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[摘 要]目前油田稠油火驱技术日渐成熟,经过较多的试验和现场实践,火驱设计不断修正完善,文章以两个不同类型稠油油藏火驱试验为基础,对比了层状和厚层块状稠油油藏在火驱优化设计上的异同点,有助于提高对不同类型油藏火驱机理的认识,为稠油火驱规模化应用提供借鉴。随着火驱应用领域由层状油层扩展到厚层块状油层,采用直井水平井组合火驱方式开采厚层块状稠油藏的油藏工程设计将进入深入研究和完善阶段。
[关键词]稠油油藏;火驱;优选方式
中图分类号:TE345 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)33-0047-01
一、引言
稠油开发是世界性的大难题。在中国能源紧缺的今天,稠油资源无疑是中国不可忽视的能源之一。中国的大部分稠油油藏基本上都是小断块稠油油藏,这类油藏属于低品位石油资源,原油物性差,开发、采油、地面集输与处理难度大。二、稠油油藏
稠油是沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油。通常把相对密度大于0.92(20℃)、地下粘度大于50厘泊的原油叫稠油。因为稠油的密度大,也叫做重油。稠油,顾名思义,是一种比较粘稠的石油。因其粘度高,密度大,国外一般都称之为重油,我们习惯称之为稠油,这是相对稀油而命名的。稠油和稀油的直观对比,我们可以看到稀油像水一样流动,而稠油却很难流动,这是稠油粘度高造成的,有的稠油粘度高达几百万毫帕·秒,像"黑泥"一样,可用铁锹铲,用手抓起。用科学的语言说,就是稠油的流动性太差了,这样粘稠的油,自然很难从地下采出。
三、 稠油火驱技术和方式优选
对稠油的开采、输送,多用热力降低其黏度,如蒸气驱动、热油循环、火烧油层等。也可采用掺入稀油、乳化、加入活性剂降低其黏度。火烧油层的难点是实施工艺难度大,不易控制地下燃烧,同时高压注入大量空气的成本又十分昂贵。而化学降粘法加入的化学药剂在某种程度上造成地层严重污染。目前国内外对稠油和高凝油开采一般均采用热采方式,电加热技术是在空心抽油杆中穿一根电缆,电缆的一端与空心抽油杆的底端相连,在由电缆、空心抽油杆构成的回路上施加交流电,通过被加热的空心抽油杆对稠油或高凝油的热传导实现加热降粘。与其他技术相比,具有较高的效率,而且该工艺方法作业比较简单,费用较低,采油比较经济。因此具有明显的优越性,在中国的许多油田得到广泛应用。
火驱技术是一种重要的稠油热采方法。它通过注气井向地层连续注入空气点燃油层,实现层内燃烧,从而将地层原油从注气井推向生产井。火驱技术伴随着复杂的传热、传质过程和物理化学变化,具有蒸汽驱、热气驱、烟道气驱等多种开采机理。
火烧油层方法分为三类:正向燃烧、反向燃烧和联合热驱。正向燃烧注入的是空气或氧气,在空气注入井的附近将油层点燃,燃烧前缘由注入井向外传播,连续注入的空气驱动着燃烧带穿过油层达到附近的生产井,其优点是作为燃烧的是原油中无价值的焦油(焦炭)。缺点是采出原油必须经过低温地区,可能形成原油堵塞,高黏油尤其明显,且热能利用率低。反向燃烧法克服了这两个缺点,在开始时与正向燃烧相同,但从点火井向外燃烧一段距离之后,即转为向邻近井注空气,驱动着原油向原来的点火井推进,而燃烧前缘却从点火井向邻近井移动,与原油运动的方向恰好相反。反向燃烧主要用于开采特稠油,但此法需要大量的氧气,而且燃烧的是相对较轻的原油馏分,而不是正向燃烧中的重质组分。联合热驱将火驱与水驱结合,水的热容和汽化潜热较高,能有效利用燃烧前缘后面储存的大量热量,消耗较少的燃料驱动高粘原油,此外,水的来源广泛、成本低。但火烧油层的油井事故较多 (这与高温和腐蚀性有关),有一定的风险,技术也较复杂。
在重力火驱开采过程中,与之想配套的工艺技术是十分关键的。因为火驱油藏井底有高温、高压、高腐蚀特性,所以对井下管柱及泵等井下设备耐高温、耐高压、耐辐射的能力提出了很高的要求。国外THAI火烧技术区别于常规火驱技术,需要采用水平井移动内套筒来保证采油。重力火烧技术需要对水平段火烧前缘的温度压力监测,目前我国部分油田在沿水平段的火线前缘的温度压力监测技术还不完备,需要进行调整并攻关。对于一种不同于常规火烧的全新开采方式,在HSE管理上,也需要将定性分析提高到定量分析,做好重力火驱开发方式的风险防范意识的分析。
