空氣助排采油技術適用性研究

李峻宇

摘 要：針對稠油吞吐中后期竄在的采出程度高，地層壓力低，吞吐輪次高等矛盾，研發應用了了空氣助排采油技術。本文簡要介紹了空氣助排采油技術的原理、增壓助排機理，開展了實用性研究，為該技術后續保持措施效果的同時提高措施有效率奠定了基礎。

關鍵詞：空氣助排;采油技術;適用性;稠油

前言

遼河油田以稠油開發為主，稠油產量占總產量的58.9%，而曙光油田作為遼河油田產量第一大廠，其中稠油年產量，占總產量的84.4%。近年來，隨著區塊開發時間的增長，地下虧空日益嚴重，高周期、低壓力、低油氣比矛盾日益吞吐，單獨依靠加大注汽規模穩產難度大，雖然進行了開發方式轉換，但蒸汽吞吐作為主力稠油開發方式的格局扔未改變，針對稠油吞吐中后期矛盾，研發應用了空氣助排采油技術，現場應用獲得了良好的經濟、社會效益，同時未發生一起安全事故，為進一步保持措施效果，提高及措施有效率，進行了實用性研究。

1 空氣助排采油技術

1.1 技術原理

空氣助排技術是注蒸汽前向油井中注入一定量的催化氧化劑和空氣，通過催化氧化作用生熱同時生成表面活性劑降粘，消耗空氣中的氧氣，保留氮氣補充地層能量。其中的氧氣與原油發生反應，催化劑加速氧化反應速度，達到安全標準，剩余氮氣及生成的煙道氣補充地層能量，在催化氧化過程中稠油裂解輕質化，產生二氧化碳和熱量，降低稠油粘度，生產表面活性物質，形成表面活性劑驅油，從而改善稠油吞吐效果。

2.1 增壓助排機理：

蒸汽+空氣吞吐模型平均壓力明顯高于蒸汽吞吐，增壓效果隨著吞吐輪次增加而增大。油井各項參數均有所提升。

2.2 其它增產輔助作用

（1） 生熱輔助降粘作用：杜84稠油低溫氧化反應熱為45.0KJ/mol（O2）， 3MPa下1萬方O2低溫氧化反應的放熱量當于73.0噸234℃、干度0.5蒸汽。

（2）輔助溶解降粘作用：反應后產生的煙氣可使杜84超稠油粘度降低10%～15%，具有溶解降粘作用。

（3）調整吸汽剖面作用：空氣進入低壓層，提高低壓層注汽啟動壓力，調整吸汽剖面。

（4）重力分異作用：空氣進入傾斜油藏上傾斜部位，置換其中剩余油。

（5）提高熱效率作用：注空氣后形成高壓區體積是單獨注蒸汽3倍，增壓效果明顯。

3 技術適用性分析

3.1注空氣技術適用條件分析

注空氣，最重要的條件是油藏溫度必須足夠高、石油活性強，氧氣通過低溫氧化而消耗掉，以免生產系統內存在氧氣而導致爆炸和產生嚴重的腐蝕。國內外研究及實踐證明，適合注空氣提高采收率技術的條件如下：油層埋藏越深，溫度越高，則實施條件越好。因為高壓能提高混相能力，高溫能提高氧的利用率。其中油藏溫度是實施該技術的主要條件，一般應在70℃以上。注空氣及派生的注空氣泡沫采油技術適用的油藏范圍較廣，主要用于注水開發效果差的低滲油藏及進入注水開發后期的各類油藏。地層最好有垂向變化和地層傾角，以利于重力驅油，起到雙驅作用。油藏原油的相對密度要小于0.9340。油藏巖石中最好含有粘土礦物和金屬，可以對氧化反應起到催化作用。

3.2 安全性分析

注空氣驅油技術中的安全問題是大家關注的一個焦點。從空氣壓縮機、地面管線、注氣井到油藏、生產井和采油設備，每個環節都要采取相應安全技術措施。實驗研究及理論計算結果表明，對大多數石油產物而言，氧含量安全限值為10%～11%;氧含量低于這個值，即使遇明火也不會發生爆炸。油田實際生產過程中，注入井和生產井井距一般為幾百米，由于注入氣體中的氧與油在長距離范圍內相接觸，并在油藏溫度下油與氧緩慢反應，故油與氧接觸時間為幾個月或更長。因此，隨著注采井距的加大，氣體中氧濃度將以連續方式逐漸降低，可以預測在高溫地層、低壓差注入時，空氣中的氧幾乎可以被完全消耗掉，產出井不會發生爆炸事故。

注空氣措施實施過程中，周圍油井套管氣中的氧氣監測是重要的安全控制點。隨著措施井次的增加，監測工作量在不斷加大，人力監測存在失誤和監測盲點，有可能導致爆炸、中毒等事故的發生，加之試驗面積大涉及的井站多。針對以上問題，研制配套了油井套管氣時時監測技術。該技術具有連續、時時監測，超標預警、通知，遠程數據查詢等功能。通過安全控制技術的提升消除安全隱患，并指導采油站合理利用自產氣，降低天然氣浪費和污染環境。

該監測技術主要由三部分組成：1、氣體監測裝置，由BS03Ⅱ點型氣體探測器、氣體干燥器、氣體減壓裝置、多余氣體處理裝置、數據分析裝置和數據傳輸裝置組成。2、通訊主機。3、數據接收、處理裝置。

工作方式是定時監測套管氣，將監測到的數據整理分析后傳輸至通訊主機，通過通訊主機將數據發送至手機或服務器主機。目前在現場運行狀況良好。

監測指標為：可監測氣體為O2、H2S、CO、CO2;精度為O2濃度±0.1%、 H2S分辨率0.1PPm;相應時間為10S;適應溫度為-35-50℃，為安全生產提供了重要指標。

3.3 效果情況分析

截止目前，累計實施空氣助排298井次，根據現場實施井次油品性質、所在區塊、吞吐周期、油層厚度、孔隙度、滲透率、含油飽和度等各項參數進行歸納總結，依據增產效果好、增產效果一般、無增產、降產進行分類，結合室內試驗結論，反推該項技術的技術適用性，使該項技術更加符合現場實際生產情況，提高措施有效率。

4 結論

通過分析空氣助排采油技術技術原理、增油機理，安全及現場應用效果，驗證了該項技術的技術適用性，證明了該項技術技術可行、安全可控、經濟有效，為該技術后續保持措施效果的同時提高措施有效率奠定了基礎。

參考文獻：

[1]裴智廣.空氣助排技術研究與應用[J].中國化工貿易，2015，7（32）：239.

[2]張曉旭.空氣助排技術在杜84東互層狀油藏中的應用[J].中國科技縱橫，2015，（15）：149.