火燒油層技術-課件

火燒油層技術

火燒油層技術

匯報提綱一、火燒油層采油機理二、火驅關鍵技術三、國內外典型火驅礦場實例分析

四、火驅技術的油藏適用條件及篩選標準五、新疆油田火驅礦場試驗建議匯報提綱一、火燒油層采油機理一、火燒油層采油機理

火燒油層

火燒油層又稱地下燃燒或層內燃燒,亦稱火驅。火驅就是利用地層原油中的重質組分作為燃料，利用空氣或富氧氣體作助燃劑，通過人工點火等方法使油層原油達到燃點而燃燒，產生的熱量使油層溫度上升至600～700℃，重質組分高溫下裂解生成的輕質油，注入的氣體、燃燒生成的氣體以及水蒸汽用于驅動原油向生產井流動，并從生產井采出。一、火燒油層采油機理火燒油層一、火燒油層采油機理

THAI和COSH技術

濕式正向燃燒

反向燃燒

干式正向燃燒

火燒油層1、火燒油層的分類一、火燒油層采油機理THAI和COSH技術濕式正干式正向燃燒一、火燒油層采油機理已燃區(qū)燃燒區(qū)結焦區(qū)蒸汽區(qū)富油區(qū)原始油區(qū)注入井生產井干式正向燃燒前緣移動方向與空氣的流動方向相同。燃燒從注氣井開始，燃燒前緣由注入井向生產井方向移動，從注入井開始至生產井可劃分為已燃區(qū)、燃燒區(qū)、結焦區(qū)、蒸汽區(qū)、富油區(qū)和原始油區(qū)等。這些區(qū)帶沿空氣的流動方向而運動

。干式正向燃燒一、火燒油層采油機理已燃區(qū)燃燒區(qū)結焦區(qū)蒸汽區(qū)富油干式正向燃燒一、火燒油層采油機理TSoSwf（dP/dx）P已燃區(qū)火墻結焦帶油墻剩余油區(qū)氧氣飽和度含水飽和度含油飽和度溫度壓力梯度壓力干式正向燃燒一、火燒油層采油機理TSoSwf（dP/dx）P干式正向燃燒一、火燒油層采油機理新疆油田紅淺-1井區(qū)火驅三維物理模擬實驗干式正向燃燒一、火燒油層采油機理新疆油田紅淺-1井區(qū)火驅三維濕式正向燃燒一、火燒油層采油機理已燃區(qū)0△Tmax著火前緣流動冷區(qū)So01.0So混合汽氣區(qū)集油帶

01.00△Tmax凝結前緣△Tmax001.0蒸發(fā)（汽化）前緣混合汽氣區(qū)So凝結前緣被回收的熱量△Tmax0So01.0反應區(qū)和蒸汽區(qū)距離(b)正常濕式(c)最優(yōu)濕式

0.0026<Fwa<0.0053(d)局部急冷(a)干式在注空氣的同時，向地層間歇注水或連續(xù)注水，降低油藏內部的峰值溫度，擴大高溫區(qū)波及范圍、提高熱效率。減少過高溫度對地層及井筒的傷害。與干式燃燒相比，其控制過程相對復雜。

濕式正向燃燒一、火燒油層采油機理已燃區(qū)0△Tmax著火前緣流一、火燒油層采油機理2、火驅技術的應用前景

火驅技術可應用于多種油藏類型和不同采油階段，在某些情況下可能成為首選開發(fā)方式：

不適合注蒸汽開發(fā)的深層、超深層稠油油藏不適合注水、注蒸汽的水敏性油藏；注水開發(fā)后期的普通稠油油藏；蒸汽吞吐后期不適合蒸汽驅的油藏；不適合注蒸汽或注汽效果差的薄層、薄互層油藏；帶有底水的稠油油藏；沙漠等水源缺乏地區(qū)的稠油油藏。一、火燒油層采油機理2、火驅技術的應用前景火驅技術一、火燒油層采油機理3、火驅油層的主要技術難點對地下真實燃燒狀態(tài)的控制；對燃燒帶前緣的調整與控制；點火、注氣、舉升工藝及其裝備的可靠性；產出流體組分在線監(jiān)測與安全預警。一、火燒油層采油機理3、火驅油層的主要技術難點對地下真實燃燒匯報提綱一、火燒油層采油機理二、火驅關鍵技術三、國內外典型火驅礦場實例分析

