熱力採油法系指向油藏注入熱流體或使油層就地發生燃燒形成移動熱流，主要靠利用熱能降低原油粘度，以增加原油流動能力的方法。是開採地下粘度大的原油的有效方法。
基本介紹
- 中文名：熱力採油法
- 外文名：Thermal oil production method
- 方式：向油藏注入熱流體
- 套用目的：開採稠油
技術,蒸氣法,蒸氣吞吐技術,蒸汽驅技術,火燒油層技術,開採技術,
稠油在油氣資源中占有很大的比例,因此加強稠油開採、提高採收率已成為當今的研究熱點。但稠油不同於常規原油，主要是粘度大,難於用常規方法開採，因此需要一些特殊的工藝措施。熱力採油就是當今稠油開採主要技術。
技術
常規熱力採油技術及其套用常規熱力採油法包括蒸汽法和火燒油層。
蒸氣法
蒸汽法主要有蒸汽吞吐和蒸汽驅兩種方法。蒸汽是一種熱能，注入地層後，能大大提高油層溫度。隨著油層溫度升高，可以產生以下效應：（1）原油粘度大大降低，增加原油的流動係數。（2）油層岩石和流體體積膨脹，增加彈性能量。（3）在蒸汽驅過程中，產生蒸汽蒸餾和溶劑抽提作用，在蒸汽帶前緣出現輕質餾分的富集帶，起到油相的混相驅替作用。（4）油相相對滲透率增加，水相相對滲透率降低，殘餘油飽和度下降。
蒸氣吞吐技術
蒸汽吞吐是指在本井中完成注蒸汽、燜井和開井生產三個過程的稠油開採方法，從注蒸汽開始到油井不能正常生產為止，稱為一個吞吐周期。
蒸汽吞吐注汽參數主要是指周期注汽量、注汽速度、蒸汽乾度和燜井時間。注汽試件與注汽量、設備、井況與地層條件有關，一半為 10～15 天。燜井過程是將注入蒸汽的熱量充分釋放給油層，合理的燜井時間應該滿足蒸汽釋放完潛熱為止，燜井時間過長或過短都將影響注入蒸汽的熱效應，燜井時間一般為 3～5 天；生產階段是將蒸汽凝結的流體和被加熱的油藏流體一起開採到地面上來，與常規生產井的過程基本相同，生產時間可長達上百天甚至一年多。
蒸汽吞吐通常只能采出井點周圍油層中有限區域內的原油，井間存在大量蒸汽難以波及到的死油區，隨著吞吐輪次的增加和加熱區含油飽和度的減小，採油效果將逐漸差，油藏處於低效或無效吞吐階段，蒸汽吞吐的原油採收率一般只有 10%～20%。
蒸汽吞吐是一種相對簡單和成熟的注蒸汽開採稠油的技術，在美國、委內瑞拉、加拿大廣泛套用。蒸汽吞吐的機理主要是加熱近井地帶原油，使之粘度降低，當生產壓力下降時，為地層束縛水和蒸汽的閃蒸提供氣體驅動力。近幾年蒸汽吞吐技術的發展主要在於使用各種助劑改善吞吐效果。該技術是80年代在委內瑞拉發展起來。
蒸汽驅技術
蒸汽驅是指按一定井網，在注汽井連續注汽，在注入井周圍形成蒸汽帶，注入的蒸汽將地下原油加熱並驅到周圍生產井後產出。蒸汽驅的注采形式與常規注水開採相似。
蒸汽驅油田的產量具有駝峰狀特徵，蒸汽驅過程從時間上大致可分為三個階段：一是蒸汽驅啟動階段，由於油層原油的初始粘度較高，蒸汽驅初期只要依靠提高注入壓力維持生產，若油層孔隙中存在氣體，注入的蒸汽把原油擠入這部分空間，因此啟動階段的原油產量較低；二是蒸汽驅受效階段，隨著注入蒸汽量的增加，受熱原油越來越多，加熱降粘逐漸起到控制作用，同時取決於油層的物性，產量達到高峰；三是蒸汽突破階段，當蒸汽在生產井突破以後，注入蒸汽的熱效率降低，同時油層中被驅原油越來越少，產量逐漸下降。
蒸汽驅是目前大規模工業化套用的熱采技術，成為蒸汽吞吐後提高採收率的有效方法，並取得了良好的效果。蒸汽驅的機理主要是降低稠油粘度，提高原油的流度。蒸汽相不僅由水蒸汽組成，同時也含烴蒸汽，烴汽與蒸汽一起凝結，驅替並稀釋前緣原油，從而留下較少的但較重的殘餘油。國外採用蒸汽驅大規模開發的兩個主要稠油油田是美國的克恩河油田和印度尼西亞的杜里油田。克恩河油田採用大型熱電聯供技術，使蒸汽驅平均油汽比達到0.32，汽驅後採收率達到62.4%，有的區塊超過70%；杜里油田預計最終採收率可達55%。
