《火烧油层技术应用》

《火烧油层技术应用》汇报提纲一、火烧油层采油机理二、火驱关键技术三、国内外典型火驱矿场实例分析

四、火驱技术的油藏适用条件及筛选标准五、新疆油田火驱矿场试验建议一、火烧油层采油机理火烧油层

火烧油层又称地下燃烧或层内燃烧,亦称火驱。火驱就是利用地层原油中的重质组分作为燃料，利用空气或富氧气体作助燃剂，通过人工点火等方法使油层原油达到燃点而燃烧，产生的热量使油层温度上升至600～700℃，重质组分高温下裂解生成的轻质油，注入的气体、燃烧生成的气体以及水蒸汽用于驱动原油向生产井流动，并从生产井采出。一、火烧油层采油机理

THAI和COSH技术湿式正向燃烧

反向燃烧

干式正向燃烧

火烧油层1、火烧油层的分类干式正向燃烧一、火烧油层采油机理已燃区燃烧区结焦区蒸汽区富油区原始油区注入井生产井干式正向燃烧前缘移动方向与空气的流动方向相同。燃烧从注气井开始，燃烧前缘由注入井向生产井方向移动，从注入井开始至生产井可划分为已燃区、燃烧区、结焦区、蒸汽区、富油区和原始油区等。这些区带沿空气的流动方向而运动

。干式正向燃烧一、火烧油层采油机理TSoSwf（dP/dx）P已燃区火墙结焦带油墙剩余油区氧气饱和度含水饱和度含油饱和度温度压力梯度压力干式正向燃烧一、火烧油层采油机理新疆油田红浅-1井区火驱三维物理模拟实验湿式正向燃烧一、火烧油层采油机理已燃区0△Tmax着火前缘流动冷区So01.0So混合汽气区集油带01.00△Tmax凝结前缘△Tmax001.0蒸发（汽化）前缘混合汽气区So凝结前缘被回收的热量△Tmax0So01.0反应区和蒸汽区距离(b)正常湿式(c)最优湿式

0.0026<Fwa<0.0053(d)局部急冷(a)干式在注空气的同时，向地层间歇注水或连续注水，降低油藏内部的峰值温度，扩大高温区波及范围、提高热效率。减少过高温度对地层及井筒的伤害。与干式燃烧相比，其控制过程相对复杂。

一、火烧油层采油机理2、火驱技术的应用前景

火驱技术可应用于多种油藏类型和不同采油阶段，在某些情况下可能成为首选开发方式：

不适合注蒸汽开发的深层、超深层稠油油藏不适合注水、注蒸汽的水敏性油藏；注水开发后期的普通稠油油藏；蒸汽吞吐后期不适合蒸汽驱的油藏；不适合注蒸汽或注汽效果差的薄层、薄互层油藏；带有底水的稠油油藏；沙漠等水源缺乏地区的稠油油藏。一、火烧油层采油机理3、火驱油层的主要技术难点对地下真实燃烧状态的控制；对燃烧带前缘的调整与控制；点火、注气、举升工艺及其装备的可靠性；产出流体组分在线监测与安全预警。汇报提纲一、火烧油层采油机理二、火驱关键技术三、国内外典型火驱矿场实例分析

四、火驱技术的油藏适用条件及筛选标准五、新疆油田火驱矿场试验建议1、点火工艺（ignition）二、火驱关键技术温度，℃氧气相对消耗速率0100200300400500600700轻质油稠油稠油与稀油在不同温度区间的氧化反应耗氧速率1、点火工艺（ignition）二、火驱关键技术天然气点火器（印度）电点火器（胜利油田）蒸汽预热/催化点火（尤尼斯）自燃点火（深层、低渗透稀油油藏）点火方式SL-Ⅰ型电点火工艺SL-Ⅱ型电点火工艺

