0-热力采油 (7)

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1、第六章火烧油层技术与方法主要内容1.火烧油层机理2.火烧油层方式3.火烧油层动态分析4.火烧油层数值模拟方法一、火烧油层机理火烧油层热力采油是复杂的驱动过程，又称火驱；1.火烧油层机理火烧油层是在一定井网下，点燃由注入井注入的空气，油层内形成一个狭窄高温燃烧带。高温燃烧带内存在氧化(燃烧)和热裂解，高温氧化(燃烧)形成燃烧气并释放热量；原油被蒸馏和裂化形成轻烃和重烃，重烃经过成焦反应形成焦炭，高温下油层内的束缚水变成水蒸汽；轻质油和蒸汽向前流动，由于换热作用而凝析下来，具有蒸汽驱的作用；燃烧气在向前流动过程中加热和驱替原油，燃烧气、水蒸汽、气相烃类和

2、凝析油之间会发生局部混相，具有气驱和混相驱的作用；残留的重烃变成焦炭作为继续燃烧的燃料；第六章火烧油层技术与方法火烧油层各区带分布如下图所示。第六章火烧油层技术与方法2.火烧油层优点火烧油层是一种以热效应为主，蒸汽驱、混相驱和气驱等多种机理联合作用的综合驱油过程：⑴火烧油层的燃烧前缘是移动的，具有蒸汽驱和热水驱的作用，但热利用率和驱油作用要高得多；与常规蒸汽驱和热水驱相比，节省了水处理设施和隔热措施投资，井筒工艺条件比较简单。⑵火烧油层能够保持油层压力，面积波及系数与水驱相当，但洗油能力约为水驱的2倍。第六章火烧油层技术与方法⑶火烧油层就地产生的二氧

3、化碳与油层中的水汽混合，可以形成二氧化碳混相驱，具有低界面张力的效果，驱油效率高。⑷火烧油层的热源为就地产生并逐渐移动，因而不受井网方式和井距大小的限制。⑸火烧油层已燃区的残余油饱和度几乎为零，未燃区在热传导作用下，采收率也可达到40％；⑹与注蒸汽热力采油相比，火烧油层几乎不受深度和原油类型的限制，而且作为火烧油层助燃剂的空气，其来源没有任何限制，因此适用范围较为广泛；第六章火烧油层技术与方法3.火烧油层燃料由于火烧油层中燃烧的燃料不是油层中的原油，而是原油蒸馏和热裂解后沉积在岩石上的富炭焦，因此燃料的质量浓度是影响火烧油层成功与否的最重要因素。在高

4、含油饱和度的稠油油藏中，燃料的质量浓度高对维持油层内燃烧极为有利，这正是火烧油层主要用于稠油开发的原因之一。第六章火烧油层技术与方法二、火烧油层方式根据燃烧前缘移动方向与注入空气的流动方向异同，火烧油层方式有干式正向燃烧法、湿式燃烧法和逆燃法三种。1.干式正向燃烧干式正向燃烧又称正燃法，是指燃烧前缘从注入井向生产井推进，前缘推进方向与注入空气流动方向一致。干式正向燃烧的物理模式为：已燃区、燃烧区、结焦区、凝析区、原油富集区、初始油藏区；第六章火烧油层技术与方法2.湿式燃烧湿式燃烧法是指在正向燃烧过程中，同时或交替注入空气和水，水在通过燃烧带时部分或全

5、部汽化，并通过燃烧前缘，以扩大热影响范围，前缘推进方向与注入空气的流动方向一致。湿式燃烧是正燃法的改良，正燃法在地下产生的热量约一半存留于燃烧前缘和注入井之间。当注入水后，水与燃烧前缘后面的高温岩石接触而蒸发，热流体的膨胀作用使高温的区带加长，热利用提高；第六章火烧油层技术与方法3.反向燃烧反向燃烧法又称逆燃法，是在准备成为生产井的井中注入空气并点火燃烧。当短距离燃烧后，停止注气，然后转入邻井注空气，原始点火井变成生产井，前缘推进方向与注入空气的流动方向相反，逆燃法是开采特稠油的一种方法，当岩层加热到260～370℃时，粘度减小近1000倍，采收率可

6、达50%。第六章火烧油层技术与方法三、火烧油层动态分析1.火烧油层参数设计(1)燃料的质量浓度(2)原油燃点燃料浓度和燃点可通过燃烧试验获得，燃料浓度一般为25.3～37.9kg/m3，原油燃点一般介于390～410℃之间；(3)空气需用量(4)空气注入速度(5)注气压力第六章火烧油层技术与方法2.火烧油层生产动态(1)燃烧前缘半径第六章火烧油层技术与方法(2)原油产量火烧油层的原油产量来自两部分：一是燃烧前缘所驱替的油量；二是井网内未燃部分处于注入空气或燃烧气体的垂向绕流驱替作用下，原油产生热膨胀和重力泄油。第六章火烧油层技术与方法波及波及1-EV

7、EVEaEaT1-EaT①燃烧区燃烧区内的原油既可以被驱替也可以作为燃料被燃烧，被驱替原油体积与油层体积之比为：②蒸汽区蒸汽区在燃烧区下游生成，蒸汽区中原油保持残余油状态，被驱替原油体积与油层体积之比为：第六章火烧油层技术与方法③燃烧前缘垂向绕流区绕流区中的原油只有部分组分被驱替出来，被驱替原油体积与油层体积之比为：④油层未燃区未燃区中的原油只有部分组分被驱替出来，被驱替原油体积与油层体积之比为：第六章火烧油层技术与方法累积驱替出原油量：(3)产水量油藏未燃部分保持束缚水状态，总产水量为燃烧生成的水和油藏原有水之和：第六章火烧油层技术与方法四、火烧油

8、层数值模拟方法(参考教材P115)1.火烧油层数学模拟原理质量守恒关系、能量守恒关系反应动力学关系(高温氧化