目前所采用的的点火方式主要有自然點火、化学点火和电点火三种方式。其中自然点火不需要加任何点火设备,如果自燃时间为几小时或者几天,就应该研究自燃的可能性,但是,若是时间长达几个月或者纪念,则要从外部能量补给能量。现场试验证明增加油层温度能缩短点火时间。如果采用单一的注入空气的方式提高油层温度,造价太高,因此我们还可以利用原有的蒸汽驱和蒸汽吞吐的研究成果。当油层温度过低时,应用自燃点火方式不足以满足经济效益时,就可以选择人工点火方式,其中电点火是最常见的一种方式。电加热器受实际深度的限制,寿命短,加热功率有限,而火焰加热器,特别是气体燃烧器,不受深度的限制,因此,在含有难氧化,燃点高,厚度大的储油层,使用火焰加热器比较合理。对于化学点火方式可以分为液体燃烧和气体燃烧良好总,其操作相对于简单在现场 也得到了广泛的应用。
四、结语
大部分稠油油藏埋藏较深、地层结构复杂、油品性质差异大,部分油藏不能满足蒸汽驱、SAGD等开采的油藏筛选要求,有很多油田适合火驱采油,并且能提高采收率,优化设计火驱点火方式,对稠油油田的开发有一定的意义,并且有着不可估量的经济价值,为油田长期稳产提供一定的技术支持。火驱技术重新被重视。火驱技术采收率高、热效高、适用范围广,只要合理地应用,就一定会取得好的效果。在地面空气压缩机性能能够满足的情况下,火驱开发超深层稠油将会比注蒸汽有更多的技术和经济优势。对于薄层和薄互层稠油,注蒸汽同样面临着热损失大(热量向盖、底层及夹层传递)、热效率和经济效益低的问题。通过一定的技术攻关,用火驱技术开发此类油藏,有望降低开采成本,提高经济效益。
参考文献
[1] 黄继红,关文龙,席长丰,等.注蒸汽后油藏火驱见效初期生产特征[J].新疆石油地质,2010,31(5):517-520
[2]王元基,何江川,廖广志,王正茂.国内火驱技术发展历程与应用前景[J].石油学报,2012年05期
[3]冷贵波.浅谈石油钻井作业的安全管理技术的应用[J].中国安全生产科学技术,2016年05期
作者简介:孟菊(1990-),女,助理工程师, 2013年毕业于中国石油大学(北京),石油工程专业。现从事采油工艺工作。
[关键词]稠油油藏;火驱;优选方式
中图分类号:TE345 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)33-0047-01
一、引言
稠油开发是世界性的大难题。在中国能源紧缺的今天,稠油资源无疑是中国不可忽视的能源之一。中国的大部分稠油油藏基本上都是小断块稠油油藏,这类油藏属于低品位石油资源,原油物性差,开发、采油、地面集输与处理难度大。二、稠油油藏
稠油是沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油。通常把相对密度大于0.92(20℃)、地下粘度大于50厘泊的原油叫稠油。因为稠油的密度大,也叫做重油。稠油,顾名思义,是一种比较粘稠的石油。因其粘度高,密度大,国外一般都称之为重油,我们习惯称之为稠油,这是相对稀油而命名的。稠油和稀油的直观对比,我们可以看到稀油像水一样流动,而稠油却很难流动,这是稠油粘度高造成的,有的稠油粘度高达几百万毫帕·秒,像"黑泥"一样,可用铁锹铲,用手抓起。用科学的语言说,就是稠油的流动性太差了,这样粘稠的油,自然很难从地下采出。
三、 稠油火驱技术和方式优选
对稠油的开采、输送,多用热力降低其黏度,如蒸气驱动、热油循环、火烧油层等。也可采用掺入稀油、乳化、加入活性剂降低其黏度。火烧油层的难点是实施工艺难度大,不易控制地下燃烧,同时高压注入大量空气的成本又十分昂贵。而化学降粘法加入的化学药剂在某种程度上造成地层严重污染。目前国内外对稠油和高凝油开采一般均采用热采方式,电加热技术是在空心抽油杆中穿一根电缆,电缆的一端与空心抽油杆的底端相连,在由电缆、空心抽油杆构成的回路上施加交流电,通过被加热的空心抽油杆对稠油或高凝油的热传导实现加热降粘。与其他技术相比,具有较高的效率,而且该工艺方法作业比较简单,费用较低,采油比较经济。因此具有明显的优越性,在中国的许多油田得到广泛应用。
