原地采矿
1.砂冷开采
这种方法不注热不防砂,用螺杆泵将原油和砂一起采出。主要原理是:(1)通过出砂和冷采在储层中形成虫孔,大大提高油层的孔隙度和渗透率,大大改善油砂的流动性;(2)稳定的泡沫油使原油密度很低,使高粘度的油砂油流动;(3)由于储层产生大量砂粒,储层本身强度降低,在上覆地层压力的作用下,储层会受到一定程度的压实,使孔隙压力增大,驱动能量增加;④远距离的边底水可以提供一定的驱动能量(郑等,2008)。
适用条件:一般来说,冷采加砂最好适用于未开发的新区或老区的新地层。适用于具有一定流动性的重油。储层埋深大于300m,储层厚度大于3m,初始储层压力优选大于2.5MPa,脱气原油粘度约为1000 ~ 50000 MPa·s,脱气原油密度为0.92 ~ 0.98g/cm3,含有一定的溶解气,溶解气油比大于5m3/t,粘土胶结物含量较少。
该方法的主要优点是增加了油藏的流动通道,提高了原油生产速度,降低了生产成本;缺点是采收率低,虫洞存在堵水、运砂问题。
2.蒸汽吞吐开采
蒸汽吞吐,也叫蒸汽吞吐和周期注汽。它先向油层注入一定量的高温高压湿饱和蒸汽(吞蒸汽),然后关井数日,焖井,加热油层原油,再开井生产(吐出热油),整个过程在同一口井中进行。
蒸汽吞吐通常用作蒸汽驱的第一阶段。在原油粘度高的油层,井间流动阻力很大。如果直接采用蒸汽驱,不能以合适的速度注入蒸汽,导致注入速度下降,地层压力上升,最终导致注汽失败,采油速度下降,蒸汽驱后见效时间晚,油气比低,经济效益差。因此,通常采用蒸汽吞吐对油藏进行预热,在井间形成热连通后采用蒸汽驱进行开采。
适用条件:一个成功的蒸汽吞吐方法需要一个厚的盖层,以包含高蒸汽注入压力、可流动的原油、高渗透率和孔隙度、驱动能量、无底水和气顶,并且产层厚度至少为15m。有效的蒸汽吞吐需要重油以高注入速率(200m3/d)接收蒸汽,并有足够的驱动能量将油流驱回油井。
蒸汽吞吐的优点是采油速度快;缺点是回收率低,一般不到20%。
3.蒸汽驱采矿
蒸汽驱是一种驱动开采,以井组为单位,从一口或几口注汽井连续注入蒸汽,从一些相邻的生产井连续采油。蒸汽驱通过注入井不断注入高倩蒸汽,补充地层能量,将热量引入地层,加热油层,降低原油粘度。
适用条件:蒸汽辅助重力驱可用于与宽气顶或底部水层接触的油砂。
蒸汽驱的优点是可以提高采收率。
4.蒸汽辅助重力排水开采
SAGD技术是开发重油和油砂的前沿技术。该方法以蒸汽为加热介质,通过流体热对流和热传导相结合,利用重力开采重油沥青。SAGD可以有不同的应用方式:一种是平行水平井,即在靠近油层的底部钻一对上下平行的水平井,上面的水平井注入蒸汽,下面的水平井采油;另一种是水平井和直井相结合,即在油层底部打一口水平井,在其上方打一口或几口直井,直井注蒸汽,水平井采油;第三种是单管水平井SAGD,即在同一水平井井口下入注汽管柱,通过注汽管柱向水平井顶部注入蒸汽,使蒸汽腔沿水平井反向膨胀。
SAGD开采过程中的关键因素是蒸汽和油之间的对流,这与常规的蒸汽和油的并流流动完全不同。国外对SAGD技术的研究主要有:建立对流物理模型,研究油水两相对流特性,用二维微观模型研究蒸汽空腔的扩展,用CT扫描研究蒸汽与油水之间的微观流动以及不凝性气体对对流过程的影响。未来将对蒸汽、油、水的对流进行研究,深化上述研究,形成更有效的数学模型,为油田大规模SAGD开发提供有效的评价、预测和设计手段,最终实现最经济有效的SAGD开采。
SAGD开采的优点是油气比提高,原油采收率高,采收率一般在40% ~ 60%,对储层非均质性不敏感。缺点是初期产量低,如何推广到低温低压底水油藏(朱,2007)。
5.烧掉油层
火烧油层是热力采油中最早使用的采油方法。这项技术在美国获得专利1920。苏联于1933 ~ 1934进行了第一次现场中试,1950 ~ 19565进行了第一次真正的ISC工艺试验。
火烧油层又称原地燃烧,是指向油层中注入空气或含氧气体,与油层中的有机燃料发生反应,利用产生的热量加热油层,降低原油粘度,以空气为动力开采原油。火烧油层驱油效率很高,现场试验表明采收率一般可达50% ~ 80%。
火烧油层比注蒸汽适应性更广。一般蒸汽驱热损失过大时,可选择火烧油层的方法。火烧法可用于深层(> 1000 m)、薄层(< 6 m)、致密(< 35× 10-3 μ m2)高含水油藏。蒸汽驱开采这类油藏风险太大。高压注气有利于燃烧,所以不受深度限制。
烧油层的好处是地下开采潜力大,减少二氧化碳排放,成本低;缺点是工艺难以实施,地下燃烧难以控制,高压注入大量空气的成本比较高。
重油沥青的开采方法有地下巷道开采、原位催化、微生物处理等。