摘要：随着社会经济的快速发展，人们对于石油能源的需求量也不断增加，在石油开采过程中深层稠油开采具有一定的难度，采用合理的工艺技术能够提高采油效率与采油质量。基于此，本文从深层稠油的特点出发，探讨稠油开采工艺技术的应用。
关键词：深层稠油；稠油开采；开采工艺；工艺技术
引言
稠油开发的关键技术措施是降低黏度开采，降低稠油黏度的方法比较多，可以在稠油中掺入稀油，还可以通过提高稠油的温度降低黏度，如采用蒸汽吞吐开发技术措施、注蒸汽采油技术措施或者火烧油层等技术，提高稠油井的产能，达到稠油油藏开发的产量指标。
1深层稠油的特点
稠油是指在原始油藏条件下，脱气原油粘度为100—10000mPa·s或在15.6℃及101.3kPa条件下，密度为934—1000kg/ m³的原油，如（表1-1）中列出了我国稠油的分类标准。
表 1-1 中国稠油分类标准
注：*指油藏条件下原油的粘度，其它指油藏温度下脱气油的粘度。
与常规原油相比，稠油主要具有以下特点：粘度高、密度大、流动性差；粘度对温度敏感；稠油中轻质组分含量低，而胶质和沥青质含量高。
稠油也可以称之为重质油，由于其粘度高，流动的阻力大，而难于开采。通过原油粘度改善，可以提高抽油开采的效率。稠油在油层和井筒中流动的速度都很慢，给开采带来一定的难度。而且由于深井的特点，采用常规的蒸汽吞吐的开采方式，很难见到效果。注蒸汽开采，由于井深的影响，热能的利用率低，导致热量损失大，热力采油的效果不佳。由于深井稠油油藏的储油物性差，应用热力采油措施的效果不佳，必须对其进行优化设计，采取最优的开采技术措施，才能得到更高的稠油产量。通过对稠油油层的改造技术措施的应用，如油管压裂技术措施的应用，提高油流的流动特性，提高开采效率。针对稠油井的特点，通过室内试验的方式，对深井稠油油藏进行模拟，运用热力采油技术措施，增加蒸汽吞吐的数量，延长焖井的时间等措施的试验，进入生产现场的试验，取得较好的开采效果。经过对稠油油藏的水力压裂，提高稠油油在油层中的渗透性，辅助化学降粘剂的作用，降低稠油的粘度，提高在井筒及管柱中的流动速度，才能最大限度地提高稠油的采收率。
2深层抽油开采工艺技术分析
2.1微生物驱油技术
微生物采油技术是目前世界上发展迅速的三次采油高新技术。通过微生物技术可实现在施工工艺简单，成本低廉，不伤害油层、不影响原油质量、无污染的前提下预计可多回收10%-20%的石油，具有投入少、回收快、效益高的特点，发展前景十分诱人。根据微生物采油的技术特点，其成本较其它三次采油技术低，
其基本费用为：筛选菌种、营养液、地面注入流程设备改造。其中，菌种筛选是关键的技术。采用微生物采油法可以获得最高的原油采收率，是因为这种方法能降低油水界面和油岩界面的相间张力，对石蜡和重质原油的代谢作用，代谢产物对近井区域的孔隙起到很好的淸蜡作用，能降低原油粘度，降低地层堵塞，从而能改善原油的流动性，由此能增加油井产量，增加水井注水量，提高原油采收率。
2.2稠油掺稀油开采技术
电加热空心杆举升技术、泵下掺稀油技术和泵上掺稀油技术。前两种举升方式由于受泵挂下深限制，有效生产压差小，致使油井供液能力受到限制，油井无法稳定生产，生产时率较低。通过优选最终确定了泵上掺稀油的空心抽油杆人工举升技术，如图（2.1）。
图 2.1 空心抽油杆泵上掺稀降粘工艺
泵上掺稀油举升工艺采用空心抽油杆泵上掺稀油降粘，根据油层深度不同抽油机选用 14、16 和 18 型抽油机，抽油泵采用整筒式抽稠泵，杆柱结构采用 3～5 级组合。工作制度：冲程 4～6 米，冲次 3～4 次/分，形成“长冲程、低冲次、大机、小泵、强杆、粗管”的工艺系列。
利用空心抽油杆掺稀油举升技术措施开采稠油。选择长柱塞的防砂抽稠油泵提高泵效，防止稠油井出砂发生严重的砂卡现象，而影响到油井的正常生产。合理控制抽稠油采油设备的运行参数，采取长冲程、慢冲数的设计，在油井生产过程中，通过空心的抽油杆将稀油掺入，与井下的油流混合，降低了稠油的黏度，通过抽油泵的抽汲作用，而将稠油开采到地面上来，完成稠油井的生产任务。也可以选择实心的抽油杆，通过油套管的环形空间掺入稀油，实现降黏开采，也能够达到预期的采油生产效率。还可以应用潜油电泵机组将掺入稀油的井中的油流开采出井，也可以应用螺杆泵开采稠油，通过稀油的掺入，而降低了稠油的黏度，应用不同的泵输方式，将其开采到地面，实现稠油井的生产效率。
2.3蒸汽吞吐工艺技术
蒸汽吞吐过程中的传热介质包含物理的、化学的、热动力学的各种现象，是一个十分复杂的综合作用过程，同时也是一个具有不同流动梯度的非稳定渗流过程。蒸汽吞吐的采油原理主要机理：1、油层中原油加热后粘度大幅度降低，流动阻力减小。粘温敏感性是稠油热采的主要机理；2、对于压力高的油层，油层的弹性能量在加热油层后充分释放出来，成为驱动能量；3、解堵作用，高温蒸汽对岩石的冲刷可以解除进井地带的污染，尤其是第一周期，解堵起到了非常重要的作用；4、降低界面张力，改善液阻和气阻效应，降低流动阻力；5、流体和岩石的热膨胀作用，使得孔隙体积减小，增加出液量。