四、火驅技術的油藏適用條件及篩選標準五、新疆油田火驅礦場試驗建議匯報提綱一、火燒油層采油機理1、點火工藝（ignition）二、火驅關鍵技術溫度，℃氧氣相對消耗速率0100200300400500600700輕質油稠油稠油與稀油在不同溫度區(qū)間的氧化反應耗氧速率1、點火工藝（ignition）二、火驅關鍵技術溫度，℃氧氣1、點火工藝（ignition）二、火驅關鍵技術天然氣點火器（印度）電點火器（勝利油田）蒸汽預熱/催化點火（尤尼斯）自燃點火（深層、低滲透稀油油藏）點火方式1、點火工藝（ignition）二、火驅關鍵技術天然氣點火器SL-Ⅰ型電點火工藝SL-Ⅱ型電點火工藝

電纜在油管內，通過特殊的對接技術實現井下對接，油套注氣。

電纜綁在油管外壁，通過井下連接器與點火器連接，油管正注。工藝型號井底點火功率(KW)適應井深(m)適應井斜(0)耐壓(MPa)最大外徑(mm)SL-I6020006020140SL-Ⅱ401500303089二、火驅關鍵技術1、點火工藝（ignition）SL-Ⅰ型電點火工藝SL-Ⅱ型電點火工藝電纜在基本要求：連續(xù)性（兩套以上的壓縮機組）單向性（單向流動控制裝置）遞增性（額定功率/最高工作壓力/最大排氣量選擇）二、火驅關鍵技術2、注氣工藝主要影響因素：油藏埋深（地層壓力/壓力系數）地層吸氣能力（油層厚度、原油黏度）注采井距基本要求：二、火驅關鍵技術2、注氣工藝主要影響因素：國產空氣壓縮機可以達到的主要技術參數：1.最大排氣量75Nm3/min；2.最大排氣壓力32MPa；3.排氣溫度≤60℃；4.電機功率1250kW；勝利油田目前2臺36Nm3/min壓縮機多年運轉正常，1臺72Nm3/min壓縮機尚未投入使用；二、火驅關鍵技術2、注氣工藝國產空氣壓縮機國產空氣壓縮機可以達到的主要技術參數：1.最大排氣量75Nm3、監(jiān)測工藝監(jiān)測內容：常規(guī)油、氣、水產量；生產井產出氣體組分（判斷燃燒狀況/監(jiān)測氧氣突破）；生產井井底流溫流壓（判斷燃燒帶前緣位置）；產出水PH值、硫酸鹽、原油組分等。二、火驅關鍵技術3、監(jiān)測工藝監(jiān)測內容：二、火驅關鍵技術燃燒氣爆炸安全評估系統(tǒng)溫度（℃）壓力（atm)一氧化碳含量（%）二氧化碳含量（%）氧氣含量（%）甲烷含量（%）氮氣含量（%）輸入參數輸入參數輸入參數輸入參數輸入參數輸入參數輸入參數運行

目前國內研制的生產井產出氣遙測預警系統(tǒng)，可以實現氣體含量顯示、安全等級處理分析結果和預警三者同步。二、火驅關鍵技術3、監(jiān)測工藝燃燒氣爆炸安全評估系統(tǒng)輸入參數輸入參數輸入參數輸入參數輸入參

抽油井溫度、壓力測試圖

自噴井溫度、壓力測試圖3、監(jiān)測工藝二、火驅關鍵技術抽油井溫度、壓力測試圖自噴井溫度、壓力測試圖3、監(jiān)二、火驅關鍵技術4、完井及舉升工藝機械開啟閥式泵氣錨完井：生產井熱采完井（固井質量至關重要）；注氣井、生產井都要防砂；舉升：火驅生產井油氣比高、井筒舉升效率低；機械開啟式閥式抽油泵和氣錨舉升工藝，降低氣體對泵效的影響。二、火驅關鍵技術4、完井及舉升工藝機械開啟閥式泵氣錨完井：二、火驅關鍵技術5、防腐技術生產井防腐；注氣井防腐；地面管線及流程防腐；

