中国石油大学胜利学院本科毕业设计(论文)
第二章 稠油性质及开采方法
1. 稠油性质
（1）稠油的定义：指地层条件下，黏度大于50mPa·s，或在油层温度下脱气原油黏度为100～10000mPa·s的高黏度重质原油。 （2）稠油的特性：
①稠油中的胶质和沥青含量高，轻质组分少； ②稠油粘度随原油密度增加而增加； ③稠油中的硫、氧、氮等原子含量较多； ④稠油中含有稀有金属； ⑤稠油中石蜡含量一般比较少；
⑥同一稠油藏，原油性质在垂向上和平面上大多具有一定差异； ⑦稠油的粘度对温度很敏感，随着温度增加稠油粘度急剧下降。 （3）稠油的热特性：
①稠油的粘度对温度很敏感：
这既是稠油的一般性，也是其特性。通常稠油温度升高10℃，其粘度会降低一半。 ②稠油的蒸馏特性：
当温度升高到或大于初馏点（原油开始气化时的最低温度）时，原油中的轻质组分分离为气相，而重质组分仍保持为液相。在有蒸汽存在时，相同温度下馏出的气相量将大大增加。
③稠油的热裂解特性：
当温度升高到一定程度以后，稠油中的重质组分将裂解成焦炭和轻质组分（甲烷、乙烷、丙烷等气体及轻质油）。热裂解生成的轻质组分可改善驱油效果。
④稠油的热膨胀特性：
稠油热采过程中，油层温度大幅度上升，升高到200℃以上后，原油、水及岩石体积受热膨胀，将产生显著地驱油效果。 （4）国内稠油油藏基本特征：
①油藏类型较多； ②油藏埋藏较深；
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③储集层以粗碎屑岩为主，砂岩体类型多，油层胶结疏松；
④储层物性较好，具有高孔隙度、高渗透率的特点，但储集层非均质较严重； ⑤含油饱和度较低，一般在60%～70%； ⑥油水系统较为复杂，大多具有边底水； ⑦原油含气量少、饱和压力低。 （5）国内稠油分类标准及开采方式
稠油分类可依据单因素进行分类，如可以按油藏成因、构造形态或油藏埋深进行分类，可以按储层岩性、储集空间类型或油、气、水分布状况进行分类，也可以按原油性质、驱动类型进行分类。也可以依据多因素进行综合分类。通常，按原油性质，可以将稠油划分为普通稠油、特稠油和超稠油，见表2-1。
表2-1 中国石油行业稠油分类试行标准
分类 名称 级别 主要指标 粘度（mPa·s） 50*（或100）～10000 50*～150* 150*～10000 10000～50000 ＞50000 （脱气原油） 辅助指标 相对密度（20℃）， 开采方式 —— 可以先注水 热采 热采 热采 g/cm3 ＞0.9200 ＞0.9200 ＞0.9200 ＞0.9500 ＞0.9800 Ⅰ 普通稠油 亚类 特稠油 超稠油 （天然沥青） Ⅰ-1 Ⅰ-2 Ⅱ Ⅲ 注：*指油藏温度条件下粘度，无*是指油层温度下脱气油粘度。
2. 开采方法
2.1 热采技术
稠油热采主要是运用一些工艺措施使得油层温度升高，降低稠油粘度，改变其在地层中的流动性，从而将稠油采出的技术方法，是开采稠油，尤其是特、超稠油最为有效且技术较成熟的方法。热采技术包括：蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)、溶剂萃取技术(VAPEX)、蒸汽与非凝析气推进技术(SAGP)、火烧油层、热水驱、电加热采油、电磁热采技术、微波采油技术、超声波采油、低频脉冲采油。 2.1.1 蒸汽吞吐
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蒸汽吞吐是指向一口生产井短期内注入一定量的蒸汽，然后关井数天，使热量扩散，之后再开井生产。当瞬时采油量降低到一定水平后，进行下一轮注气、关井、开采，如此周期循环，直至油井增产油量无经济效益或转变为其它开采方式为止。由于蒸汽吞吐开采效果不错，技术已经被大多数油田运用[5]。 2.1.2 蒸汽驱
