空气助排采油技术适用性研究

李峻宇

摘 要：针对稠油吞吐中后期窜在的采出程度高，地层压力低，吞吐轮次高等矛盾，研发应用了了空气助排采油技术。本文简要介绍了空气助排采油技术的原理、增压助排机理，开展了实用性研究，为该技术后续保持措施效果的同时提高措施有效率奠定了基础。

关键词：空气助排;采油技术;适用性;稠油

前言

辽河油田以稠油开发为主，稠油产量占总产量的58.9%，而曙光油田作为辽河油田产量第一大厂，其中稠油年产量，占总产量的84.4%。近年来，随着区块开发时间的增长，地下亏空日益严重，高周期、低压力、低油气比矛盾日益吞吐，单独依靠加大注汽规模稳产难度大，虽然进行了开发方式转换，但蒸汽吞吐作为主力稠油开发方式的格局扔未改变，针对稠油吞吐中后期矛盾，研发应用了空气助排采油技术，现场应用获得了良好的经济、社会效益，同时未发生一起安全事故，为进一步保持措施效果，提高及措施有效率，进行了实用性研究。

1 空气助排采油技术

1.1 技术原理

空气助排技术是注蒸汽前向油井中注入一定量的催化氧化剂和空气，通过催化氧化作用生热同时生成表面活性剂降粘，消耗空气中的氧气，保留氮气补充地层能量。其中的氧气与原油发生反应，催化剂加速氧化反应速度，达到安全标准，剩余氮气及生成的烟道气补充地层能量，在催化氧化过程中稠油裂解轻质化，产生二氧化碳和热量，降低稠油粘度，生产表面活性物质，形成表面活性剂驱油，从而改善稠油吞吐效果。

2.1 增压助排机理：

蒸汽+空气吞吐模型平均压力明显高于蒸汽吞吐，增压效果随着吞吐轮次增加而增大。油井各项参数均有所提升。

2.2 其它增产辅助作用

（1） 生热辅助降粘作用：杜84稠油低温氧化反应热为45.0KJ/mol（O2）， 3MPa下1万方O2低温氧化反应的放热量当于73.0吨234℃、干度0.5蒸汽。

（2）辅助溶解降粘作用：反应后产生的烟气可使杜84超稠油粘度降低10%～15%，具有溶解降粘作用。

（3）调整吸汽剖面作用：空气进入低压层，提高低压层注汽启动压力，调整吸汽剖面。

（4）重力分异作用：空气进入倾斜油藏上倾斜部位，置换其中剩余油。

（5）提高热效率作用：注空气后形成高压区体积是单独注蒸汽3倍，增压效果明显。

3 技术适用性分析

3.1注空气技术适用条件分析

注空气，最重要的条件是油藏温度必须足够高、石油活性强，氧气通过低温氧化而消耗掉，以免生产系统内存在氧气而导致爆炸和产生严重的腐蚀。国内外研究及实践证明，适合注空气提高采收率技术的条件如下：油层埋藏越深，温度越高，则实施条件越好。因为高压能提高混相能力，高温能提高氧的利用率。其中油藏温度是实施该技术的主要条件，一般应在70℃以上。注空气及派生的注空气泡沫采油技术适用的油藏范围较广，主要用于注水开发效果差的低渗油藏及进入注水开发后期的各类油藏。地层最好有垂向变化和地层傾角，以利于重力驱油，起到双驱作用。油藏原油的相对密度要小于0.9340。油藏岩石中最好含有粘土矿物和金属，可以对氧化反应起到催化作用。

3.2 安全性分析

注空气驱油技术中的安全问题是大家关注的一个焦点。从空气压缩机、地面管线、注气井到油藏、生产井和采油设备，每个环节都要采取相应安全技术措施。实验研究及理论计算结果表明，对大多数石油产物而言，氧含量安全限值为10%～11%;氧含量低于这个值，即使遇明火也不会发生爆炸。油田实际生产过程中，注入井和生产井井距一般为几百米，由于注入气体中的氧与油在长距离范围内相接触，并在油藏温度下油与氧缓慢反应，故油与氧接触时间为几个月或更长。因此，随着注采井距的加大，气体中氧浓度将以连续方式逐渐降低，可以预测在高温地层、低压差注入时，空气中的氧几乎可以被完全消耗掉，产出井不会发生爆炸事故。

注空气措施实施过程中，周围油井套管气中的氧气监测是重要的安全控制点。随着措施井次的增加，监测工作量在不断加大，人力监测存在失误和监测盲点，有可能导致爆炸、中毒等事故的发生，加之试验面积大涉及的井站多。针对以上问题，研制配套了油井套管气时时监测技术。该技术具有连续、时时监测，超标预警、通知，远程数据查询等功能。通过安全控制技术的提升消除安全隐患，并指导采油站合理利用自产气，降低天然气浪费和污染环境。

该监测技术主要由三部分组成：1、气体监测装置，由BS03Ⅱ点型气体探测器、气体干燥器、气体减压装置、多余气体处理装置、数据分析装置和数据传输装置组成。2、通讯主机。3、数据接收、处理装置。

工作方式是定时监测套管气，将监测到的数据整理分析后传输至通讯主机，通过通讯主机将数据发送至手机或服务器主机。目前在现场运行状况良好。

监测指标为：可监测气体为O2、H2S、CO、CO2;精度为O2浓度±0.1%、 H2S分辨率0.1PPm;相应时间为10S;适应温度为-35-50℃，为安全生产提供了重要指标。

3.3 效果情况分析

截止目前，累计实施空气助排298井次，根据现场实施井次油品性质、所在区块、吞吐周期、油层厚度、孔隙度、渗透率、含油饱和度等各项参数进行归纳总结，依据增产效果好、增产效果一般、无增产、降产进行分类，结合室内试验结论，反推该项技术的技术适用性，使该项技术更加符合现场实际生产情况，提高措施有效率。

4 结论

通过分析空气助排采油技术技术原理、增油机理，安全及现场应用效果，验证了该项技术的技术适用性，证明了该项技术技术可行、安全可控、经济有效，为该技术后续保持措施效果的同时提高措施有效率奠定了基础。

参考文献：

[1]裴智广.空气助排技术研究与应用[J].中国化工贸易，2015，7（32）：239.

[2]张晓旭.空气助排技术在杜84东互层状油藏中的应用[J].中国科技纵横，2015，（15）：149.