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溶剂法稠油开采的综合性研究计划摘要埃克森美孚国际公司和他的加拿大隶属皇家石油资源正在进行一个综合的研究项目，此项目意在发展下一代用碳氢化合物溶剂作为流动剂的稠油开采工艺。溶剂法的最大优势就是能带来更好的环保的成效以及更多的经济效益和资源采收，这些结果都是热采工艺所不能带来的。这个综合的研究项目包含了基本的研究室工作，解析模型，先进的数值模拟，实验室内的规模化物理模型，设计阶段的溶剂试验以及一项可操作的以溶剂辅助的蒸汽辅助重力驱油试验和一项初次以溶剂辅助的周期性注蒸汽的商业性规模应用，例如著名的液体添加的蒸汽驱（LASER）。这篇文章对上面提到的各个领域中研究工作的范围、工艺挑战、利益及成功提供了一个系统的回顾。总之，实验室模型和模拟研究为溶剂法及溶剂辅助法采油工程的潜在成效提供了一个强有力的支撑。在油田规模上可靠的应用溶剂采收过程还存在着一个关键挑战，而这个挑战只有通过针对商业规模应用的优化设计的油田试点项目和改进的储层监督方案才能被解决。在这篇文章中，这些挑战将以综合研究项目中的特殊例子来加以表现。总之，在溶剂法及溶剂辅助法的稠油开采工艺被广泛的商业化应用之前，还存在一些很重要的技术挑战需要解决。尽管如此，考虑到这些覆盖埃克森美孚国际公司综合科技项目的总的研究结果对稠油开发所表现出的一种具有经济竞争力的新一代溶剂采收过程提供了强有力的支撑，相对于今天的热采工艺，它所带来的环境效益是举足轻重的。简介埃克森美孚国际公司和他加拿大的隶属公司，皇家石油正进行着一系列将溶剂法采收技术应用于稠油和沥青资源开采的战略研究，发展及商业化进程。在此处使用的“溶剂辅助工艺”是指一种将溶剂注入蒸汽的方法，与此同时，“溶剂法工艺”是指一种用溶剂替代蒸汽的方法。“溶剂工艺”这个词将用来指溶剂辅助和溶剂采收这两个方面。这些过程采用溶剂，尤其是轻质烃（例如丙烷、丁烷）或者是轻烃的混合溶剂（例如气体冷凝物、稀释剂）来驱动储层中的稠油。热力采收包括蒸汽驱法，周期性注蒸汽增产法（CSS）以及最近的蒸汽辅助的重力泄油法（SAGD），此方法被证实是一种高效的采收工艺，它所具备的经济采收率水平与常规油田所能达到的结果相当或者更高。这些方法大多都是利用天然气或其他形式的烃类作为一个种能源来生成蒸汽，而生成的蒸汽有热载体的作用。一般的，这些产生蒸汽的能源被用来生产稠油是属于所生产的油所含能源的1/5到1/3这个范围内。这种采收方式不仅生产蒸汽所需要的燃料会增加一笔相当大的开支，而且还会增加温室气体的排放。长期看来，发展一系列相对天然气成本更为经济有效的采收技术是值得要的。此外，在未来，天然气的有效开支可能会被温室气体排放或者针对热力方法的使用所产生的另外的附加税所影响。相反，溶剂过程的最大的直接开支便是残留于储层的这部分溶剂。尽管这部分损失可能会相当大，但是相对于残留于储层的溶剂，这种方法并不会直接产生温室气体的排放。溶剂法所产生的温室气体排放主要与溶剂回收和循环有关。对于将在随后详细讨论的溶剂循环过程（CSP），其每生产一桶原油的温室气体排放量估计只有CSS工艺的10%。对于多数热力有效采收过程发展的第二种驱动是指其他资源的回收。热采方法对于采收那些来自薄而干净且具有高沥青饱和度、孔隙度和渗透性的砂岩层的最好资源地带的稠油是非常有效的。然而，对于那些质量较差的储层，热力采收的高效性会明显降低并且变得不具有经济可行性。不可避免的，高质量的资源往往是一片油田中最开始进行开发的。对一种典型的稳产油田来讲，针对较差的资源的发展将会导致总得经济效益的下降。而溶剂方法对于那些用热采方法不能达到经济采收的资源来说，则提供了一种经济采收的可能性。第二种重要的环境驱动是耗水量的下降。以蒸汽为基础的采收技术对水的要求量是所生产原油的3-5倍。尽管大部分水被回收了，但是每生产一桶原油就需要0.5-1桶补充水。溶剂方法能减少或极大的消除对水处理和补充水的要求。总之，发展一系列的溶剂采收技术能降低温室气体的排放，降低用水量，能采收其他的资源并且提高经济效应。溶剂采收方法的分类热力采收工艺技术的成功基本上在于利用蒸汽加热稠油达到一定的温度，以此来降低3-5个数量级的粘度来实现的。溶剂-稠油的混合同样可以实现粘度下降，不管是结合温度或者是单独使用溶剂。图1显示了温度和溶剂对于混合体系粘度的影响。典型的，稠油的采收工艺都在于降低流动混合粘度到10CP或以下。然而有相当大部分的溶剂可以达到相似的粘度下降，目前通常利用相对纯净的或混合的轻质烷类例如丙烷、丁烷、戊烷，气体凝析物或者稀释剂来达到对成本低廉、大容量体积经济可行以及可接受的对健康、环境影响标准的需求。发展一系列的溶剂辅助热力采收工艺是热力采收的自然扩张，而此方法是运用蒸汽和溶剂混合，其操作流程与基本的热力方法相似。这导致了一些新方法的产生，例如