火烧油层技术

火烧油层技术成功因素探讨【摘要】火烧油层是一种非常重要的采油技术，其具有众多的驱油机理联合作用，可以比现在的任何一种采油方法获得更高的采收率。

在火烧油层过程中，我们需要尽可能的促使地下反应以裂键反应为主。

同时，做好对火烧油层目的油藏的筛选、井网部署、井型选择、点火方式优选、注气量设计、尾气监测、注采井调控等工作，也是火烧油层区块顺利实施开发的根本保证。

【关键词】火烧油层开发机理室内实验成功因素点火方式火烧油层是一种非常重要的采油技术，国内外又将其分为“就地火烧”（InSitu Combusion，ISC）、“火驱”（Fire Flooding）、“注空气”（Air Injection，AI）及“高压注空气（High Pressure Air Injection，HPAI）”，它利用油层本身的部分燃烧裂化产物作为燃料，利用外加的氧气源和人为的加热点火手段把油层点燃，并维持不断的燃烧，燃烧生热使温度达到1000℃，从而实现复杂的多种驱动作用[1]。

1 火烧油层技术成功机理分析火烧油层的主要驱油原理为：点燃油层后，不断向注气井注入空气，会形成一个慢慢向前移动的燃烧前缘及一个有一定大小的燃烧区。

燃烧区的温度会随时间不断增高。

有最高温度的燃烧区可视为移动的热源；在燃烧区前缘的前方。

原油在高温热作用下，不断发生各种高分子有机化合物的复杂化学反应，如蒸馏，热裂解，低温氧化和高温氧化反应，其产物也是复杂的，除液相产物外，还有燃烧的烟气（一氧化碳，二氧化碳，天然气等）；热水，热气都能把热量携带或者传递给前方的油层，从而形成热降粘，热膨胀，蒸馏汽化，油相混合驱，气驱，高温改变相对渗透率等等一系列复杂的驱油作用[2]。

在这些化学反应中，氧气参与的主要只有以下两个反应：（1）Oil+O2→CxHyOz→Co ke（加氧反应，即低温氧化反应）该反应过程中原油会不断变稠，如果时间充足，就会在地下形成焦炭、沥青质。

（2）Oil+O2→CO2+CO+H2O（裂键反应，即高温氧化反应）该反应主要为重质组分的地下原油与氧气反应，消耗重质组分，形成CO2、CO和H2O这么一个过程。

火烧油层机理及研究成果一、火烧油层技术1.1火烧油层定义1.1.1 开采机理火烧油层又称火驱或层内燃烧法，即在一口或数口注气井（又称火井）中点燃油层后，通过不断向油层注入适量氧化剂（空气或富氧气体）助燃，形成径向移动的燃烧前缘（又称火线）。

火线前方的原油受热降粘、蒸馏，蒸馏后的轻质油、汽与燃烧烟气被驱向前方，留下未被蒸馏的重质组分在高温下产生裂化、分解，最后剩下的裂解产物（本文也称其为副产物）—焦炭作为火烧油层的燃料，维持油层继续向前燃烧；在高温下，油层水（包括束缚水）、注入水及燃烧生成水，变成蒸汽，携带大量的热量传递给前方油层，并再次洗刷油层原油。

这样便在地下油层内形成一个多种驱动机制并存的复杂过程，各种机制共同作用，最终把原油驱向生产井。

根据油层温度和含油饱和度分布，将油层划分为六个不同区带，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。

物理化学反应主要集中在蒸汽区（热蒸馏），结焦区（高温热裂解），燃烧区（高温氧化）。

根据火烧油层反应温度的不同，火烧油层过程可以分为低温氧化和高温氧化反应过程。

一般情况下，油田在实施火烧油层时必须连续监测分析产出气，以确保火驱处于热裂解（高温氧化）燃烧状态1.1.2 火烧油层技术分类火驱技术按注入空气方向和燃烧前缘的移动方向可以分正向燃烧和反向燃烧，前者注入空气与燃烧前缘移动方向相同，故称为正向燃烧；后者空气流动方向和燃烧前缘移动方向恰好相反，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干式正向燃烧和湿式正向燃烧。

在直井网火驱的基础上，将重力泄油理论与传统的火驱技术结合开发出了利用水平井进行火驱的技术( COSH) 和垂直井或者水平注入井与水平生产井结合的“脚尖到脚跟”的火驱技术( THAI) 。

