一种可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法.pdf

本发明提供了一种可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法。该方法包括：部署注气井、生产井以及监测井，注气井和生产井的平面距离为100-300米；点燃生产井井底的油层；向油层中连续注入含氧气体；实时监测注气井与燃烧前缘间油层的温度变化；生产井连续采油。本发明提供的可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法，可有效的控制因注入井到燃烧前缘氧化反应升温耗氧、燃烧前缘氧气浓度过低导致的燃烧熄灭，注入井附近氧化反应热积累过高而自发燃烧等一系列问题的发生。

1.  一种可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：部署注气井、生产井及监测井组成注采井网，其中，所述注气井与生产 井在相同的油层内射孔且生产井和注气井的平面距离为100-300米；监测井位于注气 井与生产井之间；
步骤二：点燃生产井井底的油层；
步骤三：通过注气井向油层中连续注入含氧气体；
步骤四：实时监测注气井与燃烧前缘间油层的温度变化：
当注气井与燃烧前缘间油层的温度变化为升温30-100℃时，向注气井中连续注入 氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物及含氧气体；
当注气井与燃烧前缘间油层的温度变化为升温超过100℃时，向注气井中交替注 入氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物及富氧气体；
当注气井与燃烧前缘间油层的温度变化为升温小于30℃时，停止向注气井中注 入氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物，连续注入含氧气体；
其中，所述氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物中氧化反应抑制剂在高比热流 体中的浓度为100-1000PPM；
步骤五：生产井连续采油。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述点燃生产井的方式包括天然气点火、 电点火、蒸汽预热点火、蒸汽催化点火或自燃点火。

3.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述含氧气体包括空气、氧气和氧气质 量浓度大于15％的气体中的一种或几种的组合。

4.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化反应抑制剂包括酚类化合物、 胺类化合物或硫化物；优选地，所述氧化反应抑制剂包括对苯二酚、邻苯二酚、对氨 基苯酚、乙醇胺、甲基胺、糖胺或硫脲。

5.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述高比热流体包括水或氨水；优选地， 所述氨水中氨的质量含量为10％-50％。

6.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述富氧气体选自氧气质量浓度大于50％ 的气体及其组合物。

7.  根据权利要求1所述的方法，其中，当连续注入氧化反应抑制剂和高比热流 体的组合物及含氧气体时，氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物与含氧气体的质量 比为1:1-1:10；所述氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物的注入速度为1-5吨/天； 所述含氧气体的注入速度为1-5吨/天。

8.  根据权利要求1所述的方法，其中，当交替注入氧化反应抑制剂和高比热流 体的组合物及富氧气体时，每个氧化反应抑制剂与高比热流体的组合物段塞为10-50 吨，每个含氧气体段塞为100-1000吨；
所述氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物的注入速度为5-50吨/天，所述富氧 气体的注入速度为10-50吨/天。

9.  根据权利要求1所述的方法，其中，当停止向注气井中注入氧化反应抑制剂 和高比热流体的组合物，连续注入含氧气体时，含氧气体的注入速度为20-50吨/天。

10.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述监测的方式为利用监测井结合数值 模拟历史拟合进行监测。

