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2 0 0 1 年 4 月 油气地质与采收率 P E T RO L E U M G E O L OC Y A N D R E C O V ER Y E F F I CI E NC Y 第 8卷第 2期 一 种开采深层特超稠油的潜在方法 王弥康林日 亿 石油大学 东营 摘要 牯度大于 1 1 0m P a - s 的深层特超稠油 沥青油砂 艰难用常规注蒸汽方法开采。喜和市井方式的蒸汽辅助 重力泄油开采这 羹稠 油 已获成功。但长井筒的热损失 以及加热 不合 油岩层的热损失导致 油汽比小， 采 收率低。 吏 服热损失 问题的一种潜在 方法是用溶剂替代蒸汽。谴方法 称之为溶 剂蒸气抽提 法。其 开采机理 与使 用蒸 汽极 为 相似。但比蒸汽辅助 重力泄抽 的优点 多， 是开 采特超稠油经 上具有吸 引力 的一种方法。 关键词 溶剂蒸气抽提 蒸汽辅助重力泄油； 特超稠油 沥青油砂 中图分类号 T E 3 4 5 文献标识码 A 文章 编号 1 1 1 0 9 9 ,5 0 3 c 2 0 0 1 0 2 13 0 6 7 0 3 引言 按我国稠油划分标准， 在油藏原始温度下脱气 原油粘度大于 1 Xl 0 4 m P a S 者称为特稠油 ， 大于 5 X l 0 4 m P a s称为超稠 油_ 【 - 。国外称它们为沥青油砂 T a r S a n d或 B i t u m e n 。用常规注蒸汽方法开采这些 稠油， 特别是不流动的超稠油， 油汽比小， 采收率低， 经济效益差 ， 往往得不偿 失。8 0年代 开始出现了水 平井的蒸 汽辅助重力泄油 简称 S A G D 新工艺， 相 继有若干种布井方式投人现场试验， 并取得成功l 2 l2 但 S A G D法热效率仍然不高， 特别对深油层， 井筒热 损失大 ， 油藏不大可能得到高干度蒸汽 ， 加上油藏内 还有大量的废热无法利用， 油汽比最大只有 1 ／ 3 9 o年代初 ， 一种 由 S A G D演变而来的新 工艺溶 剂蒸气抽提在实验室物理模型上获得成功， 显示出 它的巨大潜力。 1 S A G D方法的缺陷 常规蒸汽驱是用较小粘度的热油推动较大牯度 的冷油 ， 容易产生指进现象。S A G D方法是利 用热 油的重力向下泄流至生产井 ， 因而获得 比蒸 汽驱更 高 的采 收率 图1 是 S A G D基 本概 念示 意 图 。 其 中 a 为蒸汽腔刚形成时的情况， b 为蒸汽腔到达油 层顶部后的形状。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。计 算表 明 ， 产 液带走 的热量仅 占 4 0 ％， 其中原油带走的热量只 占 1 0 ％ 图 2 ， 油汽比 平均在 0 ． 3以下 图 3 即 S A G D生产 l 原油 ， 至 少需 3 k g [-2 3 蒸汽， 投入产出比小， 蒸汽热量大部分 用于加热蒸汽腔内岩石和向上覆盖层的散热， 这是 收稿 刚胡2 0 0 01 2 0 2 ； 改回 日期 蛳 一0 1 2 9 作者 简 三 毛 簪 摩， 教 授， 1 9 6 0 等 譬 业于南 京工 程 学院 热能 动力 装 置专业 ． 现 从 事热 能工 程注 教 学 与科 研工作 。 联系电 话 0 5 4 6 8 3 9 “2 4 9 ，通信地址 2 5 7 0 6 1 山东省东营市北二路 2 7 l 母 维普资讯 油气地质与采收率 2 13 0 1 年 4月 S A G D方法的最大缺陷。其根本原因在于加热没有 选择性。 1 0 0 日 0 6 0 ■ 罐 蹙4 0 2 0 搿 林 罂 ● 景 { L 叮 o 1 2 3 4 s 6 7 时间／ B 图 2 S A G D热 量分 布图 图 3 S A G D的产量和油汽比 毫f 魁 景 喀 克服 S A G D缺 陷的办法是 寻找一类介质 ， 它们 只对特超稠油起降粘作用， 而对油藏内其它物质不 起任何作用 ， 但仍然可以利用降粘后重力泄油的长 处 。轻烃溶剂能满足上述要求 ， 这就是近十年来一 直在研究的溶剂蒸气抽提法 简称 V a p e x 。 2 V a p e x 法的基本原理 室内试验表明， 烃类溶剂能很好地溶解于特超 稠油， 使后者粘度大幅度降低， 而且用溶剂稀释后特 超稠油的粘度与用水蒸气加热得到的粘度一样低 试验还发现， 气态溶剂 比液态溶剂更有效 ， 扩散系数 更大 采 l k g特超 稠油 只需要 0 ． 5 的溶剂蒸气 。 关键在于这类溶剂具有很强的选择性 ， 即只溶解在 原油 中， 基本上不溶于水、 岩石和上覆盖层。因为具 有这一优点， 该工艺可望用于多种油藏 ， 如薄油藏 、 高含水饱和度油藏和低孔隙度油藏。 