将水平井技术应用于火驱采油，扩大了火驱技术的应用范围，既没有原油黏度的限制，又可以有效减缓火驱气窜速度，降低了操控难度和风险。

火烧油层定义：火烧油层是一种用电的、化学的等方法使油层温度达到原油燃点，并向油层注入空气或氧气使油层原油持续燃烧的采油方法。

火烧油藏有向前燃烧、反向燃烧和湿式燃烧三种基本方式。

向前燃烧是常用的方法，该法驱动的流体必须通过油藏的低温区流向生产井，对特稠原油，可能形成流体阻塞。

反向燃烧可以克服阻塞问题，但其耗风量大，约为向前燃烧法的2倍。

湿式燃烧是新发展的一种方法，使得其耗风量约为向前燃烧法的三分之一。

优点：(1)是一种有效的提高采收率技术。

用这种方法开采高粘度稠油或沥青砂。

可以把重质原油开采出来，并通过燃烧部分地裂解重质油分，采出轻质油分。

这种方法的采收率很高，可达80%以上。

因此火烧油层的方法更适用于深井。

(2)是把随石油采出来的天然气等可燃气体，在还未达到爆炸浓度之前烧掉。

缺点：实施工艺难度大，不易控制地下燃烧，同时高压注入大量空气的成本又十分昂贵。

其原理是通过燃烧少量的地层原油产生热量和压力，从而降低地层原油的黏度。

基本特点火烧油层方法分为三类：正向燃烧、反向燃烧和联合热驱。

正向燃烧注入的是空气或氧气，在空气注入井的附近将油层点燃，燃烧前缘由注入井向外传播，连续注入的空气驱动着燃烧带穿过油层达到附近的生产井，其优点是作为燃烧的是原油中无价值的焦油（焦炭）。

缺点是采出原油必须经过低温地区，可能形成原油堵塞，高黏油尤其明显，且热能利用率低。

反向燃烧法克服了这两个缺点，在开始时与正向燃烧相同，但从点火井向外燃烧一段距离之后，即转为向邻近井注空气，驱动着原油向原来的点火井推进，而燃烧前缘却从点火井向邻近井移动，与原油运动的方向恰好相反。

反向燃烧主要用于开采特稠油，但此法需要大量的氧气，而且燃烧的是相对较轻的原油馏分，而不是正向燃烧中的重质组分。

联合热驱将火驱与水驱结合，水的热容和汽化潜热较高，能有效利用燃烧前缘后面储存的大量热量，消耗较少的燃料驱动高粘原油，此外，水的来源广泛、成本低。

但火烧油层的油井事故较多 (这与高温和腐蚀性有关)，有一定的风险，技术也较复杂。

火烧油层开采技术摘要：我国的稠油开采工作以热力采油法为主，开发方式极为单一，开发效果不容乐观。

为了能够大大提高油田的产量，我们在对火烧油层适应性研究的基础上，进行了一系列创新.提出了以直井-水平井组合、水平井-水平井组合重力泄油原理为基础的火烧油层新开采技术。

本文将在对点火、温度、腐蚀等影响因素进行研究的条件下，结合火烧油层技术的发展趋势，找到最理想的完井技术，这不仅达到了提高火驱开发效率的目的，而且还为火烧油层技术的现场实施提供了一定的参考依据。

关键词：水平井火烧油层开采技术一、引言火烧油层是一种将油层本身的部分燃烧裂化产物作为燃料，通过外加的氧气源和人为的加热点火手段把油层点燃，在维持不断燃烧的情况下使温度达到1000℃，然后通过高温实现多种驱动作用的一种油层开采技术。

火烧油层开采和注蒸汽采油的原理是一样的，都是通过加热来降低原油粘度，从而提高其流动性来提高采收率。

以下我们来分析一下火烧油层法有以下特点：（1）利用空气来保持油层高压力，因而开采面积范围相对较高（2）集蒸汽驱、热水驱的作用于一身（3），由于在原油高温氧化反应的过程中会产生二氧化碳，所以其拥有二氧化碳驱的性质。

