【正文】 種情況更為惡化。 A11 井下設(shè)備、出油管線和地面設(shè)備的腐蝕。 B9 注入水含有 40 到 172 ppm 的鐵；當(dāng)水與空氣接觸的時候生成三氧化二鐵，降低了水的注入能力。 A18 低注入率。 表 出現(xiàn) 問題及補救方法 項 目 編 號 問 題 說 明 補 救 方 法 注入效率低的注入井 A1 注入堵塞，主要由三氧化二鐵導(dǎo)致。 （ 3） 防腐蝕對策 針對 氧腐蝕 ，和注入井的一樣， 主要利用化學(xué)方法防腐 ，可使用 緩蝕劑進(jìn)行處理 。 提高熱采水平井火驅(qū)開發(fā)效率的完井技術(shù)研究 27 生產(chǎn)井 完井技術(shù) 優(yōu)選 對于生產(chǎn)井而言，需要面對高溫 、 CO2腐蝕、氧化腐蝕、出砂等問題。 換句話說 ，既要保證注入空氣中的氮氣 、 燃燒生成的二氧化碳從水平井排泄出去 （ 否則就 會就地成為滅火劑 ） ， 又要保證注入空氣中的氧氣不從水平井排泄出去 。 如果使用干法燃燒，使用過濾裝置嚴(yán)格的除去空氣中的水蒸氣，避免水對氧化反應(yīng)的催化作用。在實施火燒油層區(qū)域上 30米 的上部使用常用的硅酸鹽水泥完井。 由以上分析可得，以面的形式傳播的水平注入井的燃燒前緣在一定的非均質(zhì)性影響下，仍然能保持相對穩(wěn)定的傳播，從而保證高效的驅(qū)動能力。下面 簡單 分析非均質(zhì)性對火燒油層技術(shù)的影響 [16]，從而判斷 這種水平注入井的 火燒油層技術(shù)實施的可行性。 圖 一口水平注入井對應(yīng)多口水平生產(chǎn)井 直井注入井與水平注入井相比，直井注入井存在難以驅(qū)替到的區(qū)域，而且一部分注入氣體沿邊緣 向遠(yuǎn)處 地層 擴散，不能到達(dá)燃燒前緣，燃燒效率受到限制 ， 如圖 所示 。 另外 ， 生產(chǎn)井中還裝有移動式內(nèi)套筒 ， 通過調(diào)整內(nèi)套筒可維持生產(chǎn)井射孔段長度不變 。 實驗證明，注入井的注氣位置對采收率的影響也很大 [14]。氧氣的擴散會使穩(wěn)定的地層產(chǎn)生擴散梯度 ， 由于重力輔助作用 ， 油藏泄油段與水平生產(chǎn)井間存在壓力梯度 ， 燃燒前緣的所有燃燒氣和流動液向下流到了水平生產(chǎn)井射孔段 ， 因此注入的空氣會優(yōu)先移動到燃燒前緣。而且即使發(fā)展出了較好的完井技術(shù)以應(yīng)對完井方面的難題，對火燒油層 開發(fā)效率 的貢獻(xiàn)也是有限的。隨著井下設(shè)備的失效和腐蝕越來越嚴(yán)重，原油的生產(chǎn)將越來越困難，反應(yīng)生成氣體和殘余氧化氣體將逐漸取代原油被更多的采出，原油的生產(chǎn)將 逐漸失去意義。 遠(yuǎn)離注入井 給 氣體注入帶來了巨大的問題， 注入的氣體需要一定的過程才能流動到燃燒前緣供油層持續(xù)燃燒，為了使燃燒前緣有充足的氧源，注入井的注入壓力將逐漸變大，會給注入井的注入設(shè)備帶來巨大的壓力。此時生產(chǎn)井附近的含有飽和度、溫度和壓力 等于 原始地層的飽和度、溫度和壓力。將水平井作為注入井有諸多優(yōu)勢，但受技術(shù)的限制和實施的復(fù)雜性，將水平注入井用作現(xiàn)場實際生產(chǎn) 例子還 沒有 ，還處于 室內(nèi) 實驗?zāi)M 階段 。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文） 12 圖 熱采過程中的防砂井 傳統(tǒng)火燒油層技術(shù) 布井方式 傳統(tǒng)的火燒油層技術(shù)布井組合主要是直井 直井組合、常規(guī)的直井 水平井組合以及少數(shù)的水平井 水平井組合。 CO2的含量及影響 如 表 和表 所示 。 腐蝕 火燒油層 實施 過程中 ， 原油燃燒生成的 CO SO2以及過?？諝庵械难鯕?， 是引起管材嚴(yán)重腐蝕的主要因素。要將油層點燃， 點火區(qū) 地層溫度必須達(dá)到油層的著火點以上，一般為 400℃ ~600℃， 從這一刻起，注入井就開始承受高溫的影響 [4]。