注空气技术调研报告..doc

注 空 气 技 术 调 研 目 录 一、概况 3 二、注空气技术提高采收率的概念和原理 4 三、注气法[70] 5 四、工艺设计及防爆防腐措施 9 五、实例及其研究 11 六、结论与认识 12 参考文献： 14 多年来，我国低渗透油藏开发一直以注水为主，许多油田过早进入中、高含水期。注水开发技术投资较大且与经济效益之间的矛盾十分突出。因此，研究更经济有效的开采方式是进一步提高低渗透油藏开发水平的新课题。 注空气开采低渗透轻质油油藏是一项富有创造性的提高采收率新技术。空气来源广阔，不受地域和空间的限制，气源最丰富、成本最廉价(注入成本0.018美元/m3)。矿场经验表明，它既可以作为二次采油方式，也可用于三次采油。 一、概况 20世纪20年代早期，已开始注空气提高原油采收率试验。60年代以来，国外(主要在美国)针对注空气提高轻质油油藏采收率，在室内研究、数值模拟等方面做了大量工作，现场注空气驱油配套技术逐渐完善。从1967年开始，Amoco、Gulf和Chevron公司在美国先后对埋深1890~3444m、原油密度为0.8300~0.8927g/cm3的水淹轻质油油藏成功地开展了注空气三次采油现场试验，增油效果令人瞩目。1985年至今，美国先后在Williston盆地MPHU、HC、CC等低渗轻质油油藏进行注空气二次和三次采油先导性试验，获得了独特的经济技术效果。[67] 在国内，1977~1978年胜利油田在胜坨油田开展泡沫驱油试验时采用的就是空气。1982年大庆油田在小井距北井组萨II7+8层进行了“正韵律油层注水后期注空气矿场实验”，取得了一定的经验和效果。近几年，随着原油低温氧化理论的成熟，在吐哈、辽河等油田进行了部分试验研究。到90年代末，该技术引起国内新疆油区和胜利油区等对低渗透油田的关注，并在室内进行了相关的机理研究[68]。2003年11月中国石油勘探开发研究院与斯坦福大学等国外研究机构签署了辽河油田低渗透油田注空气开采可行性研究6项目合作的谅解备忘录；2004年9月吐哈油田注空气可行性研究成果通过验收。前几年，胜利油田和石油大学也合作立题，在室内进行了相关的机理研究试验和现场前期工作。值得一提的是广西百色油田[69]，1996年开始采用纯空气泡沫驱，2001年开展了空气-泡段塞驱油试验，使成本大幅度降低，同时对注空气的安全性进行了论证和检测，从生产井套管气组分分析，氧含量均小于2%，因此在油田开发后期注空气是安全的，经济效益显著，投入产出比为1:5.01。2004年又发展到泡沫辅助-空气驱阶段，并开展了泡沫辅助-气水交替注入现场试验，均取得很好的效果。 目前，注空气采油仍是一项二次、三次采油高新技术。几十年来，该技术的现场试验均获得了明显的经济效益，一般很少发生作业与安全方面的难题。 二、注空气技术提高采收率的概念和原理 1、原油氧化反应 一般来说原油的氧化反应主要分2大类： （1）加氧（低温氧化反应）：烃+氧→加氧化产物。这里的加氧产物包括有机酸、乙醛、烷基过氧化氢等。因为加氧反应常在350℃以下发生，所以常称为低温氧化反应。 （2）加裂解反应（燃烧反应）：烃+氧→二氧化碳+水。重油和轻油加氧反应和热裂解反应的正常温度范围见表1。 表1 金顶原油地球化学参数 油 品 温度范围/℃ 主要氧化方式 次要氧化方式 轻 油 150 加氧反应 150~350 燃烧反应 加氧反应 350 燃烧反应 重 油 150 加氧反应 燃烧反应 150~350 加氧反应 350 燃烧反应 在280~350℃范围内，轻油和重油均处于负温度梯度区。在此温度区内，随温度升高，耗氧速度降低。当耗氧速度降至某一程度后，所产能量不足以使反应温度升至350℃以上。从有效驱油的角度来看，负温度梯度区十分重要，特别是对重油。 2、轻质油藏的自燃点火 当空气注入油藏时，会发生缓慢的氧化反应，有时反应放出的热量能够点燃油层。当氧化反应产生的热量使温度超过210℃时，氧化速率产生的热量就能够维持火烧前缘，因此将油层温度达到210℃的时间定义为自燃点火时间。 国外研究表明，一般情况下，当油层原始温度为50~60℃时，自燃点火时间为10~20天。如果原始油藏温度只有30℃自燃点火时间可能需要10~150天。如果油藏温度在70~80℃之间，自燃点火时间可能只需数小时。 3、注空气技术提高采收率的概念和原理 当向油藏中注空气时，原油的驱替和氧化现象会同时发生。根据原油氧化强度以及生成烟道气的驱油效率的不同，注空气的技术分为4种情况：（1）燃烧反应非混相驱；（2）低温氧化非混相驱；（3）燃烧反应混相驱；（4）低温氧化混相驱。 燃烧反应非混相驱即指火烧油层工艺。人们很容易把注空气技术与火烧油层技术等同起来，但是，火烧