热化学增产技术

卢戈夫斯科耶油田:TCS撬装泵机组安装就位22.09.2026

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试验现场地面成套装置的安装与管线连接18.09.2026

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Oil Resource亮相TNF-2026国际工业能源论坛16.09.2026

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TCS作业机组组装:工业试验现场的储罐区08.09.2026

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卢戈夫斯科耶油田:试验场地为TCS试验做准备18.08.2026

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TCS工业试验筹备工作按既定计划推进10.08.2026

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卢戈夫斯科耶油田岩心已取出并送交实验室分析29.07.2026

卢戈夫斯科耶油田岩心已取出并送交实验室分析

试验基础设施建设进行中20.07.2026

试验基础设施建设进行中

卢戈夫斯科耶油田:设备安装持续推进14.07.2026

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TCS作业机组:地面成套装置配套中10.07.2026

TCS作业机组:地面成套装置配套中

TCS蒸汽发生器运抵卢戈夫斯科耶油田07.07.2026

TCS蒸汽发生器运抵卢戈夫斯科耶油田

卢戈夫斯科耶油田现场作业正式启动15.06.2026

卢戈夫斯科耶油田现场作业正式启动

TCS关键设备启运俄罗斯10.06.2026

TCS关键设备启运俄罗斯

400–450°C

及30–40 MPa——井口基础工作介质参数(第一阶段);第二阶段:450–550°C、30–40 MPa;第三阶段:600°C以上、最高60 MPa

60%

未成熟干酪根的采收率增幅——依据油藏数值模拟结果的最高估值

2×

难采储层产量的潜在增长倍数(依据斯科尔科沃科技学院与喀山联邦大学的研究结果)

374°C

及22.1 MPa——水进入超临界状态的临界点

上述指标为潜在数值,来源于公司估算及公开演讲资料;实际效果取决于油田地质条件。

热化学增产技术(TCS)是Oil Resource科技中心自主研发的开采技术,既适用于稠油难采储量,也适用于中质油、低黏油、沥青质及含干酪根油藏。

技术的核心,是向含油地层注入作为载热介质的高温作用剂——超临界水(基础工作介质为膜法净化水;在后续工业试验阶段将采用含气体和催化剂的复合介质),实施热化学增产作用(TCS),通过层内高温过程(包括稠油重质组分的层内水热裂解),实现稠油的层内改质——黏度不可逆下降、组分构成向轻质组分方向优化。

凭借层内改质,TCS让常规方法束手无策的稠油得以开采。

该技术契合《俄罗斯2050年前能源战略》(附件7第12条)在难采储量开发方面的优先方向;卢戈夫斯科耶油田的工业试验正在筹备中,并将依据试验结果推进规模化应用。

术语表

超临界水(SCW)

指温度和压力均超过临界值的水(水的临界点:温度374°C、压力22.1 MPa)。此状态下的水成为超临界流体,液态与气态之间不再有区别。

亚临界水

指临界点附近的温度压力区间,此时水的物理化学性质(密度、溶解能力、介电常数、黏度)急剧变化,进而影响传热传质强度及层内过程的进行。

热化学增产作用(TCS)

对油层的综合作用:高温介质的热效应叠加热化学反应的激发,使原油组分发生转化并与水相及岩石相互作用,从而提升原油流动性和采收率。

高温作用剂

以远高于油层温度注入的驱替介质,用于加热多孔介质并激发高温过程;在TCS技术中,高温作用剂为亚临界和/或超临界状态的水。

层内高温过程

注入高温介质所激发的一系列过程:原油高分子组分的水热转化、馏分组成的再分配、胶质与沥青质缔合体的解体,以及多孔介质中伴生的传热传质过程。

稠油层内改质

在开采过程中直接于油层内对原油进行地下改质,改善其物理化学性质(降低黏度,减少含硫化合物、胶质与沥青质含量),从而提高采收率,并使运输和后续炼制更为便利。

稠油水热裂解

重质烃原料在水与水蒸气环境中于高温下发生的热催化转化(传统意义上为200–300°C;在TCS条件下则在亚临界和超临界水中进行)。

层内水热裂解

在油层条件下,稠油在水与储层矿物共同作用下发生的热化学处理过程,矿物中的金属充当催化剂。它属于层内改质的一种,旨在降低原油黏度、转化其组分并提高采收率。

吞吐法(Huff-and-Puff)