而根據(jù)以往注 蒸汽吞吐以及蒸汽驅(qū)的一些經(jīng)驗 ，點火前通過注入一定的蒸汽來提高點火區(qū)域的溫度，雖然效果沒有井下直接加熱和注入熱空氣的效果好， 但仍可以明顯縮短點火時間 。 當(dāng)油層溫度過低 ， 應(yīng)用自燃點火方式不足以滿足經(jīng)濟效益時 ， 就可以選擇人工點火的方式 ， 其中電點火是最常用的一種 。 （ 4） 有二氧化碳驅(qū)的性質(zhì) ， 但其二氧化碳是原油高溫氧化反應(yīng)的產(chǎn)物 ， 無需制造設(shè)備 。 有最高溫度的燃燒區(qū)可視為移動的熱源 ， 在燃燒區(qū)前緣的前方 ， 原油在高溫?zé)嶙?用下 ， 不斷發(fā)生各種高分子有機化合物的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng) ， 如蒸餾 、 熱裂解 、低溫氧化和高溫氧化反應(yīng) ， 其產(chǎn)物也是復(fù)雜的 。s) 35 15634 108 45 6194 43 50 3850 39 55 2928 34 65 1416 30 火燒油層采油和注蒸汽采油一樣 ， 都是通過加熱的方式 ， 降低原油的粘度 ， 使其變得更容易流動從而提高了原油的采收率 。 （ 2）針對火燒油層技術(shù)的發(fā)展趨勢，提出了火驅(qū)完井技術(shù)新需求。 近年來，隨著水平井技術(shù)的發(fā)展，火燒油層技術(shù)研究呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢 ，即應(yīng)用水平井實施 重力輔助 的 火燒油層技術(shù)，并由此衍生出了非常規(guī)的直井 水平井組合和水平井 水平井組合 的生產(chǎn)方式 。 但是 ， 室內(nèi)研究一直沒有停止 ， 特別是在中國石油天然氣總公司石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院熱力采 油研究所 ， 中科院化學(xué)所等單位 ， 80 年代以來不斷開展火燒油層的物理模擬 ， 化學(xué)模擬和數(shù)學(xué)模擬研究 ， 配置了一批研究設(shè)備和儀器 ， 開展了大量的室內(nèi)試驗 ， 也進(jìn)行了現(xiàn)場火燒可行性研究和施工設(shè)計與預(yù)測 。 如井組面積大小與注氣速度不匹配 ， 燃燒溫度與原油性質(zhì)不匹配 ，井網(wǎng)組合的不匹配等。 火燒油層 技術(shù) 是最早用于開發(fā)稠油的熱力采油技術(shù) [1]。 因此 ， 稠油的開采具有很大的潛力 ， 而且隨著輕質(zhì)油開采儲量的減少 ， 21 世紀(jì)開采稠油所占的比重將會不斷增大。同時，傳統(tǒng)的火燒油 層技術(shù)的不穩(wěn)定生產(chǎn)方式也給火燒油層完井技術(shù)的研究帶來了諸多難題。 本文 圍繞這種重力泄油原理為輔助的火燒油層技術(shù)，通過研究點火 、 溫度、腐蝕 及 出砂等影響因素 ， 結(jié)合現(xiàn)代火燒 油層技術(shù)的發(fā)展趨勢， 獲得 了 相應(yīng)的完井方面的需求，根據(jù)完井需求 對 完井技術(shù) 進(jìn)行了分析研究 并對 其 進(jìn)行優(yōu)選， 從而 找到最合適的完井技術(shù)以達(dá)到 提高火 驅(qū) 開發(fā)效率 的目的 ，為火燒油層技術(shù)的現(xiàn)場實施提供一定的參考 。 如何有效開采稠油 ， 使其成為可動用儲量 ， 是石油工業(yè)一直面臨 的問題。近年來 ， 隨著水平井技術(shù)的發(fā)展 ， 火燒油層技術(shù)研究呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢 ，即應(yīng)用水平井實施 重力輔助 泄油 的 火燒油層 新 技術(shù)。 圖 燃燒時的溫度和氣體含量變化 在運用火燒油層技術(shù)開 發(fā)的 過程中，油井完井 的方式和完井 質(zhì)量的好壞直接影響到火燒油層技術(shù) 的實施、 儲層改造 、 后期采油過程中的安全及油井的使用壽命 。 