蒸汽驱是从注采井网中的注入井持续注入蒸汽，加热并驱替原油的采油法。蒸汽相可以是水蒸汽、烃气与蒸汽、水蒸汽与CO2。其作用原理是通过高温蒸汽的作用，使原油的粘度降低，从而大大提高其流动性。在高温条件下，原油中部分烃类汽化，在烃蒸汽与蒸汽的共同作用下，前缘原油被稀释，并被驱替向前移动，残留下少量的重质油[6]。
2.1.3 蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)
蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)是利用蒸汽、浮力、水平井的一种新型的稠油开采方法。其原油采出机理完全得益于重力作用：如图2-1所示，在油层中注入一定量蒸汽干气，因为重力的作用，干气升至油层的上部形成腔体，蒸汽腔向上及侧方扩展，与油层发生热交换，部分原油吸收热量后粘度下降，而蒸汽遇冷液化，原油与冷凝水在重力的作用下向油层下方流动，由水平井采出。SAGD对油藏的非均质性不敏感，适用于高粘原油的开采，且要求油层厚度在20m以上，油藏深度最好小于1000m。不适合渗透率较低、边底水活跃的油藏。
SAGD采收率高，采油速度快，几乎可以见到油水效应，利用重力效应加热原油而不必驱动未接触蒸汽的原油直接流入油井，但要求油井的升举能力大，且需避免气窜、出砂和来自油藏的水侵。SAGD最大的缺陷是蒸汽不仅加热了原油，还加热了蒸汽腔内的岩石、水、蒸汽腔外的油藏以及蒸汽腔上面的上覆岩层，热损失很大。蒸汽辅助重力泄油需要耗用大量的蒸汽，尤其对于油层较薄、质量较差的储层。在以上研究认识的基础上，渤海LD油田设计了先导试验方案，预计先导试验区单对SAGD井组采油速度为2.6%，累产油20.6×104 m3，采收率52.3%，相比单纯蒸汽吞吐开发，该开发方式采油速度和采收率大幅度提高，开发效果远高于其它开发方式，为渤海厚层块状特稠油油藏探索出一条高效开发新模式[7]。为克服缺陷，人们在SAGD的基础上开发了溶剂萃取技术(VAPEX)、蒸汽与非凝析气推进技术(SAGP)等很有应用前景的新技术。
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（a）双水平井组合
图2-1 SAGD机理示意
（b）垂直井与水平井组
2.1.4 蒸汽萃取技术（VAPEX）
VAPEX技术相比SAGD技术而言，不是注蒸汽，而是注入烃类气体，如不凝气体——甲烷，挥发性液相溶剂的混合物——丙烷和丁烷。VAPEX气体溶解具有选择性——只溶解在油层，不溶于水，较适合于薄油层、粘土矿物易发生变化的油层及底水油藏等不适合采用注蒸汽方式开采的油藏。
2.1.5 蒸汽与非凝析气推进技术(SAGP)
SAGP的工艺原理则是将SAGD工艺改进，注入非凝析气(如天然气、甲烷、CO2和烟道气)。凝析气与蒸汽一起从生产井上方的注入井注入，由于热效率的提高，SAGP比SAGD适用的油藏范围扩大。
2.1.6 火烧油层技术
火烧油层技术是持续把助燃剂(空气或氧气)注入到油层中，利用各种点火方式使它们与油层中的有机质燃烧形成一个径向移动的燃烧前缘及一个燃烧区，在燃烧前缘的前方，原油受高温高压热作用，从而降低了油的粘度，达到驱替、采收原油的目的，最后剩下的裂解产物一焦炭作为火烧的燃料，维持油层向前燃烧[8]。火驱工艺作为三次采油的中重要的热力采油技术，囊括了气体驱、热力驱、混相和非混相等驱替机理
[9]
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2.1.7 热水驱
热水驱基本上是一种热水和冷水非混相驱替原油的驱替过程。 2.1.8 电加热采油
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