——生產井及地面流程主要防止CO2腐蝕——注氣井主要防止長期高壓注氣情況下的富氧腐蝕二、火驅關鍵技術5、防腐技術生產井防腐；匯報提綱一、火燒油層采油機理二、火驅關鍵技術三、國內外典型火驅礦場實例分析

四、火驅技術的油藏適用條件及篩選標準五、新疆油田火驅礦場試驗目標區(qū)建議匯報提綱一、火燒油層采油機理1、概述目前應用火驅技術采油的國家主要包括羅馬尼亞、美國、加拿大、印度等。年份20002019201920192019年注蒸汽項目數量，個8655464045日產量，桶/天417675365717340253286668273947火燒油藏項目數量，個5671212日產量，桶/天2781238419011326017025三、國內外典型火驅礦場實例分析8890929496980002040608美國近些年注蒸汽項目與火燒油層項目數量及產量1、概述年份20002019201920192019年注蒸汽經營者油田省開始時間面積英畝生產井數注入井數φ％Kmd深度ftμcp以前生產方式起始飽和度,％EOR產量bbl/dCrescentPoint能源Battrum薩克徹溫10/664920822526126290070一次采油663200CrescentPoint能源Battrum薩克徹溫8/67240026425930290070一次采油62800CrescentPoint能源Battrum薩克徹溫11/6568037927930290070一次采油70800加拿大的主要火驅項目（2019年）

加拿大的火燒項目主要是CrescentPoint能源公司在薩克徹溫省的Battrum油田的三個火驅項目，總的產量為4800桶/天。1、概述三、國內外典型火驅礦場實例分析經營者油田省開始面積生產注入φK深度μ以前生起始飽EORCr1963196519671969197119731975197719791981198319851987198919911993201920192019201920192019羅馬尼亞Suplacu油田的火驅動態(tài)

羅馬尼亞Suplacu油田的火驅項目是世界上規(guī)模最大的火驅項目。從1964年開始進行先導試驗，后經歷擴大試驗和工業(yè)化應用，火驅高產穩(wěn)產近30年，峰值產量為1500~1600t/d，累積增產15,000,000t，取得了十分顯著的經濟效益。目前Suplacu油田的火驅開發(fā)仍在進行，日產原油1200t，境內的其它5個火驅礦場試驗在2000年前后相繼中止。1、概述三、國內外典型火驅礦場實例分析196319651967196919711973

印度的ONGC（OilandNaturalGasCorporationLtd）公司2019年在Balol油田和Santhal油田實施了整體火驅開發(fā)。目前兩個油田共有68口注氣井，日注氣量為140萬標方，日增油量為1200t/d，氣油比為1160

，預期采收率可從最初的6~13%提高至39~45%。目前印度共有4個商業(yè)化火驅項目：BalolPh-1，SanthalPh-1，BalolMain，SanthalMain運轉正常。IC-17IC-2IC-3IC-4IC-5IC-7IC-8IC-9IC-10IC-11IC-12IC-12IC-14IC-13IC-15IC-16IC-18IC-19IC-20IC-1IC-6油水邊界尖滅線先導試驗井組井位圖油藏埋深1049m；平均油層厚度6.5m；油藏溫度70C；油藏壓力10.5MPa；含油飽和度70%；孔隙度28%；滲透率8~15D；原油黏度150cp地層傾角5~70。1、概述三、國內外典型火驅礦場實例分析印度的ONGC（OilandNatura油藏埋深

30m；油層厚度0.5~2.4m；平均孔隙度23.4%；含油飽和度60%；滲透率58~300md；20℃原油粘度1466mPa.s；原始地層溫度12.5℃

；原始地層壓力0.91MPa；井距40~110m；點火時間1965.6.25結束時間1967.9.10克拉瑪依油田黑三區(qū)8001扇形井組火驅：構造圖產量表1、概述三、國內外典型火驅礦場實例分析油藏埋深30m；克拉瑪依油田黑三區(qū)8001扇形井組火驅：克拉瑪依油田黑四區(qū)行列井組火驅：油藏埋深105~115m；油層厚度1.5~2.4m；平均孔隙度25.4%；含油飽和度60%；滲透率600md；20C原油粘度

