火驅(qū)開采原理與技術(shù)特征概述

汪寧

摘要：火燒油層又稱火驅(qū)，是三次采油熱采的重要組成部分，對于稠油油藏具有顯著的開發(fā)效果，它具有物源非常充足、采收率很高、油藏適應(yīng)的范圍很廣、成本低等獨特的優(yōu)勢，是一種極具開發(fā)潛力的采油方式。

關(guān)鍵詞：稠油；火燒油層；技術(shù)特征；概述

1 前言

眾所周知，石油是一種重要的非可再生資源，是我國能源結(jié)構(gòu)重要的組成部分，在我們?nèi)粘Ｉ钪姓加蟹浅Ｖ匾牡匚唬诮?jīng)濟和社會的發(fā)展中起到舉足輕重的作用。隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對石油的需求量也連年遞增，石油的缺口在不斷的增大，預(yù)計到2020年，需要進(jìn)口的原油量達(dá)到國內(nèi)原油產(chǎn)量的60%，可見能源問題將成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素之一。通常稠油的開采方式主要有，熱水驅(qū)、蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)等，然而這些開采方式的標(biāo)定采收率不到30%，于是在稠油資源豐富的我國研究 “火驅(qū)”的開發(fā)特征，具有重要的現(xiàn)實意義。

2 火驅(qū)的基本概念

火驅(qū)是一種重要的熱力采油技術(shù)，國外又稱“就地燃燒”或“火燒油層”，簡稱ISC。它以原油的部分重質(zhì)組分為燃料，以從地面不斷注入的空氣為助燃劑，使油層持續(xù)燃燒后生熱，使原油發(fā)生裂解、降粘、流動，最后利用在燃燒過程形成的混合氣體將原油驅(qū)替出來的一種開發(fā)方式。具有節(jié)能環(huán)保、熱效率高等獨特優(yōu)點。

火驅(qū)的適用十分范圍廣，在一次采油、二次采油和三次采油中都可以進(jìn)行運用。隨著火驅(qū)技術(shù)的日益發(fā)展，越來越多的稠油區(qū)塊都進(jìn)行了火驅(qū)開發(fā)。我國北方油區(qū)的稠油資源十分豐富，油藏類型既有純油藏，也有邊、底水油藏，儲層物性差異較大，原油的黏度跨度也很大。大多數(shù)主力稠油區(qū)塊在進(jìn)行了20-30年的蒸汽吞吐開采后，區(qū)塊可采儲量的采出程度達(dá)到了80%以上，處于吞吐開發(fā)的中后期，開發(fā)過程中面臨的主要矛盾有：地層壓力偏低、剩余油分布不均、水侵和套管損壞嚴(yán)重等，而注蒸汽開發(fā)的采收率較低僅25%左右，需對區(qū)塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換開發(fā)方式的研究，如果后續(xù)進(jìn)行火驅(qū)開發(fā)，就能最大限度的提高資源的利用率。

3 火驅(qū)的主要原理

火驅(qū)燃燒的是原油的部分重質(zhì)組分，使用空氣作為助燃劑，在人工點火或自燃的條件下油藏溫度逐漸升高，達(dá)到原油燃點，并在這個過程中不間斷地注入空氣，讓油層中的原油可以維持燃燒的狀態(tài)，原油的氧化反應(yīng)能夠生成大量的熱，這些熱可以加熱油層，讓油層里的溫度上升到650℃左右，原油的重質(zhì)組分會在高溫下發(fā)生裂解。油層中的注入空氣、原油重質(zhì)部分裂解而得的輕質(zhì)油、燃燒反應(yīng)生成的氣體和水蒸汽一同作用，將原油從油層中驅(qū)替出來。

火驅(qū)過程中的主要機理可以分為：降黏、高溫裂解、氣驅(qū)。稠油的燃燒可以分解為低溫氧化、燃料堆積和燃燒三個階段。低溫氧化階段時，稠油不完全氧化，產(chǎn)物主要是水以及部分氧化產(chǎn)物，在火驅(qū)過程中，應(yīng)該盡量減少低溫氧化時間，以防止原油產(chǎn)生乳化和黏度上升的現(xiàn)象。在燃料堆積階段，由于不完全氧化反應(yīng)，生成了積碳。在燃燒階段，按溫度大小可分為低溫氧化燃燒、中溫氧化燃燒和高溫氧化燃燒三種不同的燃燒 。

4 火驅(qū)的主要技術(shù)特征

從上述火驅(qū)在燃燒過程中的機理可以看出，火驅(qū)的主要技術(shù)特征可以描述為： ①能夠有效地保持地層的壓力； ②在驅(qū)替的過程中，兼有了蒸汽和熱水的驅(qū)替效果，對熱的利用程度更好；③燃燒產(chǎn)生了二氧化碳，使得驅(qū)替具有了二氧化碳驅(qū)的效果，從而減少了制造二氧化碳的投入； ④驅(qū)替過程具有混相驅(qū)的效果，降低了原油的界面張力。另外火驅(qū)的熱源是在不斷移動著的，其對井網(wǎng)和井距的要求不像蒸汽驅(qū)或化學(xué)驅(qū)那樣嚴(yán)格。在對稠油進(jìn)行火驅(qū)的研究中發(fā)現(xiàn)，碳氧化物的生成模式是火驅(qū)能夠獲得成功的關(guān)鍵所在。研究表明，高溫氧化下生成的大量熱，能夠很大程度降低原油的黏度，同時由于高溫氧化燃燒而形成的油墻，其本質(zhì)上具有調(diào)剖的作用，對于火驅(qū)開發(fā)有利。

火驅(qū)除了設(shè)計、實施、控制等難度高于注蒸汽開發(fā)外，它也有其自身獨特的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：首先，火驅(qū)應(yīng)用的助燃劑是成本低且可以大量獲得的空氣，而通過蒸汽開發(fā)則要消耗掉大量的水和熱。其次，火驅(qū)燃燒消耗的燃料僅是原油中占10%左右的重質(zhì)組分。再次，火驅(qū)適用的范圍很廣，這方面要優(yōu)于注蒸汽開發(fā)。最后也是最關(guān)鍵的一點，火驅(qū)對于能量的利用率很高，沒有注汽鍋爐排氣污染環(huán)境的問題。另外，研究發(fā)現(xiàn)火驅(qū)的采收率很高，可以達(dá)到50%～80%。火驅(qū)開發(fā)在幾十年的研究和應(yīng)用中取得了很大的成效，成為熱力采油重要的組成部分。

5 結(jié)論與建議

火驅(qū)是熱力采油重要的組成部分，它具有物源非常充足、采收率很高、油藏適應(yīng)的范圍很廣、成本低等獨特的優(yōu)勢，是一種極具開發(fā)潛力的采油方式。

（1）吞吐開發(fā)稠油油藏中后期，高采出程度，高含水，火驅(qū)是進(jìn)一步提高開發(fā)效果重要的熱采方式。

（2）在火驅(qū)實施前應(yīng)進(jìn)行試注試驗，從而保證注氣能力，形成高溫氧化燃燒。

（3）在火驅(qū)開發(fā)過程中，應(yīng)根據(jù)井組尾氣監(jiān)測情況，對注氣井及時動態(tài)調(diào)整。

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