稠油气体辅助吞吐技术研究及实践

摘要：稠油资源在全球石油储量中占有重要地位，但由于其高粘度特性，开采过程中面临诸多挑战。气体辅助吞吐技术作为一种创新的稠油开采方法，通过向油层注入气体，降低原油粘度，提高原油流动性，从而提高采收率。本文将对稠油气体辅助吞吐技术的研究及实践进行综述。

关键词：稠油；气体；辅助吞吐技术

引言

稠油在全球石油资源中占据着相当比例，其开采对于保障能源供应具有重要意义。然而，稠油的高粘度特性使得其开采难度较大，传统的热采方法如蒸汽吞吐在长期应用后逐渐暴露出一些局限性，如蒸汽热利用率低、油藏压力下降快、采收率提升幅度有限等。稠油气体辅助吞吐技术作为一种新兴的提高采收率技术，通过向油藏中注入特定气体，与蒸汽吞吐相结合，展现出了改善稠油开采效果的巨大潜力，成为当前稠油开采领域研究与实践的热点之一。

一、稠油气体辅助吞吐技术原理

（一）气体降粘作用

稠油包含大量沥青质、胶质等大分子成分，致使其粘度偏高。注入的气体（此处以氮气为例）能与稠油产生相互作用。氮气进入稠油后，会形成众多微小气泡，这些气泡使稠油的流变特性发生改变。在流动时，稠油更容易发生变形和流动，从而减少了流动过程中的阻力，有效提升了稠油的流动性，为后续开采作业创造了有利条件。

（二）增加地层能量

在稠油开采进程中，地层能量会逐渐衰减，致使油井产量不断下滑。气体的注入能够补充地层能量。氮气在油藏条件下可增加地层的弹性能量，在油藏孔隙中形成气驱压力，推动原油向生产井运移，进而提高油井的生产能力，延长油井的生产周期。

（三）改善驱替效率

在气体辅助吞吐过程中，气体与蒸汽协同作用，有助于改善驱替效率。气体在油藏中上升时，会携带部分热量向上部油层扩散，使油藏温度分布更为均匀，降低蒸汽超覆现象，扩大蒸汽的波及体积。同时，气体在孔隙中的窜流与膨胀作用，能够将一些原本难以驱替的残余油驱出，提升微观孔隙尺度上的驱油效率，使更多的原油能够被开采出来。

二、关键参数优化

（一）气体种类与注入量

1.气体种类选择

不同气体在稠油中的作用效果各有不同。氮气具有成本低廉、来源广泛且对油藏适应性强的特性。在一些地层压力较低、急需快速补充能量的油藏中应用效果显著。而在实际应用时，需综合考量油藏的温度、压力、原油性质以及经济成本等多方面因素，以此来确定合适的气体种类或进行气体组合注入。

2.注入量确定

气体注入量的确定极为关键，注入量过少难以发挥气体降粘与补充能量的作用，过多则可能导致气体过早突破、套管损坏等问题。通常采用数值模拟结合油藏工程法来确定。构建数值模型模拟不同注入量下油藏的生产动态，包括油井产量、压力、气油比等，并辅助以经济评价，从而确定最优的注入量范围。

（二）注入压力与温度

1.注入压力优化

注入压力对气体在油藏中的扩散和驱替效果有着重要影响。过高的注入压力可能致使地层压裂，破坏油藏原始结构，加剧气体窜流；过低的注入压力则使气体无法有效注入油藏深部，难以充分发挥其作用。在优化注入压力时，需要考虑油藏的破裂压力、地层渗透率、原油粘度以及气体的压缩性等因素。一般通过试注试验与数值模拟相结合的方法，逐步调整注入压力，观察油藏的响应，如压力变化、吸汽剖面等，进而确定既能保证气体有效注入又不会对油藏造成损害的最佳注入压力范围。

2.注入温度控制

对于蒸汽-气体辅助吞吐而言，注入温度同样不容忽视。适宜的注入温度能够提高蒸汽的热效率，增强气体在稠油中的溶解和作用效果。然而，过高的温度可能导致油藏岩石性质改变，如粘土矿物的转化，影响油藏渗透率；过低的温度则会使蒸汽的降粘和驱替效果大打折扣。在实际操作中，依据油藏的初始温度、热传导特性以及所需的降粘程度等因素，通过调整蒸汽注入量和质量，将注入温度控制在合理范围内，以实现最佳开采效果。