（4）由于热源的不稳定性，所以火驱效果更灵活。

二、影响因素首先，我们要做好油层点火工作，确定好点火方式，加以人工管理。

在火烧油层点火的实施过程中，我们要综合前辈经验，针对不同油层的不同性质，来选择适合的添加剂提高点火的效率，减少点火时间。

同时要将多种点火方式结合，制定出最佳点火方案，从而实现我们成功点火的目的。

油层燃烧，温度一般可达到1000℃，而高温则会降低稠油粘度，稠油得到分解，产生复合驱动作用。

同时高温也会给周围事物带来巨大的影响，如：损坏、熔化井下工具，从而导致工程实施受到严重阻碍。

所以，我们要选取能够适合如此温度的材料，并提高相应的完井技术。

在原油火烧油层实施过程中，原油燃烧生成的CO2、SO2与空气结合，会引起管材严重腐蚀。

火烧油层采油技术综合论述作者：赵迪来源：《科学与财富》2020年第02期摘要：本文结合实际，对火烧油层采油技术综合实践要点进行分析。

首先阐述了火烧油层采油技术基础条件，其次在论述火烧油层采油技术的化学机理的同时，对它的应用领域进行分析，希望论述后，可以给相关工作人员提供一点帮助。

关键词：火烧油层;采油技术;综合论述0前言火烧油层通常也被叫做是“火驱”，该技术主要是将助燃性气体直接注入到油层中并且点燃，可以有效的降低原油黏度，达到提升开采的效率。

因为原油内存在着一部分的蒸馏成分，并且蒸馏物质会伴随着烟气进行转移，对于不能发生蒸馏作用的重物质会在高温的持续作用之下发生裂化、分解反应。

高温的持续影响之下，油层中的水因为热量影响而逐步演化成为蒸汽，热量会逐步的传输，然后可以进行油量的冲刷作用。

最后对于一些不能分解的副产物能够在火烧层的作用之下在内部燃烧，可以达到驱动性的要求。

1 火烧油层采油技术基础深井稠油开采实施环节，选择合适的火烧油层开采技术，能够使得开采效率达到85%以上。

从目前的实际情况分析，火烧油层方式具体包含如下三种：反向燃烧、正向燃烧、联合热驱等，其中反向燃烧主要是充分的利用油井中的燃烧层，在初期开采阶段，工程人员向油井开采层内注入一定量的助燃气体，经过了燃烧处理只有，再利用周边油井向内部注入一定量的气体，这些可燃气体在注入到油层之后，首先开始反向燃烧，就能够使得内部的原油材质粘稠度下降，逐步在井口位置上聚集。

这种处理方式可以应用到稠油油藏中的开采要求。

相反，正向燃烧方式需要直接给油井中注入一定量的可燃气体，然后点燃该气体，从而可以使得生产油井内的低势区逐步向井口位置上聚集。

2 火烧油层采油技术的化学机理火烧油层采油方式中，需要应用水动力学、热力学、传热学等基本原则，同时还要考虑到大量的物理与化学反应，同时还可以应用到油藏多空介质内的化学反应，该化学反应中的性质、速度以及所存在的热效应都会直接影响火烧油层的应用效果，所以需要提起足够的重视。

火烧油层技术的发展和应用1 火烧油层技术简介1.1火烧油层技术最早在1917年美国的J.O.李威斯就提出了采用热采和注溶剂的方法来驱动地层中的原油，从而提高采收率的定义。

在1923年霍华德（Howard）正式提出了火烧油层（火驱）方法的专利。

火烧油层又称为地下燃烧或层内燃烧,亦称火驱开采法。

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为助燃剂，采取自燃和人工点火等方法使油层温度达到原油燃点，并连续注入助燃剂，使油层原油持续燃烧，燃烧反应产生大量的热，加热油层，使得油层温度上升至600～700℃，重质组分高温下裂解，注入的气体、重油裂解生成的轻质油、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。

1.2 火烧油层技术原理火驱的燃料通常认为是热裂解反应过程中沉淀在矿物基质上的类焦炭，主要机理是高温裂解、气体驱动和加热降黏。

可简述为在一定的井网条件下,通过注汽井(又称火井)点燃油层后,向油层连续注入空气(或富氧)助燃,形成移动燃烧带(又称火线)。

火线前方原油受热降粘、蒸馏,蒸馏后的轻质油、蒸汽及燃烧所产生等烟气在热力作用下向生产井运动,未被蒸馏的重质成分在高温条件下产生裂CO2化、分解作用,最终成为焦炭,成为维持油层继续向前燃烧的燃料;高温作用下,油层束缚水、蒸汽吞吐冷凝水及燃烧生成的水成为水蒸汽,携带大量热量向前运动,再次驱替原油,形成一个多种驱动的复杂过程,将原油驱向生产井(图1)。

1.3 火烧油层的分类火驱技术按注入空气方向和燃烧前缘的移动方向可以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恰好相反，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。

在直井网火驱的基础上，将重力泄油理论与传统的火驱技术结合开发出了利用水平井进行火驱的技术( COSH) 和垂直井或者水平注入井与水平生产井结合的“脚尖到脚跟”的火驱技术( THAI) 。