电缆在油管内，通过特殊的对接技术实现井下对接，油套注气。

电缆绑在油管外壁，通过井下连接器与点火器连接，油管正注。工艺型号井底点火功率(KW)适应井深(m)适应井斜(0)耐压(MPa)最大外径(mm)SL-I6020006020140SL-Ⅱ401500303089二、火驱关键技术1、点火工艺（ignition）基本要求：连续性（两套以上的压缩机组）单向性（单向流动控制装置）递增性（额定功率/最高工作压力/最大排气量选择）二、火驱关键技术2、注气工艺主要影响因素：油藏埋深（地层压力/压力系数）地层吸气能力（油层厚度、原油黏度）注采井距国产空气压缩机可以达到的主要技术参数：1.最大排气量75Nm3/min；2.最大排气压力32MPa；3.排气温度≤60℃；4.电机功率1250kW；胜利油田目前2台36Nm3/min压缩机多年运转正常，1台72Nm3/min压缩机尚未投入使用；二、火驱关键技术2、注气工艺国产空气压缩机3、监测工艺监测内容：常规油、气、水产量；生产井产出气体组分（判断燃烧状况/监测氧气突破）；生产井井底流温流压（判断燃烧带前缘位置）；产出水PH值、硫酸盐、原油组分等。二、火驱关键技术燃烧气爆炸安全评估系统温度（℃）压力（atm)一氧化碳含量（%）二氧化碳含量（%）氧气含量（%）甲烷含量（%）氮气含量（%）输入参数输入参数输入参数输入参数输入参数输入参数输入参数运行

目前国内研制的生产井产出气遥测预警系统，可以实现气体含量显示、安全等级处理分析结果和预警三者同步。二、火驱关键技术3、监测工艺

抽油井温度、压力测试图

自喷井温度、压力测试图3、监测工艺二、火驱关键技术二、火驱关键技术4、完井及举升工艺机械开启阀式泵气锚完井：生产井热采完井（固井质量至关重要）；注气井、生产井都要防砂；举升：火驱生产井油气比高、井筒举升效率低；机械开启式阀式抽油泵和气锚举升工艺，降低气体对泵效的影响。二、火驱关键技术5、防腐技术生产井防腐；注气井防腐；地面管线及流程防腐；

——生产井及地面流程主要防止CO2腐蚀——注气井主要防止长期高压注气情况下的富氧腐蚀汇报提纲一、火烧油层采油机理二、火驱关键技术三、国内外典型火驱矿场实例分析

四、火驱技术的油藏适用条件及筛选标准五、新疆油田火驱矿场试验目标区建议1、概述目前应用火驱技术采油的国家主要包括罗马尼亚、美国、加拿大、印度等。年份20002002200420062008年注蒸汽项目数量，个8655464045日产量，桶/天417675365717340253286668273947火烧油藏项目数量，个5671212日产量，桶/天2781238419011326017025三、国内外典型火驱矿场实例分析8890929496980002040608美国近些年注蒸汽项目与火烧油层项目数量及产量经营者油田省开始时间面积英亩生产井数注入井数φ％Kmd深度ftμcp以前生产方式起始饱和度,％EOR产量bbl/dCrescentPoint能源Battrum萨克彻温10/664920822526126290070一次采油663200CrescentPoint能源Battrum萨克彻温8/67240026425930290070一次采油62800CrescentPoint能源Battrum萨克彻温11/6568037927930290070一次采油70800加拿大的主要火驱项目（2008年）

加拿大的火烧项目主要是CrescentPoint能源公司在萨克彻温省的Battrum油田的三个火驱项目，总的产量为4800桶/天。1、概述三、国内外典型火驱矿场实例分析1963196519671969197119731975197719791981198319851987198919911993199519971999200120032005罗马尼亚Suplacu油田的火驱动态

