稠油开发的关键是降低稠油粘度，降粘的方法有在稠油中掺入稀油，或提高稠油温度，提高稠油井的产能，达到稠油油藏开发的产量指标。在实际稠油油藏开发中，优先选用提高温度的热采工艺，主要有以下传统方式：蒸汽吞吐技术、蒸汽驱技术。但是，这些技术普遍存在着多轮次吞吐后操作成本增加、油汽比逐渐降低、油井含水率大幅度上升、大量的碳排放等缺点。

 

　　颠覆传统的多元热流体采油技术

 

　　为了克服传统稠油增采技术的缺点，从2014年11月份至今，中石油CNODC中油锐思技术开发有限责任公司联合北京亦通石油科技有限公司共同研发，经过多次论证，并在工程项目中多次验证，最终成功研发出了多元热流体采油技术。

 

　　中石油CNODC海外板块工程建设部与中国寰球工程公司针对我国首套多元热流体出口设备的设计进行了HAZOP分析。经过HAZOP分析，多元热流体设备设计从危险性与可操作性满足国际油田现场使用的要求。

 

　　该技术的面世颠覆了传统的技术手段，克服传统技术的缺点，是油气领域一个重大的技术突破。

 

　　多元热流体采油技术共申请了9个国家发明专利，获得6个发明专利，4个国际PCT专利保护（委内瑞拉，中亚地区专利保护），其版权归中油锐思和亦通石油共同所有。

 

　　那么何为多元热流体采油技术呢？顾名思义，它实质上是一种利用气体(N2、CO2、水蒸气)与蒸汽的协同效应，通过加热和气体溶解降粘、气体增压、气体扩大加热范围和减小热损失、气体辅助原油重力驱等机理来开采原油，在地下形成泡沫油，增加原油膨胀系数，提高原油流动性，并且在注入过程中实现了零碳排放。

 

 

　　多元热流体技术的核心是多元热流体发生器，它是在高压密闭环境中使燃料和空气充分燃烧，并使水气化为水蒸汽，最终形成主要成分为氮气、二氧化碳和水蒸汽的多元热流体，将其直接注入井下，并实现注入过程零碳排放。

 

　　多元热流体技术装备为撬装化设备，相当于一套蒸汽锅炉、一套制氮机和一套二氧化碳收集装置的综合设备。其发生器工作原理如下：
 

 

　
 

　　正如上图所示，多元热流体采油技术实质上是一种利用气体(N2、CO2、水蒸气)与蒸汽的协同效应，通过加热和气体溶解降粘、气体增压、气体扩大加热范围和减小热损失、气体辅助原油重力驱等机理来开采原油，在地下形成泡沫油，增加原油膨胀系数，提高原油流动性。具体而言，它的增产机理如下：

 

　　（1）加热降粘作用

 

　　多元热流体加热降粘作用，采油指数和粘度比均随着温度增大而线性增大，二者之间具有很好的相关性。通过加热降粘可以使稠油流动性呈线性增大，产量也线性增大。

 

　　（2）溶解降粘作用

 

　　由于多元热流体中含有大量的N2和CO2，气体在较高压力下溶解于原油可以降低原油粘度、提高原油膨胀系数。与原油相互作用形成泡沫油增加原油流动性。

 

　　（3）增压作用

 

　　在给定多元热流体注入方案下，多元流体具有明显的增压作用，增压贡献大小顺序为：N2＞蒸汽＞CO2。在形成不同高压气腔时，气腔内平均压力可达0.2～2.0MPa，增压效果明显。

 

　　（4）扩大波及体积作用

 

　　注多元热流体后形成加热腔大小是注蒸汽形成加热腔的4倍以上。注入多元热流体后气体扩散形成高压区体积要明显大于注蒸汽的高压区，是其3倍以上，增压效果非常明显。

 

　　（5）减少油层热量损失

 

　　多元热流体中的N2和CO2悬浮在油层上方，保持油层温度，减少温度散失，为油层持续提供热量，降低油藏粘度。

 

　　多元热流体技术优势及落地哈萨克斯坦

 

　　与传统的增采技术相比，多元热流体技术具有巨大的技术优势，其具体表现在：

 

