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摘 要:火驱,国外又叫“火烧油层”(In- SituCom bust ion),它利用油层本身的部分燃烧裂化产物作为燃料,利用外加的氧气源和人为的加热点火手段把油层点燃,并维持不断的燃烧,燃烧生热使温度最高可达1000℃,从而实现复杂的多种驱动作用。目前火烧油层工艺在国内的几个油田也有初步的应用,一些油田见到明显的效果。本文就火烧油层的概念,发展历程,原理,技术特点,应用适应性,发展前景等相关问题进行了阐述和分析,并总结了几点认识。
关键词:火烧油层;技术原理;适应性;认识
火驱开采法又称为地下燃烧或层内燃烧,亦称火烧油层,是一种在油层内部产生热量的热力采油技术。准确的说,是指把空气或氧气注入到油层里面,使其在油层中与有机燃料发生高温氧化和低温氧化反应,用产生的热量来帮助采出未燃烧的原油[1]。
美国早在1917年J.O.李威斯就提出了采用热力或注溶剂的方法,驱替地层中的原油以提高采收率的概念。世界上最早的一次火烧油层现场试验是1942年在美国俄克拉荷马州的伯特勒斯维尔油田进行的。
我国从1958年起,先后在新疆,玉门,胜利,吉林和辽河等油田开展了火烧油层试验研究,因受当时条件的限制,火烧油层技术现场应用到目前为止还为数不多,80年代以来不断开展火烧油层的物理模拟,化学模拟和数学模拟研究,现已取得了不少可喜的成果。
1 火驱驱油机理
火驱油的机理是将含氧气体从注入井注入油层,通过人工点火或油层自燃方式点燃油层,其中原油的重质部分经燃烧后,产生大量热能和燃烧气,驱动其他原油流向生产井并产出。火烧油层燃烧与流化床燃烧和湍流火焰燃烧存在本质区别,其传热方式主要以导热和气液相之间的热交换为主。[2]
原油在地下燃烧分为高温氧化和低温氧化。其中高温氧化过程是将烃类物质中的碳与氢全部与氧反应生成CO2、CO和水[3]:
CHxOY+O2→CO+H2O
低温氧化反应又称加氧反应:
CHX+O2→ChxOy
国外现场试验和室内研究表明,火烧油层能量利用率高、适应范围广、驱油机理多样化,采收率可达50%-80%。
2 火烧油层适应性
根据美国、加拿大、罗马尼亚等油田228个火驱项目统计,成功的火驱采油的油层参数范围较大,可适用火驱采油的油藏范围较广。见表1。
表1 火烧油层的筛选标准
要使油层燃烧获得较好的经济技术效果,油藏还应具备以下条件:①横向上,油层要具有较好的连通性,利于提高火驱采油的波及系数;油层连通系数应在70%以上;②纵向上,各油层之间要具有较好的隔层分布,一般情况下,油层间隔层厚度≥3m;③原始含油饱和度和剩余油饱和度越高越好,利于经济开采油藏;④目前地层压力相对较低,可降低地面注入设备投资及运行成本。
3 应用实例
下面以某油田高温火烧油层试验为例,介绍一下火烧油层试验效果。
温度压力变化:
国内某油田火烧油层先导试验区注气井1-2自2005年6月点火试验以来已经连续监测8次压力和温度,最后一次温度为68.3℃,压力为2.2MPa。
从该井温度的上升情况看,判断该试验井组油层已经开始燃烧并处于持续燃烧阶段,并且随着火驱前缘的推进,注气井的井下温度会逐步下降。
生产井产出气体组分变化:
先导试验井组周围一线生产井排出气体组分已经发生明显变化,二氧化碳上升,甲烷下降,氧气含量下降。
4 认识
火烧油层技术就其未来的发展前景而言, 有以下几点认识:①从温度、产量变化以及生产井产出气体的组分分析看,在油层温度达到220℃以上、压力2MPa左右的条件下,高温自燃点火方法可以成功实现火驱采油油层点火;②在先导试验阶段,通过生产井产气量的录取及產量的变化、产出气体组成、温度压力的监测等数据来辨别和证实是否点燃和空气推进方向,监测和控制燃烧方向;③火烧油层采油技术是提高稠油产量的重要开采方法,需要引起我们足够的重视;④就吉林油田的油藏条件看,也有很多油藏是适合采用火烧油层的技术开发的。
参考文献:
[1]谢志勤,贾庆开,蔡文斌,等.火烧驱油物理模型的研究及应用[J].石油机械,2002,30(8):4-6.
[2]王弥康,张毅,黄善波.火烧油层热力采油[M].石油大学出版社,1998,5(20):149-150.
[3]汪子浩,李志平,赵志花.火烧油层采油技术的应用前景探讨[J].内蒙古石油化工,2008(7):11-15.
作者简介:
戚志斌,男,1999年12月毕业于大庆石油学院管理工程专业,现从事油田开发工作,研究方向:油田开发。