《火燒油層講座》PPT課件

1、火燒油層技術(shù)是將空氣注入到油層里，經(jīng)過(guò)人工將空氣在井下加熱到可以點(diǎn)燃原油的溫度，或者通過(guò)空氣與原油在油層中自然氧化生熱使油層達(dá)到燃燒溫度的點(diǎn)火過(guò)程，使油層實(shí)現(xiàn)地下燃燒，地下燃燒過(guò)程燃燒掉一部分原油，產(chǎn)生熱量形成降粘、蒸餾等一系列效應(yīng)產(chǎn)生驅(qū)替原油的驅(qū)動(dòng)力,火燒油層基本原理,火燒油層的燃燒前緣是由幾個(gè)條帶組成,在高溫氧化帶中空氣中的氧氣與遺留的焦碳類(lèi)固體進(jìn)行燃燒反應(yīng)，是熱量產(chǎn)生最多，耗氧最多，溫度最高的區(qū)域，在高溫氧化帶之后基本上只遺留純砂體而沒(méi)有可燃物了,在低溫氧化帶中進(jìn)行低溫氧化反應(yīng)，在這個(gè)區(qū)域溫度比高溫氧化帶略低，在高溫氧化帶中未消耗完全的氧氣在這個(gè)區(qū)域進(jìn)行低溫氧化。這個(gè)區(qū)域的原油是已經(jīng)蒸餾

2、過(guò)的重質(zhì)組分，低溫氧化的產(chǎn)物是過(guò)氧化物，酸和荃等類(lèi)物質(zhì)。低溫氧化作用的結(jié)果是產(chǎn)生類(lèi)似焦碳的固體物質(zhì),高溫氧化過(guò)程（HTO）是將烴類(lèi)物質(zhì)中的碳與氫全部與氧反應(yīng)生成二氧化碳、一氧化碳和水，CHxOy + O2 CO2 + CO +H2O。 低溫氧化（LTO）國(guó)外又稱(chēng)為加氧反應(yīng)CHx + O2 ChxOy 。 在許多情況下，氧化是處于高溫氧化和低溫氧化之間，反應(yīng)的結(jié)果也產(chǎn)生大量二氧化碳和一氧化碳，但是還遺留大量類(lèi)似焦碳的固體物質(zhì),經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，低溫氧化可以在很寬的溫度范圍內(nèi)發(fā)生，而使結(jié)焦物燃燒卻有一個(gè)門(mén)檻溫度，不同原油形成的結(jié)焦物有不同的燃燒門(mén)檻溫度。低溫氧化與高溫氧化的一個(gè)重要分界就是結(jié)

3、焦物能否燃燒。 低溫氧化不容易轉(zhuǎn)化為高溫氧化，因?yàn)榈蜏匮趸纳鸁崃枯^小，同時(shí)是在較大的范圍進(jìn)行，所生成的熱被周?chē)鷰r石吸收后，溫度上升較小，因此達(dá)不到門(mén)檻溫度。 國(guó)內(nèi)外一般認(rèn)為要想達(dá)到高溫氧化，要進(jìn)行人工點(diǎn)火并且點(diǎn)火溫度在門(mén)檻溫度以上,火燒油層的驅(qū)油機(jī)理及特性：在高溫氧化過(guò)程，火燒油層的驅(qū)油效率是相當(dāng)高的，可以說(shuō)除了燒掉的燃料，其余全部被驅(qū)替干凈。燒掉的部分是原油中的瀝青膠質(zhì)，數(shù)量在每方油層20-30Kg左右。 本人認(rèn)為驅(qū)油效率高，最重要的原因是火燒油層過(guò)程中強(qiáng)烈的蒸餾作用,在蒸餾帶內(nèi)高溫作用下，水和原油中的輕質(zhì)組分全部被蒸餾成氣相，由于氣相的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液相，并且是產(chǎn)生于原油的內(nèi)部，在短時(shí)間內(nèi)