在世界上 150160多個稠油和輕質(zhì)油油藏上進(jìn)行了現(xiàn)場試驗 ， 并取得了一定的成果 。 （ 2） 從國內(nèi)外相關(guān)資料 中 掌握并 總結(jié)出 所需的 提高水平井火驅(qū)開發(fā)效率 完井技術(shù)的一些可行的方法。 火燒油層工藝作為熱力采油的一個重要的組成部分 ， 是提高采收率諸多方法的一種 頗具特色的工藝手段 ， 它的某些特征是任何單獨一種開采方法所不具備的 ， 它綜合了熱驅(qū) 、氣驅(qū) 、 混相驅(qū)和非混相驅(qū)的驅(qū)油機理 ， 可作為一次采油 ， 二次采油或三次采油 的開采方法。 （ 2） 火燒油層燒掉的是原油中約 10%的重組分 ， 改善了剩余油的性質(zhì) 。 一般認(rèn)為 ， 在燃燒前緣附近是裂解的最后產(chǎn)物 — 焦炭形成的結(jié)焦帶 ， 再向外依次是蒸汽和熱水反應(yīng)生成水 、 原生水以及濕 法燃 燒的注入水等形成的熱水蒸汽帶 、 被蒸餾的輕質(zhì)烴類油帶 ， 以及最前方的已降粘的原始富油帶 。 影響因素 火燒油層技術(shù)的影響因素 ， 主要是指火燒油層技術(shù)從實施開始，點火、注氣、生產(chǎn)過程中影響火燒技術(shù)成功實施的 各種 因素。 因此 ， 在含有難氧化 ， 燃點高 ，厚度大的儲油層 ， 使用火焰加熱器比較合理 。 提高熱采水平井火驅(qū)開發(fā)效率的完井技術(shù)研究 9 由上可知，在點火階段，完井方面主要面臨多種點火方法的配合使用問題。如果完井水泥和套管一旦 發(fā)生破損甚至熔化穿孔，導(dǎo)致與其他地層連通或竄槽。 在點火過程實施時，會對油層注入高溫氧化性氣體（空氣或富氧空氣），同時還會使用一些添加劑（ 金屬鹽類添加劑 、過氧化氫等 ），點燃后仍然會繼續(xù)注入空氣或富氧空氣以使油層持續(xù)燃燒， 使 燃燒前緣向前推 進(jìn)。 出砂 到目前為止，火燒油層技術(shù)主要用于稠油和剩余油 （粘度較大） 的開采。油層點燃后 ，在地層非均質(zhì)性比較理想的情況下，產(chǎn)生的混合驅(qū)動由中心向四周傳播。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文） 14 為了進(jìn)一步提高采收率，由反向生產(chǎn)的直井 水平井組合衍生出的水平井 水平 井組合，如圖 所示 ，與直井 水平井組合類似，只不過用水平井代替了直井生產(chǎn)井。若要保證生產(chǎn)，此時只有采取常規(guī)的開采方式，如使用抽油泵等 生產(chǎn)設(shè)備 進(jìn)行生產(chǎn)，技術(shù)本身與火燒油層技術(shù)沒有直接關(guān)系。但問題在于，隨原油產(chǎn)出的反應(yīng)生產(chǎn)氣體也會越來越多，酸化腐蝕越來越明顯。 以上介紹了 傳統(tǒng) 火燒油層技術(shù)的生產(chǎn)方式，從中不難看出，在一個生產(chǎn)周期內(nèi)，對于注入井而言，注入井的注氣壓力會因燃燒前緣的向前推 進(jìn)而逐漸變大，從完井角度講，這期間主要面對注入氣體的氧化性腐蝕和高溫問題。 這種開采方式的原理類似于水平井條件下的蒸汽輔助重力泄油 （ SAGD） 技術(shù) ， 特 別適于 在常規(guī)直井井網(wǎng)條件下難以實現(xiàn)注 、 采井間有效驅(qū)替的特稠油 、 超稠油油藏 。 另外 ， 為確保流動油帶和燃燒前緣的工藝操作條件穩(wěn)定不變 ， 必須在燃燒前緣的每個單元提供恒定的氧氣量。 要實現(xiàn)穩(wěn)定泄油并保證燃燒前緣不從水平井突破 ， 就必須使空氣中的氧氣全部在結(jié)焦帶之前消耗掉 。 隨著開采技術(shù)的發(fā)展，尤其是重力泄油原理在火燒油層技術(shù)中的應(yīng)用，將水平井 用作注入井再次被提出來，水平注入井較直井注入井的優(yōu)勢終于可以充分發(fā)揮出來。 