李冰(重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院,重慶 401331)

我們發(fā)現(xiàn)注空氣采油技術(shù)能夠解決稠油油藏進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，高周期、低壓力、低油汽比等矛盾問(wèn)題，具有良好的應(yīng)用前景。2008年我們?cè)诔碛屯掏戮_(kāi)展了注空氣采油先導(dǎo)試驗(yàn)，并獲得成功。到目前為止，注空氣采油技術(shù)經(jīng)歷了先導(dǎo)試驗(yàn)、擴(kuò)大試驗(yàn)兩個(gè)階段：先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)階段（2008年—2011年）進(jìn)行了安全理論研究開(kāi)展了藥劑配方篩選研制，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)小試。擴(kuò)大試驗(yàn)階段（2012年—）開(kāi)展了系統(tǒng)機(jī)理研究進(jìn)行了配套技術(shù)研究與完善擴(kuò)大了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)規(guī)模。先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)初期進(jìn)行了安全理論研究，選擇了比較適合的三種方法，劃定爆炸極限范圍，進(jìn)行了注空氣全過(guò)程的計(jì)算，結(jié)果表明不會(huì)發(fā)生爆炸事故。我們確定計(jì)算方法是按爆炸性氣體完全燃燒時(shí)化學(xué)理論濃度計(jì)算、碳原子數(shù)計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，取三種結(jié)果中最大爆炸上限和最小爆炸下限作為極限范圍，認(rèn)為井口尾氣不能爆炸。

1 注空氣機(jī)理研究

1.1 氧化機(jī)理研究

開(kāi)展高溫高壓反應(yīng)釜、填砂管模型等實(shí)驗(yàn)，采用色譜/質(zhì)譜和核磁共振等分析手段，詳細(xì)測(cè)定注空氣低溫氧化過(guò)程中的油氣及儲(chǔ)層的變化：反應(yīng)溫度及放出熱量、反應(yīng)后的產(chǎn)物、反應(yīng)對(duì)原油和儲(chǔ)層的影響。

稠油低溫氧化反應(yīng)溫度及放熱量：采取熱重法、差示掃描量熱法研究，認(rèn)為稠油低溫氧化反應(yīng)溫度為100-300℃。稠油低溫氧化反應(yīng)熱為30-100KJ/mol（O2）

反應(yīng)后的油樣：用高分辨率離子回旋共振質(zhì)譜儀分析低溫氧化前后油樣，初步推斷：氧化后主要產(chǎn)物為酮、醛和酯等化合物。主要是低溫氧化反應(yīng)。

反應(yīng)后的氣樣：氧化的氣相產(chǎn)物中除了未反應(yīng)的N2外，主要是余O2、CO2和CO，并有少量烴氣、SO2和H2S生成。反應(yīng)消耗大量氧氣，不同溫度和壓力下，空氣與稠油反應(yīng)120小時(shí)后，氧氣濃度均低于4%。

反應(yīng)對(duì)原油的影響：組分變化：稠油低溫氧化后具有膠質(zhì)含量降低，瀝青質(zhì)含量增大的特征。重質(zhì)組分增大了3-5%：膠質(zhì)含量降低2-5%;瀝青質(zhì)含量增大了5-10%，未產(chǎn)生焦炭。粘度變化：0.25MPa、溫度在50-120℃時(shí)，氧化油粘度增大10%-30%。

反應(yīng)對(duì)儲(chǔ)層的影響：氧化反應(yīng)后填砂模型的平均滲透率降低了4%，殘余油增加了0.68%。

1.2 增產(chǎn)機(jī)理研究

氣體增壓助排作用：增壓效果明顯，對(duì)不同壓力的模型，注入等量空氣后，可提高模型壓力5%—100%，隨著實(shí)驗(yàn)壓力降低，模型增壓幅度增大。

