西北油田: “非常规武器”剑指特超稠油难采禁区

作为中国陆上最大的稠油采油厂,西北油田采油二厂承担着塔河油田90%以上的稠油产量。

该厂2020年首批7口新井也不出意外地瞄准稠油,但不同以往的是,这次新井全部位于塔河十二区以北、技术人员习惯称之为“艾丁北”的地区。这里的特超稠油黏度是普通稠油的百倍以上,一直是开采“禁区”。

“塔河老区要稳产,采油二厂要发展,艾丁北绕不过去,再难采的油也要奋力实现效益开采!”该厂总工程师吴文明这几年一直盯着艾丁北,毕竟,那里有9000万吨地质储量。

    超深超稠油开发,每走一步都需要创新

专家指出,世界上稠油资源量远比常规原油多,但由于开采难度大,稠油产量远没有常规原油多。

一般来说,油越稠、埋藏越深,开采难度就越大。塔河稠油既深又稠:埋深超过3000米即为特深稠油,而塔河稠油埋深在5400~7000米;黏度超过5万毫帕·秒就是超稠油,而塔河稠油黏度最高达200万毫帕·秒;塔河稠油还高含硫化氢。

稠油开采本就因“油”制宜,没有统一的工艺技术,而塔河超深超稠高含硫稠油开采,国内外更是没有经验可借鉴,每走一步都需要创新。

通常情况下,稠油在5000米深仍有一定流动性,但在井筒中随着温度降低,原油黏度增大,流动性变差,一般在井深3000米左右失去流动性。

在稠油中掺入稀油,可以降低原油黏度、增强流动性。2001年9月,技术人员在塔河油田西北部稠油区块的TK612井首次试验半闭式掺稀油降黏技术,获日产油260吨高产。随后,TK605井、S71井掺稀降黏也相继成功。

接下来,技术人员对筛管混合式、半开式、半闭式等掺稀方式进行优选,设计和试验了螺杆泵泵下掺稀、空心环流泵过泵掺稀、抽稠泵泵下掺稀等多种配套采油工艺,实现大面积推广应用。

掺稀降黏效果虽好,但也有局限性,那就是需要大量稀油。从降黏角度看,掺入稀油越多,效果越好;但从经济角度看,如果掺稀采出的油还不如掺入的稀油值钱,那就不划算。

技术人员围绕“掺入尽量少的稀油也能收到理想降黏效果”持续攻关,逐渐形成抗硫螺杆泵开采工艺、矿物绝缘加热电缆技术等多项新工艺新技术。2014年,西北油田自主创新的超深井超稠油高效化学降黏技术获国家科技进步一等奖。

“近几年,我们在井筒降黏和举升配套工艺技术方面取得多项成果,有力支撑了塔河稠油稳产。”采油二厂开发所稠油室主任王磊磊说,2018年西北油田生产原油630万吨,其中稠油占比超过47%,撑起半壁江山。

2019年,该厂稠油生产遇到前所未有的挑战。经过近20年开发,大部分油井已进入中高含水期,原油乳化加重,掺稀降黏效果大大降低,需要掺更多的稀油或研发更有效的降黏技术。

从塔河六区、七区、十区到十二区,越向西北,稠油黏度越大。按照先易后难原则,六区、七区黏度相对较低的稠油能采的都采了,十区、十二区的超稠油也动用了。在塔河油田勘探开发形势图上,密密麻麻的红点清楚显示油井的分布情况,只有十二区北部区域几乎还是空白,那就是艾丁北地区。

    9000万吨“蛋糕”,听起来诱人,吃起来难

“我们知道这儿地下有油,也知道油很稠,一时动不了,但早晚要动!”吴文明说。

2009年2月底,位于十二区北的TH12411井完钻,井深6600多米。3月初掺稀投产,日产液45吨,日掺稀油240吨,油太稠,掺稀比过高,于8月关井。这口井日产液量可观,就这么放弃?技术人员不甘心!2011年8月,经过酸化、注水、闷井等一系列措施再次开井,该井日产油17.5吨,但日掺稀量达154吨,无奈再次关井至今。

这是一口典型的艾丁北油井。单井日产能有几十吨,但代价是要掺入八九倍的稀油。

看一看取出的油样就明白了——常温下就是一段段黑色的“岩芯”,取一块这样的油样需要用刀砍。艾丁北的稠油黏度太高,在80摄氏度下还是固态,掺入4倍稀油,两小时后仍无法溶解。塔河油田一般在6000米深时地层温度在130摄氏度左右,这种稠油在井筒内5000米深时就失去流动性,而目前地面设计井口温度不超过70摄氏度,怎么采?

 9000万吨的大“蛋糕”,听起来诱人,吃起来太难。

“我们二厂就是吃稠油这碗饭的。280多万吨的年产量,有270多万吨是稠油。这几年,我们在开采十二区超稠油,对付高含水稠油时,心里一直想着艾丁北,做了大量先导试验,取得了一批成果。现在我们有能力闯一闯这个禁区!”吴文明说。

  从井下到井筒再到地面,均有了“非常规武器”

在近几年应对超深超稠油的探索中,除了掺稀降黏这一“常规武器”,他们还研发或引进一系列“非常规武器”。这都是为艾丁北准备的。

“超稠油原位改质技术”能解决井下问题。他们大胆尝试,引进一种“火箭推进剂”,通过在井下燃爆推进剂产生高温高压,对周边地层加热,使稠油具有流动性,并利用燃爆产生的高压气体驱动稠油进入井筒。目前他们已完成这种技术的调研评价,并初步进行技术配套,只待在艾丁北试验应用。

稠油进入井筒后,面临加热、保温、降黏难题。2019年7月30日,他们在TH12409CX井开展了“纳米保温油管+矿物绝缘加热电缆”复合保温降黏先导试验,将三芯一体化矿物绝缘加热电缆置于纳米保温油管内,实现稠油在井筒中加热、保温、降黏。该井共使用3000米纳米保温油管和2000米矿物绝缘加热电缆,降黏效果明显。目前,他们正准备将这套技术应用于艾丁北的TH12411井,以期打开9000万吨难采储量效益动用的突破口。

此外,他们还研发了一套保温固井技术,可以最大限度减少热量散失,保持井筒温度,为掺稀降黏减少稀油用量。目前“保温水泥”配方已确定,可随时上阵助战。

地面配套技术与设备也严阵以待。在调研国内外相关工艺技术后,他们决定引进一种“地面催化改质技术”,通过加入一种多孔介质催化剂,将举升到地面的稠油再次降黏改质。这套处理装置从国外引进,日处理量为200立方米,处理后的原油品质接近常规原油,可作为稀油用于降黏,满足艾丁北规模开发掺稀所需。

至此,从井下到井筒,再到地面,所有火力已集中瞄向艾丁北……

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