火烧油层机理及研究现状

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1、火烧油层机理及研究成果一、火烧油层技术1.1火烧油层定义1.1.1开采机理火烧油层又称火驱或层内燃烧法，即在一口或数口注气井（又称火井）中点燃油层后，通过不断向油层注入适量氧化剂（空气或富氧气体）助燃，形成径向移动的燃烧前缘（又称火线）。火线前方的原油受热降粘、蒸馏，蒸馏后的轻质油、汽与燃烧烟气被驱向前方，留下未被蒸馏的重质组分在高温下产生裂化、分解，最后剩下的裂解产物（本文也称其为副产物）—焦炭作为火烧油层的燃料，维持油层继续向前燃烧；在高温下，油层水（包括束缚水）、注入水及燃烧生成水，变成蒸汽，携带大量的热量传递给前方油层，

2、并再次洗刷油层原油。这样便在地下油层内形成一个多种驱动机制并存的复杂过程，各种机制共同作用，最终把原油驱向生产井。根据油层温度和含油饱和度分布，将油层划分为六个不同区带，已燃区、燃烧带、结焦带、蒸发(裂解、蒸馏)区、轻质油带、富油带和未受影响区。物理化学反应主要集中在蒸汽区（热蒸馏），结焦区（高温热裂解），燃烧区（高温氧化）。根据火烧油层反应温度的不同，火烧油层过程可以分为低温氧化和高温氧化反应过程。一般情况下，油田在实施火烧油层时必须连续监测分析产出气，以确保火驱处于热裂解（高温氧化）燃烧状态191.1.2火烧油层技术分类火驱

3、技术按注入空气方向和燃烧前缘的移动方向可以分正向燃烧和反向燃烧，前者注入空气与燃烧前缘移动方向相同，故称为正向燃烧；后者空气流动方向和燃烧前缘移动方向恰好相反，故称为逆向燃烧或反向燃烧；正向燃烧按注入空气中掺水与否又分干式正向燃烧和湿式正向燃烧。在直井网火驱的基础上，将重力泄油理论与传统的火驱技术结合开发出了利用水平井进行火驱的技术(COSH)和垂直井或者水平注入井与水平生产井结合的“脚尖到脚跟”的火驱技术(THAI)。将水平井技术应用于火驱采油，扩大了火驱技术的应用范围，既没有原油黏度的限制，又可以有效减缓火驱气窜速度，降低了

4、操控难度和风险。（1）干式正向燃烧干式正向燃烧前缘移动方向与空气的流动方向相同。燃烧从注气井开始，燃烧前缘由注入井向生产井方向移动，从注入井开始至生产井，可划分为已燃区、燃烧带、结焦带、蒸发(裂解、蒸馏)区、轻质油带、富油带和未受影响区等几个区带。这些区带沿空气的流动方向而运动。（2）湿式正向燃烧湿式正向燃烧就是在正向燃烧的基础上，在注气过程中添加一定量的水，以扩大驱油效率和降低空气油比。湿烧可分为常规湿烧和超湿烧，当注入水均以蒸汽状态通过燃烧带时称为常规湿烧，对于给定的原油，常规湿烧的峰值温度通常略高于干烧，2种燃烧模式生成气

5、的组成相似。当注入水速度高到有液态水通过燃烧带时称为超湿烧。湿式燃烧比干式燃烧的驱油效果好，主要原因是:①蒸汽带驱油是火驱过程中的1个重要机理；②随着湿式燃烧水气比的增加，发生氧化反应的区域范围扩大，蒸汽带的温度下降，对流前缘速度增加，加速了热19对流的传导，驱油效率增大；③在湿式燃烧过程中，随着氧气利用率的降低，燃烧1m3油砂所需空气量降低，燃烧前缘速度减慢，驱油效率几乎不变。但湿式燃烧存在操作难度大的问题。（3）反向燃烧反向燃烧前缘移动方向与空气流动方向相反。燃烧从生产井开始，燃烧前缘由生产井向注入井方向移动，被驱替的原油必

6、须经过正在燃烧的燃烧带和灼热的已燃区。反向燃烧是利用分馏和蒸汽传递热量的作用来开采完全不能流动的原油，用于正向燃烧不能有效开发的油藏，如特、超稠油油藏的开采。由于反向燃烧空气消耗量大，约为正向燃烧的2倍，且往往会变成正向燃烧，因此，实际生产中一般不采用该方法。（4）THAI技术THAI又称从脚尖到脚跟的注空气技术。该方法将火驱技术与重力泄油理论结合起来，可获得非常高的稠油采收率，有2种井型组合形式，即:直井-水平井组合和水平井-水平井组合。直井-水平井组合中水平生产井部署在位于油层下部的位置，垂直注气井（水平注气井）部署在靠近水

7、平井末端(脚尖)处，从垂直井内注入空气或者氧气，燃烧带由脚尖沿水平井向脚跟处推进，燃烧前缘加热的原油依靠重力作用泄到下面的水平生产井中而产出。该方法充分利用上倾遮挡、原油改质及重力作用使注入气沿着指定的通道燃烧，黏度降低的原油直接流入水平生产井井段被采出。此外，水平井完井时，可以在水平段加入裂解催化物质，强化就地改质过程，进一步改善采出油的油品性质。与常规火驱技术相比，THAI具有以下优点:①燃烧前缘稳定，容易控制，受油层非均质性影响较小；②燃烧效率较高，三维物理模拟结果表明产出气中氧气含量低；③采收率高，相似物模实验中采收率达

8、到80%以上；④由于高温裂解作用，采出原油的性质改善，试验结果表明API°一般可提高50%左右；⑤THAI火驱时可以控制气体超覆，并能有效提高储量动用程度.19（5）COSH技术COSH(Thecombustionoverridesplitproductionh