助排效果明顯：采油速度提高42.7%、回采水率提高7.2%。氣體提高熱效率作用：加熱腔和高壓區(qū)體積分別為單獨(dú)注蒸汽的4.1倍和3.2倍；提高高滲透層啟動(dòng)壓力。

調(diào)整剖面：空氣抑制蒸汽超覆，提高熱效率。氣體微觀重力驅(qū)油作用：空氣+蒸汽與稠油之間存在重力差異，對(duì)傾斜油藏起到重力驅(qū)油作用。

石油氣爆炸極限研究：甲烷爆炸上限：16.95%，甲烷爆炸下限：4.76%，臨界氧含量：12.35%?？紤]稠油區(qū)塊氣竄因素，為確保安全生產(chǎn)，確定預(yù)警氧含量為5%?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)由單井試驗(yàn)逐步向井組區(qū)域性試驗(yàn)?zāi)酥羺^(qū)塊整體試驗(yàn)發(fā)展。平面上，選擇采出程度高、地層壓力低的區(qū)域整體實(shí)施；縱向上，根據(jù)油層發(fā)育情況，選擇潛力較大油層實(shí)施。

1.3 技術(shù)適用條件

結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果，總結(jié)歸納出曙光油田目前的技術(shù)適用條件：依據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，注氣強(qiáng)度一般設(shè)計(jì)為3000Nm3/m。為優(yōu)選注氣強(qiáng)度，進(jìn)行注氣強(qiáng)度調(diào)整試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：提高注氣強(qiáng)度，注汽壓力明顯升高，單井平均增產(chǎn)幅度增大。建議注氣強(qiáng)度在2000-3000Nm3/m左右較好，根據(jù)措施井的儲(chǔ)層發(fā)育、地層壓力等情況，可以做適當(dāng)調(diào)整。在大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，相關(guān)油井尾氣均未檢測(cè)到氧氣。因此，進(jìn)行了催化劑減量試驗(yàn)，催化劑減少30-50%。僅在個(gè)別鄰井尾氣中明顯見(jiàn)到氧氣（含量＜2%），其余試驗(yàn)井的相關(guān)油井均未發(fā)現(xiàn)氧含量異常

2 注空氣現(xiàn)場(chǎng)管理

2.1 空壓機(jī)

潤(rùn)滑油閃點(diǎn)低，在汽化、積碳后，高溫導(dǎo)致爆炸。管線腐蝕，連接不實(shí)，導(dǎo)致空氣泄漏，高壓傷人。潤(rùn)滑油必須經(jīng)過(guò)國(guó)家權(quán)威部門檢測(cè)合格方可使用（閃點(diǎn)在148.3℃以上），定期排污。b、管線試壓15MPa，不刺不漏，每2小時(shí)巡檢一次。

2.2 注氣（汽）井

高溫、高壓傷人。井下油氣回流與空氣混合引起爆炸。a、井口安裝壓力表，懸掛警示牌。b、現(xiàn)場(chǎng)操作人員定時(shí)巡檢，按時(shí)錄取壓力資料。c、加裝單流閥，防止油氣回流。

2.3 相關(guān)的監(jiān)測(cè)油井

井現(xiàn)場(chǎng)施工中安全值定為5%以下，警戒值為3%。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）加深相關(guān)機(jī)理研究，研發(fā)并形成適合不同油藏特性的系列催化劑配方體系；

（2）不斷進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，形成以保壓增能為主，以防砂、防氣（汽）竄、化學(xué)輔助驅(qū)油、舉升等為輔的技術(shù)體系；

（3）進(jìn)一步完善安全保障措施，實(shí)現(xiàn)氧含量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全覆蓋和工業(yè)化應(yīng)用后，尾氣集中無(wú)害化處理；

（4）擴(kuò)大技術(shù)應(yīng)用范圍，逐步應(yīng)用到稀油壓水錐、水平井泡沫調(diào)剖等復(fù)合工藝中。

[1]顧永華,何順利,田冷,呂志凱.注空氣提高采收率數(shù)值模擬研究[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2010(05).