4、不能與原油分離而形成泡沫油，相當(dāng)于原油體積急劇膨脹，因此產(chǎn)生強(qiáng)大的驅(qū)油作用。 油水蒸汽隨注入空氣一起運(yùn)移到下游的冷油中，并在那里冷凝形成高含油飽和度區(qū)域，與泡沫油共同形成油墻。當(dāng)注入空氣穿過(guò)油墻時(shí)形成很大的壓力梯度。在高壓力梯度作用下，油墻向前移動(dòng)，并以油活塞的方式驅(qū)動(dòng)下游的原油前進(jìn)。 油墻還有強(qiáng)大的調(diào)剖作用，在稠油的松散油藏中極易發(fā)生氣體超覆，但泡沫油和冷凝油會(huì)迅速堵塞已形成的氣體通道，前緣會(huì)均勻擴(kuò)展。 另外，蒸餾過(guò)程中熱是可逆的，即蒸餾過(guò)程中所吸收的熱量在冷凝過(guò)程時(shí)又放出，熱量是不損失的。這對(duì)形成持續(xù)穩(wěn)定的火燒過(guò)程是十分有利的,空氣耗量是指消耗的空氣量與火驅(qū)前緣掃過(guò)的區(qū)域體積之比，其值越小

5、說(shuō)明火驅(qū)前緣推進(jìn)速度越快，燃燒越穩(wěn)定。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施用這個(gè)參數(shù)可以判斷火驅(qū)的驅(qū)掃體積，也是火燒油層主要的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)，是最重要的全面反映火燒狀態(tài)的參數(shù),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明點(diǎn)火溫度對(duì)空氣耗量的影響極大，450 點(diǎn)火時(shí)空氣耗量不到420點(diǎn)火時(shí)的一半，繼續(xù)提高點(diǎn)火溫度（在燃燒管）其值可以進(jìn)一步降低。在高溫燃燒時(shí)氧化非常劇烈，熱量集中蒸餾強(qiáng)烈，同時(shí)空氣通過(guò)高溫區(qū)后氧氣很少，在低溫氧化區(qū)的反應(yīng)強(qiáng)度降低，固化結(jié)焦的原油就少，而焦化的原油最終都要通過(guò)與氧反應(yīng)來(lái)燒掉，由于焦化物少所以最終消耗空氣量少。因此提高燃燒溫度是穩(wěn)定燃燒和減少空氣消耗的最有效方法。 在進(jìn)入高溫穩(wěn)定燃燒后，適當(dāng)減少通風(fēng)強(qiáng)度也可以降低空氣耗量，但同時(shí)

6、也降低前緣推進(jìn)速度。在火燒油層的初期階段要適當(dāng)加大通風(fēng)強(qiáng)度以保證進(jìn)入高溫穩(wěn)定燃燒,干燒實(shí)驗(yàn)曲線圖,濕燒實(shí)驗(yàn)曲線圖,實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表,長(zhǎng)管實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 實(shí)驗(yàn)的油藏參數(shù)基本與油田一致，以下對(duì)幾個(gè)重要結(jié)果進(jìn)行分析。 1、空氣耗量： 從長(zhǎng)管實(shí)驗(yàn)得出結(jié)果進(jìn)一步證明，套保油田適合進(jìn)行火燒油層，在濕燒穩(wěn)定燃燒時(shí)最低空氣耗量為143 m3 /m3，預(yù)示在進(jìn)行實(shí)際實(shí)施火驅(qū)時(shí)，經(jīng)濟(jì)性和采油速度都很高。 2、驅(qū)油效率： 套保油田的孔隙度和含油飽和度 都較高，因此驅(qū)油效率很高，濕燒時(shí)可達(dá)94%，干燒時(shí)也達(dá)到92,開(kāi)發(fā)和經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)預(yù)測(cè),套保油田進(jìn)行火燒油層的基本參數(shù)： 點(diǎn)火溫度450；空氣耗量245-143 m3 /m