一种循环式提高采收率方法:同一口井交替用于注入工作介质和随后的采油。

俄罗斯2050年前能源战略
该技术契合《俄罗斯2050年前能源战略》附件7第12条。
俄罗斯联邦能源部
工业试验正与能源部下属燃料能源技术发展能力中心联合筹备。
CNPC
与中国石油天然气第八建设有限公司签署设备制造协议,为技术规模化推广提供装备保障。
斯科尔科沃科技学院
与斯科尔科沃科技学院建立战略合作,共同开展提高采收率技术的研究与开发。
LABADVANS
与斯科尔科沃创新中心入驻企业LABADVANS有限责任公司签署联合研究协议,运用微流控技术研究提高采收率方法。

行业难题:难采储量

易采轻质油日渐减少:难采储量已占总储量的约60%,且比重仍在上升。

难采储量约占60%
难采储量约占石油储量的60%,其中相当一部分是稠油、天然沥青和含干酪根岩层,目前几乎未被开发。
常规方法的局限
经典的油层作用方式在这类储层中无法保证足够的波及范围和原油流动性——开发往往不具经济性。
亟需新技术
要让难采储量实现经济开发,需要全新原理的油层作用方法——热化学增产正是其中之一。

难采储量的赋存深度

天然沥青、稠油和含干酪根岩层的埋深从数百米至3000米甚至更深。

地表 0米500米1000米 2000米3000米 天然沥青 埋深约300–500米 黏度 >10⁴ mPa·s 稠油 埋深约300–2000米 黏度 >30 mPa·s 干酪根 埋深约2700米

国家层面的认可

这项自主热化学增产技术的研发始于2022年,并获得俄罗斯政府层面的关注与肯定。

“……一个旨在打造世界上独一无二的创新型热化学增产技术的项目”

俄罗斯联邦政府副总理亚历山大·诺瓦克——《能源政策》杂志刊文,2023年2月

据副总理评价,该技术将大幅提高稠油油田的烃类采收率,并使巴热诺夫组、多马尼克组、阿巴拉克组、哈杜姆组和库奥纳姆卡组进入大规模开发,不仅实现进口替代,更在难采储量开发上取得领先。

要点小结

《俄罗斯2050年前能源战略》是国家对难采储量开发技术的直接需求。TCS正是Oil Resource对这一需求的回应:技术契合《战略》附件7第12条——“层内转化装备与技术,包括干酪根转化技术与装备”。

作用原理

热化学增产技术(TCS)是开发稠油难采储量的一种方法:通过注入井网注入高温作用剂,同时或随后经采油井采出产液。

由此实现井间区域的面积波及,在近井地带和井间空间形成稳定的高温作用区,并激发层内高温过程。

增产作业可采用连续注入或周期注入模式,将高温作用剂注入与常规注水相结合。

还可采用“吞吐”模式——单井注采循环:先注入高温作用剂,随后在高温高压条件下焖井(浸泡油层),再从同一口井采出产液,如此循环往复。

油层内发生了什么

热化学增产同时激发多个并行过程,共同提升原油的流动性与可采性。

轻馏分蒸馏
热作用使原油中的轻烃蒸馏析出,在热前缘之前形成驱替前缘,降低待加热区域内原油的黏度。
润湿性改变
水进入超临界状态时界面张力随之下降,到400°C时几乎降为零。这种作用剂能有效改变岩石润湿性和相对渗透率——水驱波及不到的原油得以动用。
毛细管力减弱
超临界水的界面张力低,有助于动用孔隙空间中的膜状吸附油和毛细管封闭油。
水热裂解
长链重质分子裂解为短链易流动分子——原油直接在油层内完成改质。

水热裂解与干酪根生油

在约350±25°C的水环境中,热裂化与水热裂解剧烈进行——长而重的分子链断裂为短而易流动的分子。

这一过程重现了自然界需要数百万年才能完成的有机质成熟过程:固态干酪根转化为液态烃——相当于合成石油直接在油层内生成。

在超临界水的热场中,含干酪根岩层加速熟化并生成可流动原油——大自然完成这一过程需要数百万年。

关键指标

数值来源于公司估算及公开演讲资料。

400–450°C
第一阶段井口基础工作介质温度;第二阶段为450–550°C,第三阶段超过600°C。
最高60%
未成熟干酪根的最高采收率增幅;沥青最高50%,稠油最高30%,中质油最高20%(依据油藏数值模拟结果)。
×2
与常规方法相比,难采储层产量的潜在增长倍数(依据斯科尔科沃科技学院与喀山联邦大学的研究结果)。
2万亿卢布
至2040年TCS专用设备市场规模预估(不含油田服务及数字化解决方案的研发与实施)。

