石油是一種復雜的混合物，主要包涵各種烴類、膠質、瀝青質……

我們常見到的石油是這樣子的：

△不同的組分含量，導致瞭原油的顏色、性質等有所不同

最右邊那瓶顏色最深，它的物理性質十分粘稠，難以流動，但它占到瞭全球原油儲量的70%，我們一般稱它為“稠油”。稠油開發是世界級難題，今天石油課堂帶大傢一起瞭解如何經濟有效的開采這種“流不動”的資源。

< 稠油基本情況 >

一、稠油的定義

稠油科學定義是在油層條件下，粘度>50mPa·s或脫氣後粘度>100 mPa·s的原油。

△難以流動的稠油

稠油的成因非常復雜，與普通原油最大的區別在於生物降解程度，降解程度越高越容易形成稠油。

△生物將原油中的輕質烴類分解，形成瞭稠油

△新疆黑油山的稠油

二、稠油如何分類？

API重度（American Petroleum Institute Gravity）是美國石油學會采用的一種公認的石油比重指標，可以粗略衡量油品質量的高低。根據API重度指標可將原油分為輕質、中質、重質、超重質（Light、Medium、Heavy、Extra Heavy）四類。

△API重度數值越大，可提煉的精煉油品越多

中國稠油和國際稠油的特征略有不同，因此國內采用瞭不同的劃分標準，將稠油分為普通稠油、特稠油和超稠油3類。

△中國稠油分類標準

△中國稠油瀝青質含量低，故相對密度較低；而膠質含量高，稠油粘度高

● ● ●補充 | 知識

稠油、重油、油砂的區別：

稠油的瀝青質和膠質含量較高；油砂實質上是一種瀝青、砂、粘土等成分的混合物。國際上將稠油和油砂統稱為重油（Heavy Oil）。

△油砂

三 儲量&分佈

世界上稠油資源極為豐富，稠油、超稠油和瀝青大約占全球石油資源總量的70%。

△全球石油資源

全球稠油地質儲量約為8150億噸，委內瑞拉最多，擁有世界稠油總量的48%；其次是加拿大，占總量32%；接下來的就是俄羅斯、美國和中國。

△稠油全球儲量分佈情況

委內瑞拉的稠油資源主要集中於東委內瑞拉盆地的Orinoco重油帶和馬拉開波盆地，其中Orinoco重油帶是全球最大的稠油儲集區。委內瑞拉的稠油資源主要集中於東委內瑞拉盆地的Orinoco重油帶和馬拉開波盆地，其中Orinoco重油帶是全球最大的稠油儲集區。

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△全球石油資源

全球稠油地質儲量約為8150億噸，委內瑞拉最多，擁有世界稠油總量的48%；其次是加拿大，占總量32%；接下來的就是俄羅斯、美國和中國。△稠油全球儲量分佈情況

委內瑞拉的稠油資源主要集中於東委內瑞拉盆地的Orinoco重油帶和馬拉開波盆地，其中Orinoco重油帶是全球最大的稠油儲集區。加拿大是全球油砂資源最豐富的國傢，資源主要分佈在西加拿大盆地，由Athabasca（占加拿大油砂資源的80%）、Cold Lake（占12%）和Peace River（占8%）三個油砂區組成。

△加拿大油砂開采

俄羅斯的重油和瀝青集中分佈在東西伯利亞盆地（74%），其次在伏爾加—烏拉爾盆地（12%）。

美國的稠油資源主要集中在加州的Midway-Sunset、Kern River、Coalinga和South Belridge區域，其次是阿拉斯加地區。

△Kern River油田地理位置

中國目前已在12個盆地發現瞭70多個稠油油田，探明儲量40億噸。儲量最多的是遼河油田，而後依次是勝利油田、克拉瑪依油田和河南油田，海上稠油集中分佈在渤海地區。

△我國第一個年產上百萬噸的稠油油田是遼寧省高升油田

△渤海已探明原油地質儲量45億方，其中62%為稠油我國稠油開發的難點

難點1：粘度大、流動性差

稠油粘度大、流動性差，也就是通俗理解的太稠，給整個開發和煉化過程都帶來很多困難。

在開采階段，由於流動性差稠油一般無法自噴。對於原油輸送而言，高粘度的稠油輸送必須借助大功率且性能穩定的泵送設備。就煉化工藝而言，為瞭將稠油轉化為燃料油，需要加入大量的氫氣進行裂化反應；渣油、硫、氮以及金屬元素等還會大大增加煉化工藝的難度。