630~2050mPa.s；原始地層溫度12.5~13C；原始地層壓力1.57MPa；井距60~75m；構造圖1、概述三、國內外典型火驅礦場實例分析克拉瑪依油田黑四區(qū)行列井組火驅：構造圖1、概述三、國內外典型項目名稱開始時間先導試驗概述1、勝利鄭408塊火驅先導試驗2019年9月敏感性稠油。1個井組、4口一線井，7口二線井。目前累積增產原油30000多噸。2、遼河油田杜66塊火驅試驗2019年6月2019年7月蒸汽吞吐后稠油。6個井組，38口生產井，目前累積增產原油10000多噸。3、遼河油田杜48塊火驅試驗2019年7月蒸汽吞吐后稠油。1個井組，8口生產井，目前累積增產原油2000多噸。4、吉林套保白92塊火驅試驗2019年8月出砂冷采后期淺薄層稠油。3個井組，11口生產井，目前累積增產原油500多噸5、遼河油田高3塊垂向火驅試驗2019年7月目前國內正在開展的火驅礦場試驗項目1、概述三、國內外典型火驅礦場實例分析項目名稱開始時間先導試驗概述1、勝利鄭408塊火驅先導試驗22、勝利油田鄭408塊火驅先導試驗（1）地質概況王莊油田位于東營凹陷北部，鄭408塊主力含油層段沙三上段，含油面積3.9km2，儲量769x104t。油藏埋深1300～1350m，地面脫氣原油粘度1000～3500mPa.s，孔隙度25%，滲透率300-550×10-3μm2

，含油飽和度57%。鄭408塊位置圖鄭408塊三、國內外典型火驅礦場實例分析2、勝利油田鄭408塊火驅先導試驗（1）地質概況王莊油田位于2、勝利油田鄭408塊火驅先導試驗（2）開發(fā)歷史彈性開采常規(guī)注水王莊油田鄭408塊Es32開發(fā)曲線三、國內外典型火驅礦場實例分析2、勝利油田鄭408塊火驅先導試驗（2）開發(fā)歷史彈性開采常規(guī)2、勝利油田鄭408塊火驅先導試驗（2）開發(fā)歷史三、國內外典型火驅礦場實例分析

通過巖心分析，儲層為中強水敏，其滲透率損失50%~80%。2、勝利油田鄭408塊火驅先導試驗（2）開發(fā)歷史三、國內外典（3）火驅先導試驗方案中心點火井：1口一線生產井：4口二線生產井：7口含油面積：0.27km2地質儲量：48×104t油層平均厚度：14.8m

原油粘度：1250mPa.s

鄭408－試1井組2、勝利油田鄭408塊火驅先導試驗三、國內外典型火驅礦場實例分析（3）火驅先導試驗方案中心點火井：1口（4）火驅動態(tài)010203040506070802019.9.711.272.125.37.2310.122019.1.13.236.129.111.212月10日日期日產量，t/d408-G19408-G20開井提速見效(-8、-18關井)408-8408-9開井408-18408-G8408-G25開井試驗井組采油情況