罗马尼亚Suplacu油田的火驱项目是世界上规模最大的火驱项目。从1964年开始进行先导试验，后经历扩大试验和工业化应用，火驱高产稳产近30年，峰值产量为1500~1600t/d，累积增产15,000,000t，取得了十分显著的经济效益。目前Suplacu油田的火驱开发仍在进行，日产原油1200t，境内的其它5个火驱矿场试验在2000年前后相继中止。1、概述三、国内外典型火驱矿场实例分析

印度的ONGC（OilandNaturalGasCorporationLtd）公司1997年在Balol油田和Santhal油田实施了整体火驱开发。目前两个油田共有68口注气井，日注气量为140万标方，日增油量为1200t/d，气油比为1160

，预期采收率可从最初的6~13%提高至39~45%。目前印度共有4个商业化火驱项目：BalolPh-1，SanthalPh-1，BalolMain，SanthalMain运转正常。IC-17IC-2IC-3IC-4IC-5IC-7IC-8IC-9IC-10IC-11IC-12IC-12IC-14IC-13IC-15IC-16IC-18IC-19IC-20IC-1IC-6油水边界尖灭线先导试验井组井位图油藏埋深1049m；平均油层厚度6.5m；油藏温度70C；油藏压力10.5MPa；含油饱和度70%；孔隙度28%；渗透率8~15D；原油黏度150cp地层倾角5~70。1、概述三、国内外典型火驱矿场实例分析油藏埋深

30m；油层厚度0.5~2.4m；平均孔隙度23.4%；含油饱和度60%；渗透率58~300md；20℃原油粘度1466mPa.s；原始地层温度12.5℃

；原始地层压力0.91MPa；井距40~110m；点火时间结束时间克拉玛依油田黑三区8001扇形井组火驱：构造图产量表1、概述三、国内外典型火驱矿场实例分析克拉玛依油田黑四区行列井组火驱：油藏埋深105~115m；油层厚度1.5~2.4m；平均孔隙度25.4%；含油饱和度60%；渗透率600md；20C原油粘度

630~2050mPa.s；原始地层温度12.5~13C；原始地层压力1.57MPa；井距60~75m；构造图1、概述三、国内外典型火驱矿场实例分析项目名称开始时间先导试验概述1、胜利郑408块火驱先导试验2003年9月敏感性稠油。1个井组、4口一线井，7口二线井。目前累积增产原油30000多吨。2、辽河油田杜66块火驱试验2005年6月2006年7月蒸汽吞吐后稠油。6个井组，38口生产井，目前累积增产原油10000多吨。3、辽河油田杜48块火驱试验2006年7月蒸汽吞吐后稠油。1个井组，8口生产井，目前累积增产原油2000多吨。4、吉林套保白92块火驱试验2007年8月出砂冷采后期浅薄层稠油。3个井组，11口生产井，目前累积增产原油500多吨5、辽河油田高3块垂向火驱试验2008年7月目前国内正在开展的火驱矿场试验项目1、概述三、国内外典型火驱矿场实例分析2、胜利油田郑408块火驱先导试验（1）地质概况王庄油田位于东营凹陷北部，郑408块主力含油层段沙三上段，含油面积3.9km2，储量769x104t。油藏埋深1300～1350m，地面脱气原油粘度1000～3500mPa.s，孔隙度25%，渗透率300-550×10-3μm2

，含油饱和度57%。郑408块位置图郑408块三、国内外典型火驱矿场实例分析2、胜利油田郑408块火驱先导试验（2）开发历史弹性开采常规注水王庄油田郑408块Es32开发曲线三、国内外典型火驱矿场实例分析2、胜利油田郑408块火驱先导试验（2）开发历史三、国内外典型火驱矿场实例分析

通过岩心分析，储层为中强水敏，其渗透率损失50%~80%。（3）火驱先导试验方案中心点火井：1口一线生产井：4口二线生产井：7口含油面积：0.27km2地质储量：48×104t油层平均厚度：14.8m原油粘度：1250mPa.s