水平注入井在點燃時，僅在其中一點 點燃 油層 ， 點燃前會先預(yù)熱地層， 所以應(yīng)將整個水平段進(jìn)行預(yù)熱， 使整個水平段 井眼附近 地層 的溫度高于遠(yuǎn)離 井眼 地層的溫度。 圖 燃燒前緣的“指進(jìn)” （ 2） 顯然，實際的燃燒都是在非絕熱條件 下進(jìn)行的：取 3層薄層 a、 b、 c（ K2K1K3） 圖 燃燒前緣在不同層中的傳播 如圖 所示，由于在非絕熱情況下，傳播在最前面的 b 層會向還未傳播到的 a、c 兩層未燃燒區(qū)域傳熱， b 層因熱損失傳播速度減慢， a、 c 兩層未 燃燒區(qū)域因獲得了熱量，溫度升高更容易燃燒，所以 a、 c 兩層的傳播速度會加快。 但目前對火燒油層完井技術(shù)的研究，還沒有形成一套專門的技術(shù)， 所涉及的 各項 完井技術(shù)，都是從 所 采用的火燒油層具體技術(shù)中得到的完井需求（即出現(xiàn)的需要克服的問題）來確定的。這種 API 類 G 級水泥的水、石墨、變高嶺石的最優(yōu)化配比成分分別是 55%， 15%和 % BWOC。 為注入空氣 ， 可使用不銹鋼油管（防 止高溫氧化腐蝕） 。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文） 26 圖 注氣速 度過小造成油層無法充分燃燒 圖 注入速度過大 造成前緣從水平段突破 在理論上 ， 注 、 采平衡關(guān)系的設(shè)計和動態(tài)控制必須滿足 2 個條件 ： ① 燃燒帶加熱形成的高溫可動油必須及時被采出 。 65/8in， 65/8in， 。 生 產(chǎn)井在完井過程中進(jìn)行酸化可以消除流動顆粒的形成 。 用能溶解瀝青質(zhì)的溶解沖洗解堵，然后使 用小規(guī)模的蒸汽或水阻止爆炸或燃燒。 A21 由于空氣的注入使微粒運移或注水和注空氣的 交替進(jìn)行使注入能力下降。 每一到兩周用緩蝕劑處理一次。腐蝕在很多生產(chǎn)井也很嚴(yán)重，主要是混合腐蝕作用引起。 A8 Nacatoch 砂巖非常松散。一些石油以泡沫的形式 使用泵將帶水的破乳劑從 2 寸的油管和 1西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 （論文） 30 從套管被產(chǎn)出來。 F 使用破乳劑控制。 管道中間使用 %nitrox 每 3 個月處理一次。 爆炸事故 A11 在注入系統(tǒng)中為將爆炸事故降到最低，高 燃點的人造潤滑劑為使用。 A9 一個連續(xù)的問題。經(jīng)驗告訴我們在篩孔上 20 至 40 英尺的地方。 生產(chǎn)井每周分批處理一次。 A9 腐蝕縮短了設(shè)備的壽命。 浸酸改造以恢復(fù)注入能力。 量。 國外一些項目出現(xiàn)的問題及補救方法 統(tǒng)計如 表 所示 。 （ 2） 套管 也和注入井一樣， 火驅(qū)采油套管 可選用 鋼的選材在 Cr 含量 3%的基礎(chǔ)上進(jìn)行成分調(diào)整 ， 復(fù)合添加 Mo、 W、 V 等合金元素提高材料的耐熱性能。 如何制定合理的注 、 采工作制度 ， 確保煙道氣有效排出的情況下氧氣不從水平生產(chǎn)井突破 ， 是下一步進(jìn)行火驅(qū)輔助重力泄油技術(shù)研究的一個重要內(nèi)容 。 要實現(xiàn)穩(wěn)定泄油并保證燃燒前緣不從水平井突破 ， 就必須使空氣中的氧氣全部在結(jié)焦帶之前消耗掉 。 提高熱采水平井火驅(qū)開發(fā)效率的完井技術(shù)研究 25 表 CO2 腐蝕速率試驗條件與結(jié)果 鋼號 試驗條件 局部腐蝕 腐蝕速度 /（ mm?a1） BG80H3Cr T=60℃， v=， Pco2= 無 普通 N80 嚴(yán)重 50 BG80H3Cr T=90℃， v=， Pco2= 無 普通 N80 嚴(yán)重 41 （ 3） 防腐蝕對策 針對 氧 化 腐蝕 ， 主要利用化學(xué)方法防腐 ， 在注水前后向注入井注入緩蝕劑進(jìn)行處理 ， 將注入水進(jìn)行脫氧 、 脫氣 、 殺菌處理 ， 注水過程中添加緩蝕劑進(jìn)行防腐處理。流體靜壓力 23/ lbm/ft 的油