△開采過程井筒阻力大

△輸送油管阻力大需要更大功率的泵

△煉化成本高

難點2：埋藏深、儲層差

與國外稠油油田相比，我國的稠油埋藏深（集中在1000~1500米），又因為儲集在疏松的砂巖層中，在開發過程中容易出砂，所以綜合開發成本較高。< 稠油開發方式 >

全球的稠油油田地質條件各有不同，但通過長期的摸索和沉淀，各個國傢在稠油資源開發上形成瞭不同的模式：

一 露天開采

加拿大油砂埋藏很淺，他們采用瞭最簡單、最直接的露天開采模式，不僅采收率高，而且開發成本很低。

△就地挖掘油砂

△卡車運輸

△油砂分離

露天開采方式的缺點是它僅適用於埋深較淺(< 75m)的近地表油藏，而且地表會被嚴重破壞，難以修復，給環境造成不可逆轉的破壞。

二 註入降粘劑

對於埋藏較深的稠油油藏，單純采用鉆井抽油的常規方式來開采，采收率相當低，僅有1-10%。隨後人們想出向井筒中加入稀油或稀釋劑、降粘劑的方法來提高稠油采收率。缺點是效果不顯著，經濟性一般。

這麼多油，就是采不出，坑爹呀！！！

研究發現，稠油的粘度對溫度十分敏感，溫度每升高10℃，粘度往往會下降一半。

△稠油粘度與溫度的關系。

藍線和紅線表示來自全球兩個不同油田的稠油樣品，其粘度均隨溫度的增加而降低。

稠油冷采效果不好，而高溫可以大大提升稠油的流動性，因此專傢們提出瞭人工加熱油層的方法，這也成為瞭後來行業開發稠油的主要思路。

三 蒸汽吞吐法 （Cyclic Steam Stimulation,CSS）

向井筒註入高溫蒸汽加熱油藏，提搞稠油流動性，具體步驟為：

Step1：將高溫蒸汽快速註入到油層中；

Step2：燜井，通常2-5天；

Step3：開井生產。

△要根據井深、油層性質、粘度等因素來確定蒸汽註入量以及燜井時間

fd74f1577a5e79b5b61774c886231aee△蒸汽吞吐：當采油量嚴重降低時，要進行新一輪的註汽過程。

蒸汽吞吐需要采用特殊的材料、裝備和工藝，生產井普遍使用大套管（一般7寸以上）、大油管，完井采取高密度射孔（16~40孔/米），並且由於需要註入高溫高壓的蒸汽（溫度高達350℃、壓力最高達17MPa），套管的壁厚一般要大於9mm。

△稠油熱采采用的套管一般管徑較粗，管壁較厚

目前國內80%的稠油熱采產量是靠蒸汽吞吐工藝獲取的，蒸汽吞吐增產取得瞭一定的成績，遼河油田高三區油井首次進行蒸汽吞吐試驗時，累計註汽980噸，自噴58天，產油780噸。

