在稠油热采开发中，蒸汽辅助重力泄油（SAGD），一种双水平井结构原位采油方法，具有良好的开发效果。但是，由于受到热损失、储层非均质和大量碳排放，难以进一步提高采收率和提升环保性。膨胀溶剂SAGD（ES-SAGD）是一种增强型SAGD技术，其结合了溶剂和蒸汽，通过传热和溶解的协同机制增强油的流动性，降低粘度。然而，大量注入溶剂的回收，分类和成本限制了其商业化应用。作为一种很有前途的热替代技术，储层电加热技术将电能转化为热能输入至地层，从而减少或避免热流体的注入。因此，电加热协同膨胀溶剂SAGD（EHES-SAGD）对于减少蒸汽和溶剂用量，进一步提高采收率等方面有着良好的应用前景。

针对这一关键科学问题，我校能源学院博士研究生张基朋在导师刘鹏程教授指导下设计下，联合中国石油勘探开发研究院提高采收率全国重点实验室，设计了一种平面非均质超稠油油藏电加热、溶剂注入结合双水平井注采的三维物理模拟实验流程及不同的实验方案（图1，表1，表2），研究了不同方案的生产性能、传热特征、产液特征和能耗对比。取得了如下主要创新性认识：

1. 电加热不仅能提升注入蒸汽的干度、延长其有效作用距离，还能改善水平井段的蒸汽吸收剖面，缓解因地层非均质性导致的蒸汽窜流，促进低渗透区域的蒸汽吸收能力；而丙烷溶剂在电加热提供的热环境下能迅速汽化并运移至蒸汽腔前缘，通过溶解降黏和萃取作用有效降低原油粘度，大幅降低渗流阻力，加速蒸汽腔横向扩展。两者协同显著促进了蒸汽腔的整体均衡发育，室内驱油效果较常规SAGD提高15.7%（图2）。

2. 电加热和溶剂的协同奠定了SAGD的能耗优势：其累积等效汽油比（CESOR）和累积等效能量油比（CEEOR）（7.7，21.6 kJ/ml）均明显低于传统SAGD（9.9，27.8 kJ/ml）和EH-SAGD（8.6，24.1 kJ/ml）。在大幅提高采收率的同时，有效降低了单位产油的能量消耗，兼具更佳的可持续性和经济效益，符合当前低碳能源发展战略。（图3，表3）。

3.稳产阶段，热力学作用和溶剂溶解促使产出油呈现为大量细小气泡密集分布的泡沫油，而传统SAGD产出液中仅能观察到游离水的现象。热力促进的乳化现象和溶剂引发的泡沫油效应共同作用，极大地改善了超稠油的流动性，降低了流动阻力，是提高采油速度的关键所在（图4）。

4. 电加热的功耗主要集中于启动阶段的井间预热期，此时功耗最高；一旦进入生产阶段，随着蒸汽注入和油藏温度升高，电加热功率需求显著下降并保持稳定。低温溶剂段塞注入期间会导致电功率短暂上升，但整体能耗仍在可控范围内，其具备良好的可行性与能源管理潜力（图5）。

图1 实验装置流程图

（1）SAGD

（2）EH-SAGD

（3）EHES-SAGD

图2 不同方案不同时间的温度场变化剖面

图3 不同方案生产阶段的瞬时和累积等效蒸汽油和能量油比

图4 不同方案的产出流体对比

图5  预热和生产阶段的功率和能耗

表1 实验方案

表2 累积投入产出比

表3 不同方案全过程累积等效汽油比和能量油比

该研究受到国家自然科学基金联合基金（U22B6004）和和中国石油天然气集团重大攻关项目（2023ZG18）的资助。成果发表于国际石油工程领域国际权威期刊《SPE Journal》上，Jipeng Zhang（第一作者）; Yongbin Wu; Chao Wang; Pengcheng Liu*（通讯作者）; Changfeng Xi; Fang Zhao; Chang Fang; Shuxian Li. 2025. Experimental Investigations on Enhanced Oil Recovery by Electrical Heating Synergistic Expanding Solvent-Steam-Assisted Gravity Drainage in Ultraheavy Oil Reservoirs[J]. SPE J. 30(07): 4353-4368. SPE-226218-PA. [IF2024=3].

全文链接：https://doi.org/10.2118/226218-PA