辽河油田化学采油工艺技术研究

摘 要:本文基于笔者多年从事采油工艺的相关工作经验,以辽河油田化学采油工艺为研究对象,论文首先分析了辽河油田当前采油工艺中存在的问题,进而研究探讨了化学采油和稠油井下改质及技术,在此基础上,笔者描绘了未来的技术发展方向,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词:辽河油田 化学 采油 工艺 技术 稠油

中图分类号:TE3文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)04(c)-0111-01

辽河油区是渤海湾油气区的重要组成部分,地质结构复杂,断层异常发育。截至2008年,油田开发建设30多年来,已经有36个油气田800多个断块投入开发,19414口各类开发井投入使用,年产原油1000多万t。其中投入蒸汽吞吐热采的区块共101个,平均蒸汽吞吐周期为6.0,当年蒸汽吞吐开采井数4500井次,年产稠油约800×104t,占辽河油区总产量的60％左右,稠油在辽河油区占有越来越重要的位置。目前,稠油的开发越来越困难,经济效益越来越差,因此,对目前的稠油开采工艺进行总结分析,以探讨可能具有发展前景的采油工艺技术。

1 技术现状及存在问题

1.1 技术现状

几年来,针对辽河稠油油品性质差、粘度高、密度大,以及在生产过程中表现出来的能耗高、作业频繁、出砂严重、污水处理难度大、油层动用程度差、成本居高不下的困难和矛盾,通过广大科研人员的努力,逐渐形成了以稠油高效注汽技术、智能温控中频电加热采油技术、提高机采效率技术、注采冲防一体管柱技术、燃煤-燃气介质炉伴热技术、稠油集输配套技术、固挡排综合防砂技术、高温调剖封窜技术等为代表的具有辽河油区特色的稠油低成本开采配套技术,有力地确保了低成本规模开发。建成了国内规模最大的稠油生产和科研基地,成为辽河油区新的产量和经济效益增长点。

1.2 存在问题

经过几年的蒸汽吞吐开发,虽然取得了较好的效果,但也暴露出一定问题,主要表现为以下几个方面。

(1)高轮次蒸汽吞吐阶段周期产量低、日产水平低、油汽比低,单位操作成本高。(2)蒸汽吞吐阶段平面动用半径有限,井间剩余油富集。(3)产量递减快,年综合递减率平均为30％左右。(4)蒸汽吞吐阶段采收率低,预测馆陶组油层采收率为22％,兴隆台组油层采收率为25％。

2 化学采油技术

2.1 三元复合吞吐技术

通过室内实验研究及现场试验效果分析,认为蒸汽CO2助剂三元复合吞吐的增产机理主要包括以下几个方面。

(1)调剖作用。CO2在地层中与表面活性剂形成丰富、稳定的泡沫,使CO2不会很快释放,形成贾敏效应,暂堵高渗透率地层,使蒸汽转向中低渗透层,提高蒸汽波及系数。(2)补充地层能量。CO2进入地层后,一部分溶解于原油,与地层原油形成混相,使原油体积膨胀,起到了溶解气驱的作用。(3)降粘助排。CO2溶于原油后,原油粘度下降,也有利于原油克服毛细管阻力和摩擦力,从而提高原油的流动能力。流动性能改善,加入表面活性剂在油水两相转溶过程中,界面张力会逐渐降低。(4)对油层有一定的酸化解堵作用。CO2溶于水后呈酸性并与地层基质发生反应,会溶蚀一部分杂质,可以提高油层的渗透率。

该技术从2002年开始试验以来,经过多次技术改进,已经进入现场规模实施阶段,2004年在进一步扩大实施规模的同时,开展了大量的室内研究和效果跟踪评价研究,进一步加深了对该项技术的机理认识,同时为现场实施及工艺改进提供了依据。在此基础上,对工艺参数等进行了大量改进与完善,并组织开展了连续实施、间隔实施、井组试验、凝胶试验等新工艺试验,取得了明显的增油效果。至2004年底,该技术在辽河已累计施工226井次,可对比井115井次,增油98井次,平均单井增油325t,累计增油31858t,措施有效率为85.2％。