局限性：蒸汽吞吐加熱區域有限，因此采收率僅為15-20%；蒸汽冷熱周期變化，對井筒的損害較大；蒸汽吞吐作業周期長，時效性低。

四 蒸氣驅油（Steam Flooding）

在蒸汽吞吐後期，又形成一種新的方式：由註入井連續向油層內註入高溫蒸汽，驅替油層向附近的生產井移動，生產井獲得持續的、更高的產量，這種方式叫做蒸汽驅油。

△Step1：註入蒸汽

△Step2：加熱稠油開始生產

註氣與采油同時進行，一方面加熱油層降低瞭原油的粘度，另一方面補充瞭地層的能量，驅替原油，兩者共同作用，原油采收率最高能達到60%~80%。

在美國的克恩河油田和印度尼西亞的杜裡油田，蒸汽驅采收率超過瞭50%。遼河油田的齊40塊油田，蒸汽驅前采收率為24%；采用蒸汽驅後，總體采收率達到瞭53%。

8ceb9ea518cdb9b92ebaff30e10f9819△高壓註汽鍋爐是稠油熱采必不可少的設備

局限性：蒸汽驅油開發效果受油藏深度影響很大，我國的稠油埋藏普遍較深，高溫蒸汽在通過較長的井身時會損失大量的熱量。

後來為瞭減少蒸汽通過井身時的熱量損失，又采用瞭具備保溫隔熱能力的生產管柱。

△采用多層隔熱材料並將隔熱層抽真空來進行保溫

△油田用真空隔熱油管

由於直井與油層的接觸面積小，蒸汽驅油並不能很好地發揮效果，所以在實際應用中往往采用蒸汽驅油和水平井相結合的方法。

△水平井蒸汽驅油開采五火燒油層法 （In Situ Combustion）

Whatever蒸汽的熱量畢竟是有限的，儲層較深的稠油開發效果還是難以保障，針對這一狀況，人們又研究出瞭一種更大膽的方案，這就是大面積點燃地下油層，燃燒釋放的熱量將會降低原油粘度，產量得到提升。

火燒油層就是將助燃氣體註入油層，並點燃油層的過程。燃燒產生的熱量會加熱油層，降低稠油的粘度，同時註入的氣體也起到瞭增加地層能量以增產的效果。火燒油層的燃燒方式有正向燃燒、反向燃燒和聯合熱驅三種方式，由於技術復雜這裡且不細講（想瞭解詳細資料的可以後臺私信站長）。

△火燒油層示意圖

目前，全世界已經有100多個油田開展瞭較大規模的工業性開采試驗，采收率最高可達50%-80%。中石油曾在遼河油田進行火驅試驗，生產井口已檢測到二氧化碳，證明油層成功點火。但火燒油層的方式需要連續向油層中註入空氣，高壓、大排量空氣壓縮機常年連續工作，對設備性能要求較高。加之，我國地下油藏構造復雜，監測地下燃燒狀況困難，因此該方法在我國並未廣泛應用。

△火燒油層將會燒掉原油10%-15%的儲量

六 蒸汽輔助重力泄油（Steam Assisted Gravity Drainage，SAGD）

1978年，Roger Butler提出瞭蒸汽輔助重力泄油的概念，在加拿大已經得到瞭很好的應用和驗證，國內的遼河油田也已經進行瞭SAGD的先導試驗，並取得瞭不錯的效果。

△遼河油田曙一區杜84塊館陶試驗區正式轉入SAGD生產

SAGD是為瞭達到更好的蒸汽驅效果而采用的一種特殊的佈井方式，兩口水平井一上一下並行穿過油層，上部的水平井註入高溫蒸汽加熱原油，由於重力作用原油和熱水流入下面的生產井附近，生產井的舉升系統將粘稠度降低的原油和水舉升至地面。

△Step1：鉆一對水平井，井間距通常為5米

△Step2：註蒸汽的同時開采稠油

註入的蒸汽會向周圍擴散，形成一個以註汽井為中心的蒸汽腔。

△蒸氣與稠油發生熱交換，稀釋後的原油依靠重力泄到下面的水平生產井附近，然後被產出。

△理想與實際的蒸汽腔。實踐過程中，需要不斷調節註汽速率來控制蒸汽腔的形狀來提高驅替效率。

此外，SAGD的開采模式還可以用於蒸汽吞吐的後期，例如遼河油田新鉆一口水平井穿過油層後，利用已有的多口直井同時註入高溫蒸汽，水平井采油，這樣就大大提高瞭稠油的采收率。

七 THAI（Toe to Heel Air Injection）

THAI是由註入空氣的直井與水平的生產井共同組成的。實際上它結合瞭火燒油層與SAGD兩種方法的原理。點燃後產生的燃燒前緣會加熱油藏，驅替原油流入水平井中，從而增加火燒油層的泄油面積。