技术参数

目标油藏

巴热诺夫组
75%的石油储量赋存于封闭孔隙中,渗透率约0.01 mD、孔隙度1–2%。埋深2–3公里,储层厚度20–30米(沉积中心处达60米)。西西伯利亚地质储量超过1万亿桶。
多马尼克组
孔隙空间的主体为富含胶质沥青质的沥青质岩类——最高可占岩石重量的15%。产能指数PI最高0.46,有机碳含量最高23.5%。生油层系总厚度90–140米。
阿巴拉克组
沥青质碳酸盐-硅质-泥质岩层:兼具生油岩、区域盖层和产油储层三重角色。层组中干酪根含量最高达10%。
哈杜姆组
生烃潜力约927亿吨。有机质以II型干酪根为主。
稠油
全俄93%以上的储量集中于西西伯利亚、伏尔加-乌拉尔和季曼-伯朝拉盆地。渗流速度低、原油黏度高使开发困难重重——常规方法收效甚微。
衰竭气田的油环
指气顶大幅采出后残留于气藏下部的石油储量。俄罗斯共有315个此类油气田,地质储量287亿吨,可采储量70亿吨。

工业试验计划与设备

工业试验将采用参数为400°C、35 MPa的超临界水作为热介质。

超临界水发生器
工业试验成套装置:地面发生器与井下设备——井口参数最高400°C、35 MPa。

正与俄罗斯联邦能源部及其下属燃料能源技术发展能力中心联合制定热化学增产作业机组的两份行业文件——行业技术要求(ITR)和行业试验规程(ITP)。

TCS作业机组——一体化油田服务

该技术以高技术油田服务的形式落地:专用地面与井下设备,加上全流程工程技术支持。

业务板块 TCS作业机组 400°C、35 MPa超临界水:由七大系统组成的地面装置、耐高温井下设备及工程技术——从目标优选到增产效果评估。 了解服务详情

试验基地

工业试验基地为萨拉托夫州的卢戈夫斯科耶油气田——集团首个自有采油资产。

卢戈夫斯科耶是成熟油田,便于在真实生产条件下调试TCS成套装置的运行制度。工业试验井已完井,岩心已取出;地面与井下设备安装已列入计划,随后将进行装置调试。届时将邀请正在应用或考虑热采方法的俄罗斯采油企业代表观摩试验。

工业性试验

多项世界首创

为开展工业试验,已形成移动式TCS作业机组方案;设备构成、运行制度及注入参数均按热化学增产作业机组的行业技术要求确定。

中质油上实现400°C
全球首次将“完全”超临界水注入中质油储层。此前已知的唯一超临界水注入案例是2017年中国鲁克沁的超稠油项目。
井下设备
已研制出井下成套设备,可将400°C工作介质输送至井底。
标准井
凭借专用设备和自有技术方案,载热介质将注入标准结构的井中。

设备与制造

TCS成套装置是一套复杂的工程系统;超临界水发生器只是其中一个组成部分。

超临界水发生器
成套装置的核心设备。已在合作伙伴工厂制造完成,并运抵卢戈夫斯科耶油田用于试验。
工程系统
除发生器外,还包括井下与地面设备,以及增产作业制度的控制与监测系统。
批量生产
规模化推广将需要数千台套设备;批量生产计划与中国合作伙伴协作完成(中国石油天然气第八建设有限公司负责超临界水发生器);井下设备由NPF Kubanneftemash有限责任公司制造。

科学论文

技术的科学基础——水热裂解、超临界水流体、重油催化改质——已由合作科研团队及科技中心专家发表于国际和俄罗斯权威期刊。

  1. Kinetic modeling of oil shale upgrading at sub- and supercritical water conditions using Ni- and Fe-based oil-soluble catalysts / G. Félix, R. Djimasbe, M. A. Varfolomeev [et al.]The Journal of Supercritical Fluids. — 2024. — Vol. 207. — P. 106193. — DOI: 10.1016/j.supflu.2024.106193
  2. 巴热诺夫组干酪根在封闭体系中热解与水热解的动力学研究 / A. S. Ilmensky, E. A. Leushina, V. V. Shirokova 等《页岩科学'23·新经验》:第四届专题科学实践研讨会论文集。莫斯科:EAGE Geomodel,2023年,第17–19页。
  3. Evolution of reservoir properties of oil shale rocks under hydro-thermal treatment: Investigations from micro- to macro-scale / M. Subbotina, E. Mukhina, T. Karamov [et al.]Geoenergy Science and Engineering. — 2023. — Vol. 228. — P. 211972. — DOI: 10.1016/j.geoen.2023.211972
  4. 巴热诺夫组的化学驱、气驱与热采提高采收率方法 / A. N. Cheremisin, E. D. Mukhina, A. S. Ushakova 等《Neftegaz.RU》商业期刊,2022年第5–6期(125–126),第58–64页。
  5. Oil dispersed nickel-based catalyst for catalytic upgrading of heavy oil using supercritical water / R. Djimasbe, M. A. Varfolomeev, A. A. Al-Muntaser [et al.]Fuel. — 2022. — Vol. 313. — Art. 122702. — DOI: 10.1016/j.fuel.2021.122702
  6. Cyclic subcritical water injection into Bazhenov oil shale: Geochemical and petrophysical properties evolution due to hydrothermal exposure / A. Turakhanov, A. Tsyshkova, E. Mukhina [et al.]Energies. — 2021. — Vol. 14, No. 15. — Art. 4570. — DOI: 10.3390/en14154570
  7. Enhanced Oil Recovery Method Selection for Shale Oil Based on Numerical Simulations / E. Mukhina, A. Cheremisin, L. Khakimova [et al.]ACS Omega. — 2021. — Vol. 6, No. 37. — P. 23731–23741. — DOI: 10.1021/acsomega.1c01779