一种可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法
技术领域
本发明涉及一种火烧油层开采稠油油藏的方法，特别涉及一种可控的反向火烧油 层开采特稠油及超稠油油藏的方法，属于石油开采技术领域。
背景技术
火驱技术按注入空气方向和燃烧前缘的移动方向可分为正向燃烧和反向燃烧，前 者注入空气与燃烧前缘的移动方向相同，故称为正向燃烧；后者空气流动方向和燃烧 前缘的移动方向相反，故称为逆向燃烧或反向燃烧；正向燃烧按注入空气中掺水与否 又分为干式正向燃烧和湿式正向燃烧。
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、燃烧带、 结焦带、蒸发(裂解、蒸馏)区、轻质油带、富油带和未受影响区等几个区带。
湿式正向燃烧就是在正向燃烧的基础上，在注气过程中添加一定量的水，以扩大 驱油效率和降低空气油比。
干式正向燃烧与湿式正向燃烧均为高温裂解与加热的原油通过冷油区进入生产 井，因此需要的油层阻力不能太大，否则燃烧前缘的驱动力将不足以将热油驱入生产 井。
上述两种方法仅适用于原油粘度较低的稀油油藏和原油粘度中等的普通稠油油 藏的开采。若在特稠油及超稠油油藏采用正向燃烧的方式开采，由于该类油藏原油粘 度过大，燃烧前缘与生产井之间的油层流动阻力过大，造成燃烧带产生的高温难以推 动热油从燃烧前缘进入生产井，从而导致大量的热油在燃烧前缘被烧掉，造成巨大的 储量损失。
反向燃烧前缘移动方向与空气的流动方向相反。燃烧从生产井开始，燃烧前缘由 生产井向注入井方向移动，被驱替的原油必须经过正在燃烧的燃烧带和灼热的已燃 区。反向燃烧是利用分馏和蒸汽传递热量的作用来开采完全不能流动的原油，主要用 于正向燃烧不能有效开发的油藏，如特、超稠油油藏的开采。
同时，反向燃烧过程中，注入氧气从注入井向燃烧前缘移动，移动过程中，氧气 对原油产生缓慢的氧化反应并生热，随着生热的不断积累，油层温度不断升高，氧化 反应速度也不断加快，耗氧速度随之不断加快，从而导致到达燃烧前缘的氧气浓度越 来越低，当达到极限氧气浓度以下时，燃烧将会熄灭。此外，由于注入井近井地带氧 气浓度最高，氧化反应速度最快，生热速度也最快，因此近井地带升温速度迅速，当 达到油层着火点时，注入井近井地带的原油将会自发燃烧，从而产生不必要的燃烧带， 且会存在燃烧从反向燃烧变为正向燃烧的风险。
综上所述，提供一种有效的方法实现特稠油油藏和超稠油油藏的反向燃烧的有效 控制成为了一种需要。
发明内容
为了解决上述需求，本发明的目的在于提供一种可控的反向火烧油层开采特稠油 及超稠油油藏的方法，该方法可有效的控制因注入井到燃烧前缘氧化反应升温耗氧、 燃烧前缘氧气浓度过低导致燃烧熄灭，注入井附近氧化反应热积累过高而自发燃烧等 一系列问题的发生。
为了达到上述目的，本发明提供了一种可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法， 该方法包括以下步骤：
步骤一：部署注气井、生产井以及监测井组成注采井网，其中，所述注气井与生 产井在相同的油层内射孔且生产井和注气井的平面距离为100-300米；所述监测井位 于注气井与生产井之间；
步骤二：点燃生产井井底的油层；
步骤三：通过注气井向油层中连续注入含氧气体，以维持燃烧的持续进行；
步骤四：实时监测注气井与燃烧前缘间油层的温度变化；
当注气井与燃烧前缘间油层的温度变化为升温30-100℃时，向注气井中连续注入 氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物及含氧气体；
当注气井与燃烧前缘间油层的温度变化为升温超过100℃时，向注气井中交替注 入氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物及富氧气体；
当注气井与燃烧前缘间油层的温度变化为升温小于30℃时，停止向注气井中注 入氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物，连续注入含氧气体；
其中，所述氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物中氧化反应抑制剂在高比热流 体中的浓度为100-1000PPM；
步骤五：生产井连续采油。
根据本发明的具体实施方式，部署至少一口注气井、至少一口生产井以及至少一 口位于注气井与生产井间的监测井组成注采井网。
根据本发明的具体实施方式，优选地，监测井位于注气井与生产井连线的中间位 置。
根据本发明的具体实施方式，优选地，点燃生产井井底附近的油层。
本发明提供的可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法中，优选地，采用的点燃生 产井的方式包括天然气点火、电点火、蒸汽预热点火、蒸汽催化点火或自燃点火；具 体的点火方式按照本领域常规方式进行操作即可。
