火燒油層采油技術(shù)基礎(chǔ)研究及其應(yīng)用

王 波，任海兵

（西安石油大學石油工程學院，陜西 西安 710065）

1 火燒油層采油技術(shù)基礎(chǔ)

火燒油層又稱“火驅(qū)”，這種技術(shù)通過將助燃氣體向油層之中的注入以及點燃，使得儲層中的原油黏度變得更低。同時一些原油組分發(fā)生了蒸餾作用，其蒸餾物質(zhì)順著燃燒煙氣進行運移，無法發(fā)生蒸餾作用的重質(zhì)物質(zhì)在高溫作用下則會發(fā)生裂化、分解。在高溫作用下，油層中的水受熱變成蒸汽，將大量熱量向前方傳遞，同時對油層進行再次沖刷。最后無法分解剩下的副產(chǎn)物則可以作為火燒油層內(nèi)支持燃燒的燃料，繼續(xù)燃燒維持油層向前驅(qū)動[1]。

在深井稠油開采過程中，科學運用火燒油層采油技術(shù)，可實現(xiàn)油層開采效率達85%左右?；馃蛯臃椒梢苑譃?種，分別是反向燃燒法、正向燃燒法與聯(lián)合熱驅(qū)法等，其中，反向燃燒法是指通過生產(chǎn)井點燃油層，開始階段施工人員同樣需要通過生產(chǎn)井在油層內(nèi)注入一定量的助燃氣體，待油層燃燒一定時間后，工作人員要通過生產(chǎn)井四周的注氣井向油層注入氣體，這些注入的可燃氣體首先進行點火燃燒，之后儲層中被火燒的原油經(jīng)過了燃燒后粘度降低，向井口聚集。這種反向燃燒法特別適合用于稠油油藏的開采[2]。相反的，正向燃燒通過特定的注入井進行可燃氣體注入，并點火燃燒，在儲層被燃燒的同時，其中的原油形成了低勢區(qū)并且快速的向生產(chǎn)井的井口聚集。

2 火燒油層采油技術(shù)的化學機理

火燒油層采油除涉及水動力學、熱力學、傳熱學和物理化學原理外，還運用到更為重要的油藏多空介質(zhì)中的化學反應(yīng)。油藏多孔介質(zhì)中化學反應(yīng)的性質(zhì)、化學反應(yīng)的速度和產(chǎn)生的熱效應(yīng)等都影響著火燒油層的進行過程，這便是火燒油層采油技術(shù)的基本化學機理。在開采火燒油層的開發(fā)過程中，工作人員需要了解其基本化學機理及應(yīng)用原理，才能合理高效的運用該項技術(shù)。

工作人員在進行稠油與正常原油的時候，因為兩個原油的物理性質(zhì)差異巨大，這兩者在發(fā)生裂鍵反應(yīng)需要的溫度條件也不盡相同。前者在裂鍵反應(yīng)時所需要的溫度在500℃的條件稀油的裂鍵所需溫度相對較低在300℃左右。在對正常油層進行開采時，運用火燒油技術(shù)需要工作人員將井下施工作業(yè)的溫度保持在200～350℃，而在此技術(shù)被使用于稠油油藏的開采時候，需要將溫度控制在400～500℃之間。若利用此技術(shù)對稠油與稀油混合油藏進行開采時應(yīng)該控制其溫度在300～350℃之間，以保證使用火燒油技術(shù)開采時的開采質(zhì)量[3]。

同時施工人員還要嚴格把控助燃氣體的注入速率，注入速度過慢，則會影響反應(yīng)的順利進行；注入速率過快，則會影響火燒油層的開采質(zhì)量，同樣降低油層的采收率。因此，施工人員在運用火燒油層技術(shù)時，要合理把控助燃氣體的注入速率，以保證火燒油層開采質(zhì)量為前提下，盡可能提高原油開采效率。

3 火燒油層采油技術(shù)的應(yīng)用

3.1 新型助采技術(shù)的運用

火燒油開采技術(shù)與傳統(tǒng)開采技術(shù)比較，前者具有更強的先進性，因為這種技術(shù)可以使用較多的新型技術(shù)與設(shè)備進行輔助。比如在稠油油氣層的開采過程中，由于稠油的性質(zhì)使得燃燒所涉及到的油層范圍較小，體積系數(shù)小，這勢必會制約火燒油層的開采效率，通過合理運用火燒油層采油技術(shù)的輔助開采工藝，可以使開采效果更加理想。