郑408－试1井组2、胜利油田郑408块火驱先导试验三、国内外典型火驱矿场实例分析（4）火驱动态010203040506070802003.9.711.272.125.37.2310.122005.1.13.236.129.111.212月10日日期日产量，t/d408-G19408-G20开井提速见效(-8、-18关井)408-8408-9开井408-18408-G8408-G25开井试验井组采油情况

自2003年9月7日点火以后，2004年1月底见到峰值产量，日产油38t/d，目前日产油20t/d，累计产油30000t，累计注气3000×104m3，阶段气油比1000m3/t.2、胜利油田郑408块火驱先导试验三、国内外典型火驱矿场实例分析408-G20408-G8（4）火驱动态408-G19408-G20408-G25408-G7408-G8408-G20408-G25408-G7408-G8408-G192、胜利油田郑408块火驱先导试验三、国内外典型火驱矿场实例分析（4）火驱动态408-G20408-G25408-G7408-G19408-G8408-G20408-G25408-G7408-G8408-G19408-G7408-92、胜利油田郑408块火驱先导试验三、国内外典型火驱矿场实例分析郑408块火驱井组生产动态（2006.02.13）井号日液t日油t套压MPa回压MPa液面m备注郑408-G84.84.53.33.30一线井郑408-181.71.50.50.451170郑408-G190.70.70.650.551212郑408-G203.53.30.450.401170郑408-G75.34.90.550.50927二线井郑408-93.93.20.60.451124郑408-215.55.10.550.45980郑408-G25000.50.401174郑408-271.31.00.601218郑408-292.72.40.70.6879郑408-302005年9月16日开井，2005年10月13日因泵漏停井合计29.426.6（4）火驱动态2、胜利油田郑408块火驱先导试验三、国内外典型火驱矿场实例分析408-G20408-G25408-G7408-G19408-G8（4）火驱动态井号气样分析（2007.07.16）备注O2%CO2%COppm郑408-G80.318.22857一线井郑408-180.115.2110郑408-G190.26.1165郑408-G200.213.22890郑408-90.17.31050二线井郑408-210.22.9217从产出气CO2含量测试结果看，油层维持正常燃烧，但平面燃烧不均衡。东、南方向燃烧较好，而西北方向较差。郑408－G20井产出气体中CO2含量变化

郑408－G19井产出气体中CO2含量变化2、胜利油田郑408块火驱先导试验三、国内外典型火驱矿场实例分析3、火驱矿场失败的原因总结三、国内外典型火驱矿场实例分析失败原因矿场实例地质原因油层连通性差美国加利福尼亚的Ojai、WhiteWolf、PleitoCreek等油田的火驱项目地层裂缝引起的空气窜流美国怀俄明州TeapotDom油田Shannon火驱项目储层封闭性差美国Bartlesville浅层稠油火驱；委内瑞拉的BolivarCoast油田流体因素原油粘度过大美国ParisValley和LittleTom油田超稠油火驱高挥发性稀油和石蜡基原油如美国Appalachian区的火驱项目。3、火驱矿场失败的原因总结三、国内外典型火驱矿场实例分析失败原因矿场实例井况因素老井封闭性差在Batle和Appalachian区的火驱项目；吉林套保油田火驱项目；在Balol和Santhal油田共也发生了4起这类事件；生产井出砂和套损美国Bellevue油田的Bodcau火驱项目，以及在ParisValley油田Ansberry油藏火驱试验中，因热前缘突破井底温度升高导致套损。注气井腐蚀胜利油田郑408块火驱试验第二次注气提速过程中发生因注气井富氧腐蚀导致的注气井堵塞，被迫作业修井。操作因素点火事故美国ParisValley和LittleTom油田超稠油火驱；郑408块火驱试验井组第一次点火；压缩机爆炸在印度Santhal油田发生两次压缩机爆炸事故；美国Bellevue油田的Bodcau火驱项目注入系统发生爆炸；辽河科尔沁油田火驱过程中压缩机润滑油泄漏引发爆炸；美国Heidelberg油田火驱过程中发生压缩机级间爆炸。3、火驱矿场失败的原因总结——其他因素三、国内外典型火驱矿场实例分析压缩机故障及供气能力不足——美国LittleTom油田的SanMigal油藏火驱试验过程中，压缩机故障频繁，导致试验被迫终止；美国Husky公司在ParisValley油田的Ansberry油藏火烧油层试验中，因压缩机故障，时断时续历时3年终止；胜利金家油田火烧项目，因压缩机频繁故障被迫终止；克拉玛依油田黑油山二西区2001井组因供气能力严重不足终止。决策效率——胜利油田乐安草桥火驱项目，因决策迟缓导致水淹，火驱见效不明显，试验中止；郑408块因修井、更新井决策迟缓，错失增油最佳时机；油价——80年代后期以及1998~2000年前后，有不少火驱矿场试验因油价因素中断（罗马尼亚4个项目）。汇报提纲一、火烧油层采油机理二、火驱关键技术三、国内外典型火驱矿场实例分析