蒸汽吞吐是最常用的超稠油开采方式，凭借着成熟、简单的操作方法，得到了业界内的一致认同。蒸汽吞吐即在开采油藏时，定期向油井注入一定量的蒸气，当井内稠油出现融化，粘性降低以后开采。以氮气助排为例，氮气属于一种非凝结性气体，通常不会受到温度条件的影响，不会类似蒸汽，遇冷凝结。注入氮气，则能够增大蒸汽以及热水袋体积，促进溶剂扩散。氮气膨胀的条件下，则体积将会更大，生产过程中可以加速驱动地层之中的原油出现反排，这样对采液可以提高工作效率。
2.4应用螺杆泵举升的方式开采稠油
自 60 年代以来，随着各国油田的稠油井，含砂、含气井等问题井的增多，其开采量所占比重越来越大，人们迫切需要一种高效节能、方便实用的采油方式以解决开采中遇到的问题，这样螺杆泵就以其众多的优势出现在油田开发中。最近十多年来，螺杆泵采油在各国油田得到广泛的应用，特别在欧美等国发展迅速。理论排量 3.5～400m³/d，最大扬程 500～2100m。近年来螺杆泵采油技术在海上油田应用普遍，陆上中、深井逐步推广，发展较快，有望成为油田主要的机采方式之一，螺杆泵正在朝着规范化、系列化方向发展。
螺杆泵又叫渐进式容积泵，由定子和转子组成，两者的螺旋状过盈配合形成连续密封的腔体，通过转子的旋转运动实现对介质的传输，如（图 3-1、图 3-2）。
图3-1螺杆泵工作示意图
地面驱动系统→抽油杆旋转→转子旋转→转子与定子啮合，沿长度方
向组成一系列封闭腔，这些封闭腔从泵入口向出口方向移动，将液体由进口端推向出口端。井下单螺杆泵由定子和转子组成。定子由钢制外套和橡胶衬套组成，螺杆泵定子是用丁腈橡胶衬套浇铸粘接在钢体外套内而形成的一种腔体装置。定子内表面呈双螺旋曲面，与转子外表面相配合。转子由合金钢的棒料经过精车、镀铬并抛光加工而成。
图3-2螺杆泵结构示意图
螺杆泵采油特点：
1、一次性投资少。与电动潜油泵、水力活塞泵和游梁式抽油机相比，螺杆泵的结构简单，一次性投资最低。
2、泵效高，节能，维护费用低。由于螺杆泵工作时负载稳定，机械损失小，泵效可达90%，系统效率高。设备结构简单、体积小，维护方便。
3、占地面积小。螺杆泵的地面装置简单，安装方便。
4、适合稠油开采。一般说来，螺杆泵适合于粘度为 8000mPa.s 以下的原油开采，因此多数稠油井都可应用。
5、适应高含砂井。螺杆泵可输送含砂量达 80%的砂浆，在原油中含砂量达 40%的情况下也可正常生产。
6、适应高含气井。螺杆泵不会发生气锁，因此较适合于油气混输，但井下泵入口的游离气会影响容积效率。
由于螺杆泵具有输送高粘度液体的特性，螺杆泵只有运动部件螺杆，没有阀和其他的运动部件，结构简单，对稠油的影响不大，因此，将螺杆泵安装于稠油井中，最大限度地提高泵效，达到稠油井开采的预期产能指标。合理选配抽油杆扶正器，避免井口偏斜而导致油管的磨损，引起管柱损坏事故，而需要进行井下作业维修，增加油田开采成本。优选合适的地面驱动的螺杆泵系统，并安装防反转设备，保证螺杆泵安全平稳地运行，提高螺杆泵运行的效率，减少螺杆泵故障的发生率，提高螺杆泵运行的效率，才能完成稠油油田开采的任务。
3稠油开采趋势及展望
世界范围内的稠油开采技术日趋成熟，但还有很大发展空间。我国稠油油藏资源丰富，地质条件复杂，深油层占多数，因此需要采用适合我国油藏条件的开采技术。对于超深层稠油（埋深大于1500m），由于注汽热损失大，井底干度无法保证，所以尽量不采纳注汽开发的方案，但如果空气压缩机能满足要求的话，是可以考虑火驱开发的。和注汽开发相比，火驱开发的经济效益更好。只是火驱开发技术难度较大，对空气压缩机的要求较高，而且不容易控制地下燃烧，所以该技术还在试验阶段，要想付诸实践，还需各方协调努力。油藏开采后期采用单一开采技术效果非常有限，复合开采已成为近年来开发稠油油藏的主要方式以及未来发展的主要趋势，目前采用较多的主要有降粘剂+蒸汽吞吐技术、水平井+蒸汽吞吐技术、CO2+蒸汽+表面活性剂开采稠油技术等。
结语
通过对稠油开采工艺技术措施的研究，设法降低稠油的黏度，提高稠油井开采的效率，满足油田开发的产能要求。由于稠油的黏度高，流动时的摩擦阻力大，给稠油开采带来更大的难度。为了提高稠油油藏的开发效率，采取最佳的稠油开采工艺技术措施，这样才能达到预期的驱油效果。
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论文作者:马勇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
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