在理論上該方法的最終采收率可達到80%，可以作為火燒油層的接替技術，但從現場操作上來看，該技術的應用還存在著如何控制註汽強度和註入壓力，選擇佈井位置等難題。

● ● ●

補充 | 知識

近年來水平井鉆井技術的快速發展帶動瞭稠油開發技術體系的進步。水平井、叢式井增大瞭井筒的泄油面積，連通瞭更多稠油區塊，提高瞭稠油田的采收率。

△旋轉導向、隨鉆測井技術

△通過在鉆桿外筒裝置兩個偏心環，由計算機控制可使驅動軸偏離鉆具中心，鉆頭產生偏斜力，實現導向。

△Weather Ford公司第二代旋轉導向設計圖

在水平井的基礎上還衍生出瞭各種復合井，進一步增加井身與油層的接觸面積。

△不同類型的復合井組合

熱采對井下管柱和設備要求較高，而且稠油油藏的儲層相對疏松，在開采過程中出砂現象十分普遍，采用各種防砂工藝技術不但會影響產油量，還會進一步增加成本。 此外有些油層厚度較薄，不適合熱采，所以逐漸興起瞭一種新的理念——適度出砂冷采技術。

八 出砂冷采技術（Cold Heavy Oil Production with Sand，CHOPS）

理論上石油開采過程對地層砂是“零容忍”，但中海油提出適度出砂並不會對生產造成危害，反而會提高地層的滲透性。通過控制砂量的產出，提高油井產能。

△大量出砂形成“蚯蚓洞”網絡並形成穩定的泡沫油，這又極大地提高瞭稠油的流動能力，提高瞭稠油的產量。

△“蚯蚓洞”網絡

△通過適度控制地層出砂，影響地層滲透率的小砂粒將同原油一起流入篩管，改善近井帶滲透率

△多枝導流技術能在主井眼上打出更多的分支，增大井眼與油氣儲層的接觸面積

△叢式井網整體加密技術，可以增加井網數量，快速提高油氣采收率

經過數年探索，多枝導流適度出砂技術和叢式井網整體加密技術已經成功應用於我國的渤海稠油油田。除此之外，目前還有很多技術屬於研究階段，隨著技術的不斷發展，經濟高效開采稠油的方法將會越來越多。< 開采方式的選擇 >

雖然世界各地稠油性質不同，各區域地質情況迥異給稠油開采帶來很大難度，但經過石油工作者長期艱苦的探索和積累，目前全球已經形成瞭各具特色的稠油田開發技術體系，這大大提高瞭稠油的開發能力——稠油“不愁”。

△根據稠油的粘度、埋深選擇不同開采方式< 我國稠油的開發和展望 >在新的歷史時期內，低油價將成為新常態，更加經濟有效的開發稠油資源成為瞭石油工作者義不容辭的使命。過去30多年以中石油、中石化、中海油為代表的技術攻關團隊成為瞭中國稠油開發技術體系的開拓者和推動者。他們經過自主探索、引進消化、試驗創新，攻克一系列技術難關。

目前中國已經成為世界四大(中、加、委、美)稠油生產國之一，相應的中國掌握的SAGD技術(蒸汽輔助重力驅油技術)以及海上重質稠油油田開發技術已經居於世界領先水平。技術的進步不僅極大的提升瞭國內的原油產量，同時中國的技術團隊還走出國門承擔瞭中亞、南美及亞太等地區的開發技術支持和潛山勘探工作，為全石油行業的發展做出瞭突出貢獻。

毋庸置疑稠油正成為21世紀最重要的能源之一。目前，世界剩餘石油資源70%為稠油。我國稠油資源量約有198.7億噸，現已探明35.5億噸。正在開采的油田中，稠油平均采收率不足20%，開發潛力仍然巨大。

前行之路任重而道遠，但我們要相信中國民族的勤勞和智慧、相信廣大石油工作者矢志不渝的努力和堅持，相信科技利劍出鞘，稠油不再會“坐困愁城”，而是向我們展示出驚人的效益，迷人的笑臉。

● ● ●延伸閱讀溫馨提示：建議wifi下觀看

△國傢重大專項“海上稠油開發綜合配套項目”道德常常能彌補智慧的缺陷智慧卻永遠填補不瞭道德的空白做一個有原則的人做一個有態度的人做一個有愛的人

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