在開發實踐中，蒸汽吞吐和蒸汽驅是注蒸汽採油的兩個有機過程，蒸汽吞吐為蒸汽驅創造了有利的油藏驅替條件，同時蒸汽驅注入油層的大量的熱力學能使油層溫度在較大範圍內得到提高，將井間的原油驅替到生產井。蒸汽驅階段的原油採收率一般可達20%~30%。對於整個稠油油藏，有計畫地實施蒸汽吞吐向蒸汽驅的轉換，可以巧妙地避開蒸汽吞吐和蒸汽驅的低效期，保持稠油油藏的穩產。
火燒油層技術
火燒油層，其原理是向井下注入空氣、氧氣或富氧氣體，依靠自燃或利用井下點火裝置點火燃燒，使其與油藏中的有機燃料(原油)反應，藉助生成的熱開採未燃燒的稠油。根據燃燒前緣與氧氣流動的方向分為正向火驅和反向火驅；根據在燃燒過程中或其後是否注入水又分為乾式火驅和濕式火驅。
加拿大的狼湖油田是目前世界上大規模的先蒸汽吞吐後火驅開採的工業試驗區。該方案從1985年開始，預計開採25a。羅馬尼亞的Suplaca de Barcau油田，於1964年開始火驅試驗，到1993年底火燒前緣達8.9km。美國和前蘇聯都進行過火驅試驗，預計採收率都在60%以上。
火燒油層最大的問題是氧化過程在油藏中維持的時間以及氧化範圍。通常，火燒油層工作特性與空氣流量有關，因此使工作過程很難控制；很高的最佳氣流量一般只能在井距很小時達到，加上其它因素的干擾，熱損失導致油大部分餾份冷凝而難以采出；燃燒產出的氣體污染空氣，不利於環保；在火驅中，如果砂層是高度未膠結的，出砂將更為嚴重，油焦顆粒和很高的氣體流速將使磨蝕問題變得越來越嚴重，清除砂子將要求經常提出井中油管和更換井下泵。由於注入空氣需使用大功率高壓空壓機，為此技術要求高，成本也大，因此火燒油層一般套用於油層深度小於1000~1500m。因此到目前為止，火燒油層法還只是處於工業試驗階段。
近幾年，隨著水平井技術的發展，火燒油層技術呈現出新的發展趨勢，即由常規火驅變為複合驅。例如，利用水平井進行重力輔助火燒油、火驅與蒸汽驅複合驅等，從而提高採收率，提高經濟效益。
開採技術
我國稠油油藏資源豐富，地質條件複雜，油藏類型多，且多數為深油層。在20世紀90年代初，我國已投入注蒸汽熱采的稠油油藏，多數為普通稠油。但是在克拉瑪依、遼河、勝利等油區，還存在一些地下原油粘度均超過80000m Pa·s的超稠油油藏，按常規打直井進行蒸汽熱采開採，無法進行有效益的開發。而國外蒸汽熱采成功的油藏深度僅500m左右，因此我們需採用適合我國油藏條件的熱采方法。
SAGD
蒸汽輔助重力泄油技術(簡稱SAGD)是開發稠油的一項前沿技術，對於在地層原始條件下沒有流動能力的高粘度原油，要實現注采井之間的熱連通，需經歷油層預熱階段蒸汽輔助重力泄油是以蒸汽為熱源，熱傳導與熱對流相結合，依靠稠油及凝析液的重力作用開採。這種開採方式依靠兩種布井模式實現：一種方式是在靠近油層底部鑽成一對水平井，另一種方式是在油層底部鑽一口水平井，其正上方鑽一口或多口直井。
當蒸汽從上部的注入井注入油層，蒸汽向上方及側面移動，形成一個飽和蒸汽室，蒸汽在汽液界面冷凝，並通過熱傳導將周圍油藏加熱，被加熱降粘的原油和冷凝水在重力驅動下流到底部生產井，隨著原油采出，蒸汽室逐漸擴大。
熱化學、泡沫驅開採技術
從70年代後期開始，針對注蒸汽採油方法中存在的問題，出現了一種新的稠油開採方法-化學複合開採技術，即在注入蒸汽的同時，有目的地加入一些化學劑，改善熱力採油的效果，如加入泡沫劑，就可以調整蒸汽的注入剖面，又如加入薄膜擴散劑可改善油層岩石的潤濕性及界面張力，從而取得更好的採油效果。