本发明提供的可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法中，优选地，采用的含氧气 体包括空气、氧气和氧气质量浓度大于15％的气体中的一种或几种的组合。
本发明提供的可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法中，优选地，采用的氧化反 应抑制剂包括酚类化合物、胺类化合物或硫化物；更优选地，采用的氧化反应抑制剂 包括对苯二酚、邻苯二酚、对氨基苯酚、乙醇胺、甲基胺、糖胺或硫脲。
本发明提供的可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法中，优选地，采用的高比热 流体包括水或氨水；更优选地，采用的氨水中氨的质量含量为10％-50％。
本发明提供的可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法中，优选地，采用的富氧气 体选自氧气质量浓度大于50％的气体及其组合物。
本发明提供的可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法中，优选地，当连续注入氧 化反应抑制剂和高比热流体的组合物及含氧气体时，氧化反应抑制剂和高比热流体的 组合物与含氧气体的质量比为1:1-1:10；氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物的注 入速度为1-5吨/天；含氧气体的注入速度为1-5吨/天。
本发明提供的可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法中，优选地，当交替注入氧 化反应抑制剂和高比热流体的组合物及富氧气体时，每个氧化反应抑制剂与高比热流 体的组合物段塞为10-50吨，每个含氧气体段塞为100-1000吨；
氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物的注入速度为5-50吨/天，富氧气体的注 入速度为10-50吨/天。
本发明提供的可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法中，优选地，当停止向注气 井中注入氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物，连续注入含氧气体时，含氧气体的 注入速度为20-50吨/天。
本发明提供的可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法中，优选地，所述监测的方 式为利用监测井结合数值模拟历史拟合进行监测。其中，监测井的监测方法与数值模 拟历史拟合方法采用本行业内通用的方式进行即可。
本发明的提供的方法适用于采用反向火烧油层开发的各类特稠油及超稠油油藏。 本发明的可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法与现有的常规火烧油层技术相比较， 具有如下优点：
本发明的方法采用向注气井中注入氧化反应抑制剂，来有效抑制反向燃烧过程 中，注入氧气从注气井到燃烧前缘之间与油层原油之间的氧化反应与生热，使油层温 度始终处于低温水平，限制氧化反应速度与耗氧速度，从而确保到达燃烧前缘的含氧 气体中的氧气浓度，确保燃烧的持续进行；
本发明的方法中采用的氧化反应抑制剂均为水溶性的氧化反应抑制剂，如乙醇胺 具有较高的比热容，可大量吸热并分散热量，抑制油层升温；甲基胺为气态、挥发性 强的氧化反应抑制剂，以蒸汽形态进入油层，可在更大的油层范围内抑制氧化反应；
本发明的方法中采用的氧化反应抑制剂均在高温下可迅速分解，对燃烧前缘的正 常燃烧无抑制作用，在氧化反应抑制剂从注气井附近低温区向燃烧前缘的高温区移动 过程中，在高温条件下发生迅速分解，因此不会影响到燃烧前缘氧气与原油的高温氧 化反应，即高温燃烧；
本发明的方法中采用的高比热流体为水或氨水，在含氧气体连续注入过程中，水 或氨水能高度分散在含氧气体中，大量吸收油层热量，快速降低油层温度，从而降低 氧化反应速度；
本发明的方法在实施过程中，根据不同的升温区间，采取不同的注入策略，当升 温为30-100℃时，向注气井连续注入氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物及含氧气 体，此时升温不严重，氧化反应速度适中，注入较小量的氧化反应抑制剂与高比热流 体即能有效控制油层升温；当升温超过100℃时，表明油层氧化反应已经非常严重， 此时向注气井交替注入氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物及富氧气体，一个氧化 反应抑制剂和高比热流体的组合物段赛进入油层后，可快速的抑制油层氧化反应，此 后注入富氧气体段塞，有利于氧气快速到达燃烧前缘，维持继续燃烧；当该区域油层 升温小于30℃时，表明升温量很小，可忽略不计，此时停注氧化反应抑制剂和高比 热流体的组合物，改为连续注入含氧气体，可大大减少成本；