（三）吞吐周期与注采参数

1.吞吐周期调整

吞吐周期直接影响油井效率与采收率。在气体辅助吞吐过程中，随着轮次的增加，油藏的温压及剩余油分布会发生变化。吞吐周期过短难以充分发挥气蒸作用，过长则会使油井停产时间久、产量波动大。借助对生产数据的实时监测分析并结合数值模拟，依据油藏动态适时调整周期，使油井保持高产，最大程度提升采收率，保障稠油开采的高效与稳定推进，优化开采效益与资源利用率。

2.注采参数优化

注采参数涵盖蒸汽注入速度、气体注入速度、焖井时间、采液速度等。蒸汽注入速度影响蒸汽在油藏中的波及范围和热传递效率，气体注入速度则与气体在油藏中的分布和作用效果紧密相关。焖井时间的长短决定了气体和蒸汽与稠油的作用时间，采液速度影响着油井的生产能力和地层能量的保持。采用正交试验设计或优化算法，对这些注采参数进行多因素综合优化，以找到最佳的参数组合，提高稠油气体辅助吞吐的整体效果。

三、实际应用案例分析

（一）某油田应用实例概况

以高升采油厂为例，该厂稠油区块在经历多年常规蒸汽吞吐开采后，遭遇了油藏压力显著下降、油汽比持续降低、采收率增长近乎停滞等严峻挑战。为改善这一状况，决定引入氮气辅助蒸汽吞吐技术开展开采试验。

（二）应用效果评估

实施氮气辅助蒸汽吞吐技术后，该厂取得了可观的应用成效。油井的日产油量显著提升，平均增幅约达25%。油藏压力下降趋势得到有效遏制，地层能量得到明显补充。通过深入分析生产数据以及油藏监测结果可知，氮气的注入有效改善了稠油的流动性，提升了蒸汽的波及效率，使得原本难以开采的剩余油得以有效动用。在该厂的一个典型区块，经过多个连续吞吐周期的氮气辅助蒸汽吞吐作业后，采收率较单纯蒸汽吞吐提高了约9%，为油田的持续稳定生产注入了新的活力。

（三）面临问题与解决对策

1.面临的主要问题

（1）氮气注入过程中，由于其在油藏中的存在形式和运移特性，可能导致局部压力波动较大，对油藏的微观孔隙结构产生一定的冲击，影响油藏的长期稳定性。（2）在油藏中，氮气窜流现象也较为明显。受地层非均质性影响，部分高渗透层或大孔道区域氮气窜流速度过快，导致气体利用率低下，严重影响了整体的驱油效果和技术经济效益。

2.解决对策与措施

（1）针对油藏微观孔隙结构受冲击的问题，采用了精细的压力调控技术。通过在注气过程中实时监测油藏压力变化，利用智能调控设备对注入压力和流量进行精准调整，减少压力波动幅度，降低对油藏微观孔隙结构的不良影响，保障油藏的长期稳定性。（2）为解决氮气窜流问题，采用了复合调剖封堵技术。在注气前或注气过程中，向油藏中的高渗透层或大孔道先注入可降解的高分子聚合物类调剖剂，形成初步封堵；随后注入纳米级的封堵颗粒，进一步填充孔隙通道，有效封堵气体的窜流通道，迫使氮气向剩余油富集的低渗透区域扩散，从而显著提高了氮气的波及效率和利用率，提升了整体驱油效果。

结束语

综上所述，稠油气体辅助吞吐技术作为一种有效的稠油开采方法，在降低原油粘度、提高原油流动性、提高采收率等方面具有显著优势。随着技术的不断进步和应用实践的积累，稠油气体辅助吞吐技术将在稠油开采领域发挥更加重要的作用。未来，应继续加强技术研究与创新，推动稠油气体辅助吞吐技术的智能化、自动化和环保化发展。

参考文献

[1]赵衠珺.稠油气体辅助吞吐技术研究及实践[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术.2021（08）：128-132

[2]刘震.D84块非凝析气体辅助蒸汽吞吐技术探讨[J].化工管理.2024（24）：100-102

[3]门琦淏.多元复合辅助蒸汽吞吐技术研究与应用[J].中文科技期刊数据库（全文版）自然科学.2024（02）：0050-0053