏三效合一功能的泡沫劑作為表面活性劑進(jìn)行驅(qū)油。經(jīng)礦場(chǎng)試驗(yàn)證明,多效復(fù)合驅(qū)油體系能有效改善吞吐后期油井的開(kāi)發(fā)效果,控制邊、底水的入侵,對(duì)油田最終采收率有明顯的改善作用,增油效果較好。
微生物采油是將微生物直接注入地層,利用微生物的生長(zhǎng)代謝活動(dòng)和微生物代謝產(chǎn)物與油藏中的物質(zhì)相互作用而增產(chǎn)原油的一種方法[44],是一種廉價(jià)有效且技術(shù)含量較高的提高采收率技術(shù)。微生物驅(qū)油機(jī)理可分為:(1)微生物在一定培養(yǎng)條件下在代謝過(guò)程中分泌具有表面活性作用的代謝物,可以降低油水界面張力,提高驅(qū)油效率;(2)微生物活動(dòng)產(chǎn)生酸性物質(zhì),溶解地層巖石,從而改善油層的滲透性;(3)微生物分解原油里的高分子量烴,同時(shí)釋放氣體,增強(qiáng)驅(qū)油動(dòng)力;(4)在油層多孔介質(zhì)中生長(zhǎng)發(fā)育的菌體及細(xì)菌代謝所產(chǎn)生的聚合物可以填塞注水油層的高滲通道,提高波及系數(shù)[45]。
為了進(jìn)一步提高開(kāi)發(fā)效果,王冠等[46]在蒙古林砂巖普通稠油油藏弱凝膠調(diào)驅(qū)后開(kāi)展了微生物采油。在室內(nèi)篩選出兩株適合于該油藏條件的微生物菌種,并在現(xiàn)場(chǎng)選擇了9 口油井進(jìn)行了微生物油井吞吐先導(dǎo)試驗(yàn),其中7口井取得了較好的效果,措施有效率達(dá)77.8%,平均日產(chǎn)油量由11.69 t 增至20.68 t,累計(jì)增油1093.5 t,有效期最長(zhǎng)達(dá)190 d。桑林翔等[47]在室內(nèi)模擬了微生物驅(qū)油,篩選出解淀粉芽孢桿菌植物亞種、韓國(guó)假單胞菌和約氏不動(dòng)桿菌3 種高效的菌種,研究了菌種用量及處理時(shí)間并篩選出合適的菌種復(fù)配比例。當(dāng)菌種按照菌落數(shù)1∶1∶1復(fù)配時(shí),原油降黏率達(dá)到73.58%,優(yōu)于任意單一菌種,按照最優(yōu)復(fù)配比例進(jìn)行驅(qū)替時(shí)的增產(chǎn)率平均值可達(dá)24.8%。由于技術(shù)本身較為復(fù)雜,從整體上講,該技術(shù)目前還多處于試驗(yàn)研究階段,沒(méi)有得到大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。
在全球能源需求不斷增長(zhǎng)的形勢(shì)下,稠油油藏的開(kāi)采已經(jīng)得到了越來(lái)越多的關(guān)注,現(xiàn)有的稠油開(kāi)采技術(shù)也在不斷地改進(jìn)與創(chuàng)新。展望未來(lái),以下幾個(gè)方面仍然是我們應(yīng)當(dāng)關(guān)注的焦點(diǎn)。(1)隨著理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不斷更新,稠油的開(kāi)采技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。每一種開(kāi)采方式都具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)也有著不足之處。需根據(jù)不同油藏的不同條件,因地制宜,選擇適合的開(kāi)采技術(shù),盡可能做到經(jīng)濟(jì)與效益的最大化。(2)深化室內(nèi)物理模擬與數(shù)值模擬技術(shù),深入研究各種不同驅(qū)油方式的驅(qū)油機(jī)理,用以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)反饋加強(qiáng)理論機(jī)理認(rèn)識(shí)。(3)稠油熱采較冷采適用范圍更廣泛,包括普通稠油、超稠油和特稠油。對(duì)于油層的地質(zhì)情況來(lái)說(shuō),熱采的適應(yīng)性也大于冷采的適應(yīng)性。(4)對(duì)于正在探索試驗(yàn)階段的微生物采油技術(shù)應(yīng)積極進(jìn)行相應(yīng)的室內(nèi)及礦場(chǎng)試驗(yàn),在保護(hù)環(huán)境的大主題下,此技術(shù)作為一種清潔無(wú)污染的采油方式應(yīng)得到提倡。(5)無(wú)論是化學(xué)驅(qū)的試劑復(fù)配或者是微生物驅(qū)的微生物菌種的復(fù)配,驅(qū)油效果都好于單一的驅(qū)油效果,因此應(yīng)對(duì)復(fù)配體系進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化研究。