采用本发明的方法，可以有效避免特、超稠油油藏在反向火烧油层过程中，存在 的注气井到燃烧前缘氧化反应升温耗氧、燃烧前缘氧气浓度过低导致燃烧熄灭、注气 井附近氧化反应热积累过高而自发燃烧等一系列问题，确保特、超稠油油藏反向火烧 油层取得成功。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技 术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种可控反向火烧油层开采稠油油藏的方法，在地面50℃的条 件下，该稠油油藏的脱气原油粘度为40000厘泊，为特稠油油藏，该方法具体包括以 下步骤：
步骤一：部署一口注气井、4口生产井及4口位于注气井与生产井间的监测井组 成五点面积注采井网；
其中，注气井与生产井在相同的油层内射孔，且生产井和注气井的平面距离为 130米，监测井位于注气井与生产井连线的中间位置；
步骤二：利用天然气点火方式点燃生产井井底附近的油层；
步骤三：通过注气井以20吨/天的注入速度向油层中连续注入空气，以维持燃烧 的持续进行；
步骤四：利用监测井与数值模拟历史拟合结合方法，实时监测注气井与燃烧前缘 间油层的温度变化：
当该区域油层的温度升高了30℃时，向注气井中连续注入氧化反应抑制剂在高 比热流体中的浓度为100PPM的氧化反应抑制剂(对苯二酚)和高比热流体(水)的 组合物及空气；氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物与空气的质量比为1:1；氧化 反应抑制剂和高比热流体的组合物的注入速度为1吨/天，空气的注入速度为1吨/天；
当该区域油层的温度变化为升温了100℃时，向注气井中交替注入氧化反应抑制 剂在高比热流体中的浓度为100PPM的氧化反应抑制剂(对苯二酚)和高比热流体 (水)的组合物段塞及富氧气体段塞；
每个氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物段塞为10吨，每个富氧气体的段塞 为100吨；
氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物的注入速度为5吨/天，富氧气体的注入 速度为10吨/天；
富氧气体为氧气质量浓度为60％的空气；
当该区域油层的温度变化为升温幅度降低到20℃时，停注氧化反应抑制剂和高 比热流体的组合物，连续注入空气，空气的注入速度为20吨/天；
步骤五：生产井连续采油。
本实施例采用上述步骤与操作参数，成功实施了上述特稠油油藏的反向火烧油层 开发。在开发过程中，有效避免了注气井到燃烧前缘氧化反应升温耗氧、燃烧前缘氧 气浓度过低导致燃烧熄灭、注气井附近氧化反应热积累过高而自发燃烧等一系列问 题。
实施例2
本实施例提供了一种可控火烧油层开采稠油油藏的方法，在地面50℃条件下， 该稠油油藏的脱气原油粘度为200000厘泊，为超稠油油藏，该方法具体包括以下步 骤：
步骤一：部署一口注气井、4口生产井及4口位于注气井与生产井之间的监测井 组成五点面积注采井网；
其中，注入井与生产井在相同的油层内射孔，且生产井和注气井的平面距离为 100米，监测井位于注气井与生产井连线的中间位置；
步骤二：利用电点火工艺点燃生产井井底附近油层；
步骤三：通过注气井以50吨/天的注入速度向油层中连续注入氧气浓度为30％的 富氧空气，以维持燃烧的持续进行；
步骤四：利用监测井与数值模拟历史拟合结合方法，实时监测注入井与燃烧前缘 之间油层的温度变化：
当该区域油层的温度升高了90℃时，向注气井连续注入氧化反应抑制剂在高比 热流体中的浓度为1000PPM的氧化反应抑制剂(乙醇胺)和高比热流体(氨水，氨 水中氨的质量浓度为10％)的组合物及空气；氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物 与空气的质量比为1:10；氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物的注入速度为5吨/ 天，空气的注入速度为5吨/天；
当该区域油层的温度变化为升温了120℃时，向注气井中交替注入氧化反应抑制 剂在高比热流体中的浓度为1000PPM的氧化反应抑制剂(乙醇胺)和高比热流体(氨 水，氨水中氨的质量浓度为10％)的组合物段塞及富氧气体段塞；
每个氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物段塞为50吨，每个富氧气体段塞为 1000吨；
氧化反应抑制剂和高比热流体的组合物的注入速度为50吨/天，富氧气体的注入 速度为50吨/天；
富氧气体为氧气质量浓度为70％的空气；
当该区域油层的温度变化为升温幅度降低到15℃时，停注氧化反应抑制剂和高 比热流体的组合物，连续注入空气，空气的注入速度为50吨/天；
步骤五：生产井连续采油。
本实施例采用上述步骤与操作参数，成功实施了上述超稠油油藏的反向火烧油层 开发。在开发过程中，有效避免了注气井到燃烧前缘氧化反应升温耗氧、燃烧前缘氧 气浓度过低导致燃烧熄灭、注气井附近氧化反应热积累过高而自发燃烧等一系列问 题。