V a p e x 是由S A G D 演变而来的， 只是降低粘度的 方法不同， 前者亦可称为溶剂辅助重力泄油， S A G D 的水蒸气腔被 V a p e x的溶剂蒸气腔代替， 溶剂蒸气 靠分子扩散作用不断地溶解于蒸气腔周围的特超稠 油中， 溶剂蒸气腔不断地向上方和两侧扩展， V a p e x 的驱油原理与 S A G D极其相似 图4 。 图 4 V a p e x与 s G D驱油原理对 比图 按不同特超稠油油藏的地质条件 如原油组成、 埋深等条件 ， 应该选择与之相适应的溶剂。目 前室 内物理模型使用成功的溶剂有甲烷、 乙烷、 丙烷和丁 烷等。 3 V a p e x 方法的优点 溶剂使用量少 ， 产 出 l k g特超稠油大约只需要 0 ． 5 k g 溶剂蒸气 ， 仅仅为 S A G D所需蒸汽量的六分之 一 。 V a p e x 工艺没有因蒸汽凝结水 与油藏粘土相互 作用而造成对油藏伤害的问题， 如水敏膨胀， 使渗透 率减小等。 V a p e x 工艺在 常温 下操 作， 对地面和井下设 备 要求不高， 不需要硅粉水泥和耐高温油井设备 ， 可用 一 般螺杆泵采油。 地面产液处理设备费用减小 S A G D产液中水 与油之比至少为 3 1 ， 常为乳状液 ； V a p e x 产 液中溶 剂与油之 比仅为 0 ． 5 1 。前者 处理量大且 难 以分 离 ， 后者量小而较易分离。 V a p e x 工艺容易实现溶剂再循环使用 图 5 。 产液中所含的溶剂可以通过设置在井口的溶剂汽提 维普资讯 第 8 卷第 2 期 王弥康等 一种开采深层特超稠油的潜在方法 器加以回收， 再补充若干量一并重返注入井。使用 再循环 的 V a p e x工艺， 溶剂使用量还可降低至每产 出 1 原油只用 0 ． 3 溶剂 ， 甚至更少。 再循环的粹剂藕气 图 5 溶剂蒸气的回收与再循环图 有些溶剂 如丙烷 还有脱沥青作用， 部分沥青 质沉淀在油层内 ， 使产 出的原油提高了质量。 V a p e x 工 艺可 以很 方便 地在单 一水平 井 中实 施 ， 如图 6 所示。 圈 6 水平井溶剂循环采收工艺图 4 V a p e x 工艺展望 加拿大拥有世界石油储量的六分之一， 但 9 5 ％ 为很难用常规注蒸汽等热力方法开采的沥青油砂。 因此他们不惜人力和财力研究开发沥青油砂的各种 装置和工艺， 如 U 1 、 S A G D 、 S A G P 、 V a p e x 等。开始于 9 o 年代初 的 V a p e x 工艺相继由加拿大加尔加里大 学、 帝国石油公司 、 加拿大国家矿产能源中心等单位 开展多方面的研究， 发表了一维、 二维、 三维物理模 型试验结果 以及可行性报告， 显示 了该工艺的潜 力[ 刈 。 但是， 迄今为止还未见到 V a p e x 现场试验报导， 究其原因 一是溶剂用量虽比水蒸气少得很多， 但其 价格远比水蒸气成本高 ； --是溶剂均为易燃物质 ， 注 采过程的安全性令经营者担心； 三是注溶剂的配套 设备和工艺尚未得到深入讨论 据估算， 溶剂成本约占油价的2 0 3 0 ％。鉴于 V a p e x 的一系列优点， 它将是一项很具吸引力 的开 采深层特超稠油的新工艺。 参考文棘 l 万仁溥， 罗英俊主编 采油技术手册 修订本 第八分册 北京 石 油工业 出版社 ， 1 9 9 6 2 刘志平． 史宏才， 朱江庆编译 水平井应用及进展． 北京 石油工 业出版社 1 9 9 7 3 1 u n m S G， N∞n E H a n d R V S V A S t u d y Bit n me nRe c o v m y b y G r a v i ty 日 e U 峨L o w - S o ] d l e C - a s e c t io n l／ l ll d i a ll J o u r n a l e h e m l c a l h g1 9 8 9， 6 7 1 2 4 B u tl e rI I M a n d Md, r v ．sI J A N e w P ro c e s s V a o e x f o rl t , o , , a - mg H e a D O i l s u 她H a Wa t e r a n d蝻d | ∞a r V a p o u r ．IC l , r， 1 9 9 1 、 3 0 I 5 B u fl RM a n dM I J R哪肌l l g He a v yO／ Is V a p o t mlr e dHy d r o e mb a ,t S o l v e n tsF u r t h e r I e v do p t ,． m t o f Va o e x P r c c e s s J c Pr 、 1 9 9 3 ， 3 2 6 6 叽g Q a n d B u Ⅱ R M S e l e c ti We l l 删J o I _si n V a p e x p ro _ o B 翳S PE 3 71 4 5 本文编辑高岩 维普资讯