新型助采技術(shù)主要包括兩種方式，分別為直井壓力式和水平井輔助式。而運用新型助采技術(shù)時，施工人員除需嚴格把控油層中注入氧氣的含量，還需及時監(jiān)控地層內(nèi)油層燃燒狀況。由于火燒油層的各個地層內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，在開采過程之中，一旦出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，施工人員可以借助新型助采技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)并處理，能夠保證燃燒前緣在油層中更好的向前推進，火燒油層采油更順利的進行，保證油層的開采質(zhì)量。

3.2 燃燒物注入的多樣化

在火燒油層采油技術(shù)的應(yīng)用過程中，可通過向油層中注入燃燒物提高開采質(zhì)量和采收率，所以使用這種技術(shù)會使油氣開采效果變得更好。同時注入的燃燒物質(zhì)的多樣性說明火燒油層技術(shù)正在不斷更新?lián)Q代進步著。在應(yīng)用富氧燃燒工藝的過程中，施工人員需要通過注入井向油層注入適量氧氣，因為其燃燒效果極好，可以使得儲層中的燃燒質(zhì)量得到顯著的提高，進一步減少污染。而當燃燒溫度較低燃燒不充分時，通常添加金屬鹽類物質(zhì)來改善火燒油層采油技術(shù)的開采質(zhì)量以及使用注過氧氫來提高原油的采收率等，以保證油層的開采質(zhì)量和采收率。

不僅如此，燃燒物的多樣化可以幫助施工人員更充分的了解地下油層的燃燒狀況，一般情況下注入井注入氧氣時所需要的壓力較低，壓力在一定程度上影響了油氣井的產(chǎn)氣速率。而在火燒油層的過程中，注入井向油層注入大量氧氣，隨著氧化作用的發(fā)生，反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳的含量不斷增加，其在水中的溶解性較大，能夠使得開采的原油粘稠度顯著降低，同時使其流動性顯著增強。

3.3 火燒油層的非常規(guī)應(yīng)用

火燒油層開采技術(shù)在非常規(guī)油氣領(lǐng)域的應(yīng)用集中于把火燒油層采油技術(shù)作為驅(qū)動增產(chǎn)的手段，或者作為一種氣驅(qū)的措施。

在現(xiàn)階段，火燒油層采油技術(shù)在非常規(guī)開采中的應(yīng)用已逐漸被人們重視起來，向著工業(yè)化推廣應(yīng)用于原油開采的各個階段。例如，在其它的開采技術(shù)之前使用火燒油層技術(shù)來對油藏進行預(yù)判斷，或通過火燒油層技術(shù)對油藏進行火驅(qū)預(yù)熱改善油藏內(nèi)稠油的流動性，之后制定相應(yīng)的措施，使得原油的流動效率得到顯著的提高，同時改善原油開采效果。

火燒油層采油技術(shù)應(yīng)用于非常規(guī)開采是提高原油采收率的重要方法之一，能夠大幅度降低原油的粘稠度，適應(yīng)性強，并能充分利用石油資源。為了保證火燒油層采油技術(shù)得到更好的運用，施工人員需要預(yù)估火燒油層采油技術(shù)施工效果，計算可開采原油產(chǎn)量、注入氣油比和采收率等。

4 結(jié)語

火燒油層采油技術(shù)具有適用范圍較廣、物源充足多樣、有效提高采收率及經(jīng)濟成本低等優(yōu)勢，具有保持油層壓力、熱源移動、注蒸汽熱水驅(qū)等特點。通過對火燒油層采油技術(shù)基本原理的分析，可以幫助施工人員更好的了解火燒油層采油技術(shù)，不僅從根本上指明了火驅(qū)的原理，還極大的提高了火燒油層開采技術(shù)的水平。重要的是，油氣開采工作人員在使用此技術(shù)進行開采作業(yè)時，要結(jié)合不同油層實際情況，制定合理的解決方案，不斷完善火燒油層開采技術(shù)，為火燒油層采油工藝優(yōu)化設(shè)計提供新理論和新方法。最后，期望本文對促進火燒油層采油技術(shù)進步具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。