四、火驱技术的油藏适用条件及筛选标准五、新疆油田火驱矿场试验建议四、火驱技术的油藏适用条件及筛选标准1、国外部分成功的稠油油藏矿场试验油藏参数油田深度Z，m厚度h，m粘度μmPa.s渗透率k，mD孔隙度，Φ含油饱和度，SoφS。yMidwaySunset(美)731.539.311015750.360.750.271.35Suplacu(罗马尼亚)7613.7959.320000.320.780.250.95Belleven(美)12222.65005000.380.510.191.36Miga(委内瑞拉)12346.128050000.2260.780.180.84MidwaySunset（美）29011.344000210000.390.630.253.40S.Oklahoma（美）556.1741323000.290.60.170.46S.Oklahoma（美）595.2500076800.2720.640.170.92Pavlova（苏）2507.0200020000.320.780.251.02E.Tia.Juana(委内瑞拉)47539.0600050000.410.730.302.16Eastoilfield(委内瑞拉)13725.840035000.350.940.332.15S.Belrige(美)2139370.60.221.78Balol（印度）10506.5150100000.280.700.201.39四、火驱技术的油藏适用条件及筛选标准2、稠油火驱油藏筛选标准不同学者提出的火烧油层的油藏筛选条件作者年份油层深度(m)油层厚度(m)孔隙度(%)渗透率(10-3μm2)含油饱和度(%)原油密度(g/cm2)粘度(mPa*s)流动系数(10-3μm2/mPa.s)储量系数(φSo)备注波特曼1964——＞20＞100————＞0.10深度不限吉芬1973＞152＞3———＞0.807—＞3.05＞0.05用于湿烧雷温1976＞152＞3——＞500.8～1.0—＞6.1＞0.05—朱杰1977——＞22—＞50＞0.91＜1000—＞0.13—1980——＞16＞100＞35＞0.825—＞3.0＞0.077—爱荷197861～3721.5～15＞20＞300＞500.825～1.0＜1000＞6.1＞0.064井距＜4201978—＞3＞25＞50＞0.8＜1000—＞0.08湿烧美国石油委员会1984＜3505＞6＞20＞35—0.849～1.0＜5000＞1.5＞0.08现有技术胜利油田1995150～13503～30＞16＞100＞350.825～1.0＜10000—＞0.08氧化性好四、火驱技术的油藏适用条件及筛选标准2、稠油火驱油藏筛选标准（1）筛选标准依赖于经济条件，尤其是油价因素；（2）筛选标准不是油藏参数的绝对上限和下限；（3）油藏关键参数特别优越时，其它参数可放宽；（4）储层岩性、连续性、封闭性等非数值性指标是重要依据；（5）除筛选标准外，火驱施工和操作参数对矿场成败影响很大。油藏筛选标准理解汇报提纲一、火烧油层采油机理二、火驱关键技术三、国内外典型火驱矿场实