(EOR)9 热力采油

干式正向燃烧法 地 下 燃 烧 法 干式反向燃烧法 湿式正向燃烧法
一、干式正向燃烧法
不 加 水 ， 在 注 水 井 点 火
干式正向燃烧法有下列特点：
（1）不加水；
（2）在注入井点火；
（3）燃烧前沿从注入井移向生产井； （4）不烧原油，只烧去原油裂解后留下的焦炭。
干式正向燃烧法有下列缺点：
（1）只适用于密度小于0.966 g· -3的原油，因 cm 密度太高，油太稠，流体不易通过油层的低温区；
随着回采时间的延长，热损失和产出液带出大量的热量， 被加热的油层逐渐降温，原油黏度升高，产量下降。
一个有代表性的蒸汽吞吐循环
注 蒸 汽 后 地 层 中 各 带 温 度 分 布 与 蒸 汽 干 度 分 布
第三节 地下燃烧法
地下燃烧（火烧油层）法是一种热力采 油法。该法是通过适当井网，从注入井将空 气（或氧气）注入油层，用点火器在注入井 或油井点燃油层，继续向油层注入空气（或 氧气），形成移动的燃烧带，利用燃烧带的 产物和所产生高温的综合作用，特原油从油 层驱出。
盐的晶体都可耐高温，是理想的高温调剖剂。若
需要起调剖作用的盐移前，则只需注入一定数量
的水就可达到目的。
增加调剖效果
3.根据油井产出液中原油酸值的变 化判别油层燃烧的前沿位置。
检测与优化参数
SAGD(Steam-Assisted Gravity Drainage)
After several successful experiments, this method is regarded as the main alternative for the deeper deposits with several commercial SAGD projects already in production stage. The key technological advance that made this method possible was the development of horizontal drilling in the late 1980s and early 1990s. For SAGD, the orientation and the separation distance between the injector well and the producer well has to be precisely controlled and this capability was achieved by the mid 1990s. Technically, the method consists of drilling two horizontal wells into the oil sands. The producer well has to be situated near the base of oil sands and the injector well will be situated about five meters directly above the producer. Steam is injected through the upper well heating the oil sands and bitumen. Given there is sufficient permeability, mobilized bitumen and condensed steam drains by gravity to the producing well and is subsequently pumped to the surface. Recovery factors achieved during the experiments were about 60 %.
（2）从注入井到燃烧前沿这一段地层的热没有充
分利用，因空气是一种不好的热载体。
二、干式反向燃烧法 不 加 水 ， 在 生 产 井 点 火
干式反向燃烧法有下列特点：
（1）不加水； （2）空气由注入井注入，但从生产井点火； （3）燃烧前沿从生产井到注入井。
因此，这种燃烧法可用于密度大于0.966 g· -3的 cm 稠油层和厚油层。克服了前法的第一个缺点。
VAPEX (Vapour Extraction Process)
The VAPEX (Vapour Extraction Process) is technically similar to SAGD but instead of steam solvent is being injected into the oil sands resulting in significant viscosity reduction. The advantages envisioned by this innovation are: • lower injection pressure and temperature • greater energy efficiency • no emulsion to deal with • no clay swelling phenomenon that damage the formation • partial upgrading within the reservoir
几周到几月
第二节 注热法
蒸汽驱是通过适当的注采井网，从注入井
连续注入蒸汽，加热并驱替原油的采油法。
蒸汽吞吐与蒸汽驱虽然是注蒸汽的两种方式， 但它们是注蒸汽采油的两个相连的阶段。通常在
蒸汽驱前．所有生产井和注入井都进行5～7次蒸
汽吞吐循环，然后再进行蒸汽驱。这样做可以得 到更高的产量、采收率和更大的经济效益。
一口井。在一定时间内注入一定数量的水蒸气，关井一 定时间，开井投产一段时间，然后再作下一个循环。
蒸汽吞吐：蒸汽激励（Steam Stimulation）或循环注 蒸汽（Cyclic Steam Injection）
采油过程：注汽阶段（吞蒸汽），关井阶段
（焖井）和回采阶段（吐蒸汽、原油）
几天到几周
几天（热量扩散， 原油变稀）
第五节 适合热力采油油田的筛选标准
一、蒸汽驱
稠油、特稠油
第五节 适合热力采油油田的筛选标准
二、地下燃烧法
普通稠油
第六节 热力采油的进展
一、注热法 防垢技术
（1）锅炉用水除用离子交换树脂处理外，还加入 少量的螫合剂（如次氮基三乙酸、乙二胺四乙酸 等），以消除其产生结垢的可能性。 （2）注蒸汽的隔热油管中加入吸氢剂（如钛-钒 合金、锆-钒合金、钛-钒-铝合金、锆-钒-铝合金 等）除去油管腐蚀和蒸汽与铁作用所产生的氢气：
高温氧化机理