上述所有论文的合著者中均有K. Yu. Prochukhan。

对行业的意义

该技术契合《俄罗斯2050年前能源战略》在难采储量方面的优先方向(附件7第一节第12条——“层内转化装备与技术,包括干酪根转化技术与装备”),为目前尚未开发的储量打开了大门。

可采储量增长
据专家估算,大规模应用可使技术可采储量的增量堪比全国最大级别的油田。
延长开采期
动用难采储量可使俄罗斯的经济性采油延续数十年。
储量重获新生
曾被判定为不具经济性的储量转入可采行列——现有采油区的资源基础无需新发现油田即可增长。

对国家的意义

技术的推广将带动对国产设备、服务和科研成果的需求,为相关行业创造新的就业岗位。

装备制造
生产TCS作业机组的地面设备:超临界水发生器、动力系统与泵注系统。
井筒设备
生产耐高温井下设备:隔热油管、封隔器、热补偿器。
采掘工业
创造采油就业岗位,拉动加工产品的国内消费。
研发
研制升级换代设备,持续提升技术的经济效益。
油田服务
“TCS作业机组”一体化油田服务开辟了高技术服务的全新细分市场。
出口潜力
向海外市场输出技术、设备与服务。

对世界的意义

难采储量遍布各大洲——其开发技术在全球范围内都有旺盛需求。

俄罗斯
巴热诺夫组、多马尼克组、阿巴拉克组;乌拉尔-伏尔加地区的稠油与天然沥青。
北美
加拿大阿萨巴斯卡油砂、美国页岩层系。
南美
委内瑞拉奥里诺科重油带——世界最大的超重油储量之一。
亚洲与中东
中国、哈萨克斯坦及中东各国的稠油资源。
能源自主

开发本国难采储量可降低世界各地区对进口能源的依赖——热化学增产技术让这些储量触手可及。

常见问题

技术要点速览——写给初次了解TCS的读者。

什么是热化学增产技术(TCS)?

TCS是Oil Resource科技中心自主研发的难采石油开采技术:向含油地层注入载热介质——超临界水(基础工作介质为膜法净化水);这种作用降低原油黏度,并在油层内激发物理化学过程,让常规方法失效的地方也能实现开采。该技术契合《俄罗斯2050年前能源战略》(附件7第12条)的优先方向。

什么是超临界水?它为何高效?

当温度超过374°C、压力超过22.1 MPa时,水进入超临界状态,兼具液体与气体的特性:深入岩石孔隙、高效传递热量并参与化学反应。这不只是给油层加热,而是直接在油层内改变原油的性质。

该技术面向哪些储量?

目标对象包括含干酪根岩层(巴热诺夫组、多马尼克组、阿巴拉克组、哈杜姆组)、稠油与天然沥青,以及衰竭气田的油环。这类难采储量约占总储量的60%。

TCS与传统注蒸汽有何不同?

经典热采方法使用的蒸汽温度通常不超过280–350°C,主要靠加热降低原油黏度。TCS的基础工作介质注入温度超过374°C:除加热外,还激发水热裂解与干酪根转化——重质分子裂解,合成石油直接在油层内生成。

技术在哪里进行试验?

工业试验正在萨拉托夫州卢戈夫斯科耶油气田(集团自有采油资产)筹备,与俄能源部燃料能源技术发展能力中心联合实施。

TCS能把采收率提高多少?

油藏数值模拟显示,采收率增幅因对象类型而异:未成熟干酪根最高60%,沥青最高50%,稠油最高30%,中质与低黏原油最高20%。实际效果取决于具体油田的地质条件。

技术在实践中如何应用?

面向现场应用,公司组建了TCS作业机组——一体化油田服务:移动式地面与井下成套设备,加上从目标优选到增产效果评估的全流程工程技术。