2.2 蒸汽/碱复合采油技术

碱-蒸汽驱提高采收率的原理是降低原油粘度、减小界面张力值;碱添加到蒸汽中增加了其重力,减少了其流度,有利于减少早期突破造成的蒸汽超覆。Sheild对使用蒸汽和低浓度碱表面活性剂混合物开采更多原油的优化蒸汽驱工艺进行了探索。实验结果证明,蒸汽驱与表面活性剂相结合比用常规蒸汽驱或碱蒸汽驱提高采收率效果要好。胜利油田应用的黑液复合降粘剂以造纸黑液为主要原料,主要成分是碱、木质素和表面活性剂。注入油层后,碱与稠油中的环烷酸等反应生成活性物质(环烷酸钠)。在乐安油田应用5井次,4口井为超稠油油藏,效果较好。该方法的缺点是原油后期处理难度较大,对管道腐蚀不容忽视,辽河油区可借鉴胜利油田的经验开展相关先期研究与室内试验。

3 稠油井下改质技术

3.1 井下加氢改质方法

井下加氢改质方法相当于将地面炼油厂搬到了地下,通过油田开采中常用的砾石充填或压裂作业中支撑剂注入的方式将固体催化剂(如商业用的传统Ni-Mo或Co-Mo加氢催化剂)放置到油层中生产井附近,向地层中注入氢气或合成气。通过就地燃烧原油产生就地改质所需要的高温,使油气流过加热的催化剂层开采。Weissman等人在前人已证明稠油井下加氢改质可能性的基础上,通过室内实验进一步研究了合理的处理参数(温度、压力、水含量)和催化剂的成分对成功的井下加氢改质的重要性。美国专利报道了超重油井下改质的方法,将足够的蒸汽、供氢剂、甲烷注入地层,天然地层作催化剂,通过氢转化作用实现井下改质。

3.2 稠油水热裂解技术

一般认为注蒸汽的作用是属于无物理作用,实际上高温蒸汽与重油混合物中的某些成分发生了化学反应。J·B·Hyne论述了高温蒸汽与重油油藏之间化学作用的问题,把稠油在水蒸汽的作用发生的脱硫、脱氮、加氢、开环以及水煤气转化等一系列反应,统称为稠油的水热裂解反应。对稠油的影响包括:(1)沥青质含量降低;(2)饱和烃和芳香烃含量增加;(3)胶质含量减少30％,水热处理后所有组分中的硫含量都下降。该技术的关键是研制出高效、低成本的水热裂解催化剂,在热力作用下(如蒸汽吞吐、蒸汽驱),水热裂解、催化裂化发生协同作用,使稠油的物理和化学性质发生较大的变化,分子变小,粘度变低,流动性变好,从而大幅度提高采收率。

该技术在辽河油区曙光采油厂进行注蒸汽吞吐试验7口井,降粘效果较好,在生产初期的一个月内降粘率均保持在60％以上。该项目的研究成功,为更有效地开发稠油油藏提供了一种新的开采技术。

4 稠油开发技术方向

(1)水平井蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术可以将稠油采收率再提高25％以上,目前水平井的技术和水平在不断提高和改进,轨迹控制能力能够满足SAGD的要求,应在完井方式、管柱强度上进一步深入研究,使其成为开发稠油最有希望的方法之一。(2)辽河油区经过多轮次的蒸汽吞吐开发,其经济效益已越来越差,转换开发方式已势在必行。蒸汽驱技术引入辽河油区,必须解决深井注汽井筒隔热保温保证高干度注汽、高温产出液大排量举升等一系列技术难题。

参考文献

[1]曾玉强,刘蜀知,王琴,等.稠油蒸汽吞吐开采技术研究概述[J].科技资讯,2006(6).

[2]窦宏恩.稠油热采应用SAGD技术的探讨[J].科技创新导报,2003(4).

推荐访问:辽河 采油 油田 技术研究 化学