火驱技术是一种重要的稠油热采方法。它通过注气井向地层连续注入空气点燃油层,实现层内燃烧,从而将地层原油从注气井推向生产井。火驱技术伴随着复杂的传热、传质过程和物理化学变化,具有蒸汽驱、热气驱、烟道气驱等多种开采机理。
火烧油层方法分为三类:正向燃烧、反向燃烧和联合热驱。正向燃烧注入的是空气或氧气,在空气注入井的附近将油层点燃,燃烧前缘由注入井向外传播,连续注入的空气驱动着燃烧带穿过油层达到附近的生产井,其优点是作为燃烧的是原油中无价值的焦油(焦炭)。缺点是采出原油必须经过低温地区,可能形成原油堵塞,高黏油尤其明显,且热能利用率低。反向燃烧法克服了这两个缺点,在开始时与正向燃烧相同,但从点火井向外燃烧一段距离之后,即转为向邻近井注空气,驱动着原油向原来的点火井推进,而燃烧前缘却从点火井向邻近井移动,与原油运动的方向恰好相反。反向燃烧主要用于开采特稠油,但此法需要大量的氧气,而且燃烧的是相对较轻的原油馏分,而不是正向燃烧中的重质组分。联合热驱将火驱与水驱结合,水的热容和汽化潜热较高,能有效利用燃烧前缘后面储存的大量热量,消耗较少的燃料驱动高粘原油,此外,水的来源广泛、成本低。但火烧油层的油井事故较多 (这与高温和腐蚀性有关),有一定的风险,技术也较复杂。
在重力火驱开采过程中,与之想配套的工艺技术是十分关键的。因为火驱油藏井底有高温、高压、高腐蚀特性,所以对井下管柱及泵等井下设备耐高温、耐高压、耐辐射的能力提出了很高的要求。国外THAI火烧技术区别于常规火驱技术,需要采用水平井移动内套筒来保证采油。重力火烧技术需要对水平段火烧前缘的温度压力监测,目前我国部分油田在沿水平段的火线前缘的温度压力监测技术还不完备,需要进行调整并攻关。对于一种不同于常规火烧的全新开采方式,在HSE管理上,也需要将定性分析提高到定量分析,做好重力火驱开发方式的风险防范意识的分析。
目前所采用的的点火方式主要有自然點火、化学点火和电点火三种方式。其中自然点火不需要加任何点火设备,如果自燃时间为几小时或者几天,就应该研究自燃的可能性,但是,若是时间长达几个月或者纪念,则要从外部能量补给能量。现场试验证明增加油层温度能缩短点火时间。如果采用单一的注入空气的方式提高油层温度,造价太高,因此我们还可以利用原有的蒸汽驱和蒸汽吞吐的研究成果。当油层温度过低时,应用自燃点火方式不足以满足经济效益时,就可以选择人工点火方式,其中电点火是最常见的一种方式。电加热器受实际深度的限制,寿命短,加热功率有限,而火焰加热器,特别是气体燃烧器,不受深度的限制,因此,在含有难氧化,燃点高,厚度大的储油层,使用火焰加热器比较合理。对于化学点火方式可以分为液体燃烧和气体燃烧良好总,其操作相对于简单在现场 也得到了广泛的应用。
四、结语
大部分稠油油藏埋藏较深、地层结构复杂、油品性质差异大,部分油藏不能满足蒸汽驱、SAGD等开采的油藏筛选要求,有很多油田适合火驱采油,并且能提高采收率,优化设计火驱点火方式,对稠油油田的开发有一定的意义,并且有着不可估量的经济价值,为油田长期稳产提供一定的技术支持。火驱技术重新被重视。火驱技术采收率高、热效高、适用范围广,只要合理地应用,就一定会取得好的效果。在地面空气压缩机性能能够满足的情况下,火驱开发超深层稠油将会比注蒸汽有更多的技术和经济优势。对于薄层和薄互层稠油,注蒸汽同样面临着热损失大(热量向盖、底层及夹层传递)、热效率和经济效益低的问题。通过一定的技术攻关,用火驱技术开发此类油藏,有望降低开采成本,提高经济效益。
参考文献
[1] 黄继红,关文龙,席长丰,等.注蒸汽后油藏火驱见效初期生产特征[J].新疆石油地质,2010,31(5):517-520
[2]王元基,何江川,廖广志,王正茂.国内火驱技术发展历程与应用前景[J].石油学报,2012年05期
[3]冷贵波.浅谈石油钻井作业的安全管理技术的应用[J].中国安全生产科学技术,2016年05期
作者简介:孟菊(1990-),女,助理工程师, 2013年毕业于中国石油大学(北京),石油工程专业。现从事采油工艺工作。