火烧油层技术成功因素探讨

火烧油层技术成功因素探讨
【摘要】火烧油层是一种非常重要的采油技术，其具有众多的驱油机理联合作用，可以比现在的任何一种采油方法获得更高的采收率。

在火烧油层过程中，我们需要尽可能的促使地下反应以裂键反应为主。

同时，做好对火烧油层目的油藏的筛选、井网部署、井型选择、点火方式优选、注气量设计、尾气监测、注采井调控等工作，也是火烧油层区块顺利实施开发的根本保证。

【关键词】火烧油层开发机理室内实验成功因素点火方式
火烧油层是一种非常重要的采油技术，国内外又将其分为“就地火烧”（InSitu Combusion，ISC）、“火驱”（Fire Flooding）、“注空气”（Air Injection，AI）及“高压注空气（High Pressure Air Injection，HPAI）”，它利用油层本身的部分燃烧裂化产物作为燃料，利用外加的氧气源和人为的加热点火手段把油层点燃，并维持不断的燃烧，燃烧生热使温度达到1000℃，从而实现复杂的多种驱动作用[1]。

1 火烧油层技术成功机理分析
火烧油层的主要驱油原理为：点燃油层后，不断向注气井注入空气，会形成一个慢慢向前移动的燃烧前缘及一个有一定大小的燃烧区。

燃烧区的温度会随时间不断增高。

有最高温度的燃烧区可视为移动的热源；在燃烧区前缘的前方。

原油在高温热作用下，不断发生各种高分子有机化合物的复杂化学反应，如蒸馏，热裂解，低温氧化和高温氧化反应，其产物也是复杂的，除液相产物外，还有燃烧的烟气（一氧化碳，二氧化碳，天然气等）；热水，热气都能把热量携带或者传递给前方的油层，从而形成热降粘，热膨胀，蒸馏汽化，油相混合驱，气驱，高温改变相对渗透率等等一系列复杂的驱油作用[2]。

在这些化学反应中，氧气参与的主要只有以下两个反应：
（1）Oil+O2→CxHyOz→Co ke（加氧反应，即低温氧化反应）
该反应过程中原油会不断变稠，如果时间充足，就会在地下形成焦炭、沥青质。

（2）Oil+O2→CO2+CO+H2O（裂键反应，即高温氧化反应）
该反应主要为重质组分的地下原油与氧气反应，消耗重质组分，形成CO2、CO和H2O这么一个过程。

对于火烧油层开发而言，我们希望进行的反应为后者，即高温燃烧的裂键反应。

但是，在任何一个氧化作用中，这两种反应皆是同时存在的，因此，我们只能希望裂键反应充分发生并占主导地位。

对于稠油和稀油来说，由于稠油与稀油的组分不同，导致两者发生裂键反应的温度不同。

稠油的裂键反应温度通常在500℃以上，而稀油的裂键反应温度绝
大部分时间处于300℃左右。

因此，在稀油火烧过程中，要保证温度处于150℃-300℃之间，才能保证开发过程的顺利进行；对于稠油，需保证燃烧温度大于400℃。

通过对比稠油、稀油在不同温度下的采收率曲线，稀油采油率比较高的燃烧温度范围是280℃-350℃，而稠油则是450℃-600℃，造成温度差异的原因还是稀油、稠油的组分区别[3]。

图1？稠油与稀油反应速度对比曲线
要让裂键反应占主导地位需要满足两个主要条件，一是控制点火温度，稀油通常比较容易自燃，而稠油则需要进行人工点火；二是保证充足的注气量，以保证原油燃烧。

2 火烧油层技术成功因素探讨2.1 火烧油层成功的三个关键点
（1）地层内原油必须具有流动性，因为原油流动性差，形成油墙作用强烈，堵塞通道，燃烧气体难以通过，该现象通常出现在火烧初期。

原油粘度高的油藏进行火烧必须经过充分的预热，使得原油具有流动性，才能开展火烧，包括注蒸汽预热、电加热预热等。

（2）必须做好点火工作，实质就是让裂键反应占据主导地位，稀油当油藏温度达到80℃以上时，注入空气就能点燃，稠油必须采取人工点火方式，跨越负温度梯度区，实现高温燃烧，让裂键反应占据主导地位，稠油低温燃烧结果必然失败。

（3）保证注气量充足，确保在油层中形成稳定燃烧。

2.2 合理油藏的选择
火烧油层油藏选取的关键因素主要有以下几项：
（1）油藏温度下原油的流动性。

（2）充足的注气能力，保证氧气强度处于保持火焰燃烧向前推进的最低气量以上。

（3）原油的燃烧特性要比较稳定，燃烧的特征是不是稳定，必须通过实验室判断。

（4）对于稀油油藏来说，油藏的温度、压力十分重要。

（5）可采储量必须满足资金及运行成本的总投入，产量必须能够平衡投资。

不适合进行火烧油层开发的油藏主要有大量的高渗通道（贼层）、与油层无明显封隔的连续底水、油藏连通性差、存在大的气顶或无良好的盖层的油藏。

良
好的燃烧具有抑制油藏水窜的功能（如表1所示）。

通过火烧油层油藏筛选参数表可以快速的判断确定油藏是否适合火烧，但世界上很多火烧油层项目一条都没有符合也获得成功，因此要更加准确的确定一个油藏是否适合进行火烧油层，就需要通过进行室内实验来确定，实验室数据通常跟现场试验动态数据相匹配。

2.3 井网、井距、井型优化设计2.
3.1？井网选择
目前常见的油田开发井网形式有五点井网、七点井网、九点井网等，但对于火烧油层而言，常规的井网设计并不是最佳选择。

通过大量现场经验表明，常规火烧井网的生产井通常产尾气，而较远位置的井（井网外二、三线井）生产的大部分为原油，所以常规井网并不适用于火驱。

对于有倾角的油藏，最好采用上倾的线性火驱井网；对于倾角较小的油藏，应采用不规则井网，分别部署采油井、排气井，实现油、气专井专采。

布井时根据灭火半径布第一排采油井，离灭火半径1-2个这么远的距离布其它井，边部则均作为排气井[3]。