焦炭或原油燃烧产生的高温，可使未燃烧的原 油裂解，产生轻油、气体，留下焦炭，即
轻油和气体(加上燃烧产生的CO2和CO)在向前移
动时，可与剩余油产生混相驱动。地层的高温使
地层水气化所产生的水蒸气与燃烧产生的水蒸气
一起起到蒸汽驱提高采收率的作用。
低温氧化机理
在地下燃烧中，除了上述的高温氧化（燃烧） 的机理外，还存在低温氧化机理。 低温氧化机理是指原油在低于 300℃的条件下 部分氧化，产生羧酸、醛、酮、醇等氧化产物，从 而起提高采收率作用的机理。这是因为任何氧化反 应都是放热反应，产生的热都可加热地层，而且低 温氧化产生的氧化产物都有一定的表面活性，有利 于提高水的洗油效率。 目前，低温氧化技术已用于开采轻油。
聚氧乙烯烷基醇醚；不冷凝气体可用氮。 （5）在注蒸汽过程中加入催化剂（如硫
酸氧钒、硫酸氧钛等）使稠油中的胶质、沥
青质在硫键处断裂，起降粘作用。
催化技术
（6）在注蒸汽过程中，通过矿物类型转换的方 法（如用质量分数为0.01～0.15的硅酸钾处理地 层)，将膨胀型的粘土矿物蒙脱石转变为非膨胀 性的钾硅铝酸盐(钾沸石)，有效地解决注蒸汽过 程的粘土稳定问题。
第九章
热力采油
Thermal Oil Recovery
第一节 热力采油的概念
热力采油是指向地层注入热或在地
下产生热的采油法。 热力采油主要用于对付稠油。 热力采油也可用于开采轻油。 热力采油是二次采油法也是三次采
油法。
第一节 热力采油的概念
注 热 法 注蒸汽 蒸汽吞吐 蒸汽驱 注热水 注热气
热 力 采 油
加 水 ， 在 注 水 井 点 火
第四节 热力采油提高采收率的原理 一、注热法
注热法的实质是提高油层的温度，通过下面 的机理提高采收率： （1）温度升高。kro增加（见图9-6），μo减小 （见图9-7），使油的流度增加．因而使水油流度 比减小，有利于通过提高波及系数提高采收卒。
温度升高，原油采收率明显提高
第六节 热力采油的进展
二、地下燃烧法
在地下燃烧法的实施技术上主要有下列进展： 1.用氧代替空气注入燃烧带，减少气体压缩成本， 减少气窜，减少出砂，增加二氧化碳分压，提高 二氧化碳在油层中的作用。
提高燃烧效率
2.用盐溶液作调剖剂，减少高渗透层的吸气能
力。由于盐溶液优先进入高渗透层，并在高渗透 层为后来注入的气体浓缩至饱和，析出盐的晶体， 封堵高渗透层的孔喉结构，起调剖作用。可用的 盐如氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸钠等。这些
保持隔热油管的隔热效率。
防腐技术
（3）通过潜在酸（如氯化铵、硝酸铵）在锅炉中 高温分解：
中和 技术
使水的酸性增加，以中和HCO3-分解：
使水产生的碱性，保护注入井中的砾石充 填层，使之不为碱所溶蚀。
调剖技术
（4）用泡沫调整蒸汽的注入剖面，该泡沫 由耐高温的起泡剂和不冷凝气体配成。耐高
温的起泡剂可用α-烯烃磺酸盐或磺烃基化的
10000000 1000000
Oil Viscosity (cp)
100000 10000 1000 100 10 1 0 50 100 150 200 250 300
Temperature (oC)
第二节 注热法
注热法主要指注蒸汽。 注蒸汽有两种方式；蒸汽吞吐；蒸汽驱
蒸汽吞吐是单井操作的，即蒸汽注入井和生产井是同
第四节 热力采油提高采收率的原理 一、注热法
（2）温度升高。加上水蒸气气提，使剩 余油中的轻组分气化而出，减小了剩余油 的饱和度。气化的轻组分可溶于前面的剩 余油中，降低了它的粘度，提高了它的流 度。使水油流度比进一步改善。
二、地下燃烧法
地下燃烧法的实质是通过燃烧油层中的焦炭 （正向燃烧）和原油（反向燃烧），产生高温。 焦炭的热值（指单位质量燃料完全燃烧时所放 出的热量）在25.0～31.5 MJ· －１范围，原油的 kg 热值在43.0～46.0 MJ· －１范围。 kg 焦炭或原油燃烧可用下式表示：
THAI(Toe-to Heel Air Injection)
Toe-to-Heel Air Injection, or THAI, is a proposed method of recovery that combines a vertical air injection well with a horizontal production well. The process ignites oil in the reservoir itself, creating a vertical wall or front of burning crude (fire front) that partially upgrades the hydrocarbons in front of it and drains the crude to a producing horizontal well. By creating heat in situ, the process negates the need for injecting steam from the surface. The process also offers some potential for upgrading the bitumen in the reservoir as the process proceeds.
地 下 燃 烧 法
干式 地下正向燃烧法 湿式
地下反向燃烧法
稠油是指在地层温度和脱气的条件下，粘度大于
1×102mPa· s或相对密度大于0.934的原油。
普通稠油 特稠油 超稠油
（1×102～1×104mPa· s） （1×104～5×104mPa· 来自） （＞5×104 mPa· s）
Athabasca Bitumen, Canada (8.6oAPI)
干式反向燃烧法有下列缺点：
（1）烧去了一部分原油，留下了焦炭；
（2）空气用量比正向燃烧法多； （3）注入井附近可能发生自动燃烧，影响反向燃烧法的进 行。
三、湿式正向燃烧法
这是为了克服干式正向燃烧法的第二个缺点而提出来的方 法。这种燃烧法的特点是注入空气的同时注入一定数量的水。
湿式正向燃烧法的温度分布随水对空气比（WAR）的变化
防膨技术
（7）向蒸汽吞吐的地层注入薄膜扩展剂(如聚氧乙 烯聚氧丙烯酚醛树脂)。该剂通过降低油水界面张力、 润湿反转和破乳等机理，使分散的油易于通过地层 的孔喉结构而被采出，提高蒸汽吞吐效果。
加活性剂技术
（8）蒸汽注入井和生产井都在无支撑剂下进 行水力压裂、提高注入速度，减少热损失。
减少热损失技术 （9）蒸汽驱可与其他驱结合，提高驱油效 果，如蒸汽驱可与不冷凝气体驱结合，与 碱驱结合，与表面活性剂驱结合等。 多段塞复合驱技术