　　（1）采收率高：兼具二氧化碳驱油、氮气驱油和热力采油的优点，与普通热力采油技术相比，可大幅提高产量；（2）热效率高：将燃料和空气直接燃烧并将软水直接汽化产生蒸汽，高温高压的二氧化碳、氮气和水蒸汽直接注入油层，热效率高达97.5%以上；（3）汽-油比低：产生的复合热载体当量与原油产量的比值低，目前部分应用业绩达到0.23:1，远低于蒸汽热采的2~5:1；（4）低碳排放：将所有燃烧产物均注入地层、油层，实现了注入过程零碳排放，变废为宝的目的；（5）工艺简单：与传统蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD和火烧等热采工艺相比，该技术工艺简单，设备安装高效便捷；（6）见油快：多元热流体试验井注汽时间、焖井时间、排水时间均低于蒸汽吞吐井，其排水时间仅为蒸汽吞吐井的1/5，有效提高了生产效率；（7）水源要求：多元热流体技术对于来水的指标要求较宽，可以使用油田污水，从而降低稠油热采成本。

 

　　正是基于多元热流体技术优势明显，因而，近年来该技术已开始不断的“走出国门”，尤其在一带一路的油气项目上更是率先应用。

 

　　2018年3月，在中石油CNODC领导的关心与支持下，首套独创多元热采装备正式落地于哈萨克斯坦油田，在中石油所属的油田开展多元热流体发生器现场试验工作。

 

　　经过1年的现场试验，共试验18井次，开井17口，措施前生产特征为高含水，措施后含水下降明显。与措施前相比，平均单井日增油4.8吨，多元热采阶段性油气比达到1.2，使用多元热采新技术后高含水井含水平均下降20~30%。多元热采新技术比传统蒸汽吞吐技术具有更高的经济环保效益。

 

　　具体而言，实施多元热流体技术之后，各项数据分别对比如下：

 

　　油气比：试验井的总体加权平均油汽比大于1.13（至各井周期生产结束时油汽比要大于1.13，预计在1.2～1.3）。而在试验前，其平均油汽比仅为0.48。

 

　　年增油能力：采用多元热流体技术的油井，其平均日产油为6.1吨，而传统的蒸汽吞吐平均日产油仅为4.2吨。且多元热流体发生器的年产油能力（年收入能力）是蒸汽锅炉的1.47倍。

 

　　操作成本：按照2018年度实际发生费用计算，多元热流体实际操作费用合计92.9万美元；蒸汽吞吐实际操作费合计45.2万美元。

 

　　经济效益对比：参照2018年度实际操作费用对比，多元热流体发生器操作成本高于蒸汽吞吐，但是多元热流体累计年增油8591吨，净利润比蒸汽吞吐高出101.8万美元。

 

　　前景广阔的多元热流体技术

 

　　随着一带一路哈萨克斯坦多元热采技术与装备的成功应用，为世界稠油开发打开了一条崭新的高效环保之路。同时针对委内瑞拉稠油带，亦通石油与中油锐思共同研制适用于委内瑞拉稠油带的大型多元热流体技术装备，为委内瑞拉稠油带的开发提供了一种新的高效工艺，将会给委内瑞拉带来巨大的经济效益与社会效益。

 

　　中国石油勘探开发研究院原总工程师、教授级高工刘文章教授对此技术装备寄予于高度评价，他认为多元热流体采油技术已经达到稠油热采的工业化应用的条件，多元热流体技术装备具有采收率高，热效率高，注入过程实现零碳排放，对不同油藏增加采收率幅度在5%～20%之间。

 

　　石油专家对多元热流体发生器与之配套的多元热流体提高采收率技术在国内外主要油田的适应性进行筛选评价认为：预计可筛选出约450亿吨储量适合多元热流体发生器配套提高采收率技术，以提高采收率5%计，增产原油22.5亿吨，增加产值9450亿美元（按照60美元/桶）。多元热采新技术的应用将会产生巨大的社会效益和经济效益。

 

　　我们的宗旨是让石油开采更加高效、更加环保，让碳排放更少，让蓝天更蓝！