7、3；油藏孔隙度 35%，含油飽和度65%，燃燒區(qū)驅(qū)油效率92%-94%；空氣油比1100-1200 m3/t； 經(jīng)濟(jì)效益： 注氣成本110-120元/t ，設(shè)備折舊費(fèi)為40元/t。常規(guī)采油成本按450元/t（即不考慮注氣費(fèi)用的其余所有成本）。總成本610元/t。 采收率預(yù)測(cè)： 在火燒油層階段（其后可以繼續(xù)采用注水或注蒸汽開(kāi)發(fā)），按火驅(qū)驅(qū)掃面積60%，縱向波及效率65%，驅(qū)油效率92%，可達(dá)36,先火燒油層后蒸汽驅(qū)復(fù)合開(kāi)發(fā)方式研究,火燒油層 驅(qū)油效率高 適應(yīng)較高油藏壓力 初期階段前緣的發(fā)展均勻穩(wěn)定。但中后期易發(fā)生竄流。 在地下積蓄大量的熱 中后期要求注氣量越來(lái)越大，生產(chǎn)井大量產(chǎn)氣,蒸汽驅(qū) 驅(qū)油效

8、率高 不適應(yīng)較高油藏壓力 在高干度下，前緣發(fā)展穩(wěn)定易于控制 干度低制約了開(kāi)發(fā)效果和經(jīng)濟(jì)效益 生產(chǎn)井沒(méi)有氣體產(chǎn)出,火燒后油藏壓力降低,地層中積蓄熱極大提高干度,火燒油層后的蒸汽驅(qū)階段 蒸汽干度高，潛熱量大，蒸汽腔體積大 冷凝水相對(duì)少，占據(jù)被驅(qū)走原油的空間，存留在 蒸汽腔內(nèi) 蒸汽腔的蒸汽直接與原油接觸 蒸汽直接加熱原油形成泡沫油、蒸餾等強(qiáng)驅(qū)油機(jī)制,如果在低干度下，蒸汽腔下游有大量水體，容易形成水竄，同時(shí)蒸汽中的潛熱被水大量吸收，泡沫油等驅(qū)油機(jī)制減弱,蒸汽,冷凝水,注入水,熱能利用率高生產(chǎn)成本低 在熱采中要求將注入熱更多地傳遞給油藏，如果熱大量從生產(chǎn)井產(chǎn)出則降低效率提高成本。 蒸汽中的潛熱 油藏10

9、0%吸收 使蒸汽腔擴(kuò)大產(chǎn)生汽驅(qū)效果 熱水中的熱 由于易形成水通道，油藏吸收有限，很多從生產(chǎn) 井產(chǎn)出,因此潛熱的多少與蒸汽驅(qū)效果成正比,單獨(dú)采用蒸汽驅(qū)，注入到地層中的蒸汽干度只有50%左右，潛熱只占注入熱量的44%。進(jìn)入地層的潛熱成本大約為0.8元/104kj，火燒油層產(chǎn)生的熱基本是加熱了巖石，形成400以上的連續(xù)的高溫區(qū)，它的作用相當(dāng)于潛熱。生熱的成本大約為0.33 元/104kj,開(kāi)發(fā)效果預(yù)測(cè),以每分鐘30方注氣量進(jìn)行火燒油層300天，可產(chǎn)生432億千焦的熱量，然后進(jìn)行蒸汽驅(qū)，井下蒸汽干度50%，注汽量每小時(shí)9噸，注汽208天后，蒸汽帶入到地層中的潛熱是385億千焦。僅計(jì)算火燒油層生成的熱加上蒸汽的潛熱可形成蒸汽腔20.43萬(wàn)方，這個(gè)體積按油層10米厚計(jì)算它的波及半徑為80.6米,蒸汽腔內(nèi)按30%孔隙度,殘余油飽和度12.5%,可騰出53628方的