自2019年9月7日點火以后，2019年1月底見到峰值產量，日產油38t/d，目前日產油20t/d，累計產油30000t，累計注氣3000×104m3，階段氣油比1000m3/t.2、勝利油田鄭408塊火驅先導試驗三、國內外典型火驅礦場實例分析（4）火驅動態(tài)010203040506070802019.9408-G20408-G8（4）火驅動態(tài)408-G19408-G20408-G25408-G7408-G8408-G20408-G25408-G7408-G8408-G192、勝利油田鄭408塊火驅先導試驗三、國內外典型火驅礦場實例分析408-G20408-G8（4）火驅動態(tài)408-G19408（4）火驅動態(tài)408-G20408-G25408-G7408-G19408-G8408-G20408-G25408-G7408-G8408-G19408-G7408-92、勝利油田鄭408塊火驅先導試驗三、國內外典型火驅礦場實例分析（4）火驅動態(tài)408-G20408-G25408-G7408鄭408塊火驅井組生產動態(tài)（2019.02.13）井號日液t日油t套壓MPa回壓MPa液面m備注鄭408-G84.84.53.33.30一線井鄭408-181.71.50.50.451170鄭408-G190.70.70.650.551212鄭408-G203.53.30.450.401170鄭408-G75.34.90.550.50927二線井鄭408-93.93.20.60.451124鄭408-215.55.10.550.45980鄭408-G25000.50.401174鄭408-271.31.00.601218鄭408-292.72.40.70.6879鄭408-302019年9月16日開井，2019年10月13日因泵漏停井合計29.426.6（4）火驅動態(tài)2、勝利油田鄭408塊火驅先導試驗三、國內外典型火驅礦場實例分析鄭408塊火驅井組生產動態(tài)（2019.02.13）井號日液408-G20408-G25408-G7408-G19408-G8（4）火驅動態(tài)井號氣樣分析（2019.07.16）備注O2%CO2%COppm鄭408-G80.318.22857一線井鄭408-180.115.2110鄭408-G190.26.1165鄭408-G200.213.22890鄭408-90.17.31050二線井鄭408-210.22.9217從產出氣CO2含量測試結果看，油層維持正常燃燒，但平面燃燒不均衡。東、南方向燃燒較好，而西北方向較差。鄭408－G20井產出氣體中CO2含量變化

鄭408－G19井產出氣體中CO2含量變化2、勝利油田鄭408塊火驅先導試驗三、國內外典型火驅礦場實例分析408-G20408-G25408-G7408-G194083、火驅礦場失敗的原因總結三、國內外典型火驅礦場實例分析失敗原因礦場實例地質原因油層連通性差美國加利福尼亞的Ojai、WhiteWolf、PleitoCreek等油田的火驅項目地層裂縫引起的空氣竄流美國懷俄明州TeapotDom油田Shannon火驅項目儲層封閉性差美國Bartlesville淺層稠油火驅；委內瑞拉的BolivarCoast油田流體因素原油粘度過大美國ParisValley和LittleTom油田超稠油火驅高揮發(fā)性稀油和石蠟基原油如美國Appalachian區(qū)的火驅項目。3、火驅礦場失敗的原因總結三、國內外典型火驅礦場實例分析失敗3、火驅礦場失敗的原因總結三、國內外典型火驅礦場實例分析失敗原因礦場實例井況因素老井封閉性差在Batle和Appalachian區(qū)的火驅項目；吉林套保油田火驅項目；在Balol和Santhal油田共也發(fā)生了4起這類事件；生產井出砂和套損美國Bellevue油田的Bodcau火驅項目，以及在ParisValley油田Ansberry油藏火驅試驗中，因熱前緣突破井底溫度升高導致套損。注氣井腐蝕勝利油田鄭408塊火驅試驗第二次注氣提速過程中發(fā)生因注氣井富氧腐蝕導致的注氣井堵塞，被迫作業(yè)修井。操作因素點火事故美國ParisValley和LittleTom油田超稠油火驅；鄭408塊火驅試驗井組第一次點火；壓縮機爆炸在印度Santhal油田發(fā)生兩次壓縮機爆炸事故；美國Bellevue油田的Bodcau火驅項目注入系統(tǒng)發(fā)生爆炸；遼河科爾沁油田火驅過程中壓縮機潤滑油泄漏引發(fā)爆炸；美國Heidelberg油田火驅過程中發(fā)生壓縮機級間爆炸。3、火驅礦場失敗的原因總結三、國內外典型火驅礦場實例分析失敗3、火驅礦場失敗的原因總結——其他因素三、國內外典型火驅礦場實例分析壓縮機故障及供氣能力不足——美國LittleTom油田的SanMigal油藏火驅試驗過程中，壓縮機故障頻繁，導致試驗被迫終止；美國Husky公司在ParisValley油田的Ansberry油藏火燒油層試驗中，因壓縮機故障，時斷時續(xù)歷時3年終止；勝利金家油田火燒項目，因壓縮機頻繁故障被迫終止；克拉瑪依油田黑油山二西區(qū)2019井組因供氣能力嚴重不足終止。決策效率——勝利油田樂安草橋火驅項目，因決策遲緩導致水淹，火驅見效不明顯，試驗中止；鄭408塊因修井、更新井決策遲緩，錯失增油最佳時機；油價——80年代后期以及2019~2000年前后，有不少火驅礦場試驗因油價因素中斷（羅馬尼亞4個項目）。3、火驅礦場失敗的原因總結——其他因素三、國內外典型火驅礦場匯報提綱一、火燒油層采油機理二、火驅關鍵技術三、國內外典型火驅礦場實例分析

四、火驅技術的油藏適用條件及篩選標準五、新疆油田火驅礦場試驗建議匯報提綱一、火燒油層采油機理四、火驅技術的油藏適用條件及篩選標準1、國外部分成功的稠油油藏礦場試驗油藏參數油田深度Z，m厚度h，m粘度μmPa.s滲透率k，mD孔隙度，Φ含油飽和度，SoφS。yMidwaySunset(美)731.539.311015750.360.750.271.35Suplacu(羅馬尼亞)7613.7959.320000.320.780.250.95Belleven(美)12222.65005000.380.510.191.36Miga(委內瑞拉)12346.128050000.2260.780.180.84MidwaySunset（美）29011.344000210000.390.630.253.40S.Oklahoma（美）556.1741323000.290.60.170.46S.Oklahoma（美）595.2500076800.2720.640.170.92Pavlova（蘇）2507.0200020000.320.780.251.02E.Tia.Juana(委內瑞拉)47539.0600050000.410.730.302.16Eastoilfield(委內瑞拉)13725.840035000.350.940.332.15S.Belrige(美)2139370.60.221.78Balol（印度）10506.5150100000.280.700.201.39四、火驅技術的油藏適用條件及篩選標準1、國外部分成功的稠油油四、火驅技術的油藏適用條件及篩選標準2、稠油火驅油藏篩選標準不同學者提出的火燒油層的油藏篩選條件作者年份油層深度(m)油層厚度(m)孔隙度(%)滲透率(10-3μm2)含油飽和度(%)原油密度(g/cm2)粘度(mPa*s)流動系數(10-3μm2/mPa.s)儲量系數(φSo)備注波特曼1964——＞20＞100————＞0.10深度不限吉芬1973＞152＞3———＞0.807—＞3.05＞0.05用于濕燒雷溫1976＞152＞3——＞500.8～1.0—＞6.1＞0.05—朱杰1977——＞22—＞50＞0.91＜1000—＞0.13—1980——＞16＞100＞35＞0.825—＞3.0＞0.077—愛荷197861～3721.5～15＞20＞300＞500.825～1.0＜1000＞6.1＞0.064井距＜4201978—＞3＞25＞50＞0.8＜1000—＞0.08濕燒美國石油委員會1984＜3505＞6＞20＞35—0.849～1.0＜5000＞1.5＞0.08現有技術勝利油田2019150～13503～30＞16＞100＞350.825～1.0＜10000—＞0.08氧化性好四、火驅技術的油藏適用條件及篩選標準2、稠油火驅油藏篩選標準四、火驅技術的油藏適用條件及篩選標準2、稠油火驅油藏篩選標準（1）篩選標準依賴于經濟條件，尤其是油價因素；（2）篩選標準不是油藏參數的絕對上限和下限；（3）油藏關鍵參數特別優(yōu)越時，其它參數可放寬；（4）儲層巖性、連續(xù)性、封閉性等非數值性指標是重要依據；（5）除篩選標準外，火驅施工和操作參數對礦場成敗影響很大。油藏篩選標準理解四、火驅技術的油藏適用條件及篩選標準2、稠油火驅油藏篩選標準匯報提綱一、火燒油層采油機理二、火驅關鍵技術三、國內外典型火驅礦場實例分析

四、火驅技術的油藏適用條件及篩選標準五、新疆油田火驅礦場試驗建議

匯報提綱一、火燒油層采油