复合热载体发生器在海上稠油探井测试中的应用研究.docVIP

复合热载体发生器在海上稠油探井测试中的 赵启彬1 杨子张兴华施洋高科超 （中海油）（中海油能源发展股份有限公司公司 天津塘沽 300452）（中海油 天津塘沽 300452）摘要：复合热载体发生器是利用燃烧学、流体力学、传热学、工程热力学的原理及其工程技术，产生高温、高压混合气并直接注入油层，用于热力开采石油的新技术、新设备。该设备可用电脑监控，可机械化自动运行，能替代或补充目前锅炉单注的传统工艺，也可单注热水。此外，，降低投入与运行成本。近年来，通过在海上油田稠油探井测试作业中成功应用，实践表明，该设备具有较高的使用价值，且取得了良好的应用效果。 关键词：稠油 0 前言 随着渤海油田勘探开发进程的加快，区域勘探开发程度日益提高，难度不断加大。稠油作为渤海原油储量中重要组成部分，其勘探开发问题已经迫在眉睫。热采技术作为稠油开采的方法之一，由于效果显著，其越来越被受重视。在海上油田稠油探井测试作业中，多元热流体吞吐技术作为稠油热采的核心技术，其所使用的复合热载体发生器便是起到了举足轻重的作用。该装置利用其产生的高温高压二氧化碳、氮气、水蒸气携带大量燃烧热量形成复合热载体，通过多元热流体吞吐技术的实施，成功的达到了稠油探井测试的目的，，为储量申报和ODP的编制夯实了坚定的基础。 1 工作原理 复合热载体发生器主要由气体发生器、高压空气、油、水供给系统、全自动电脑监控系统及机箱等组成。其主体设备为发生器，主要由燃烧室和混合室构成，它充分利用了火箭动力发生器的燃烧喷射机理，在高压燃烧室中以工业柴油（原油或天然气）为燃烧剂、高压空气为氧化剂，在高压条件下点火燃烧，形成高温气体，再喷入混合室与喷入的高压水掺混，通过热交换产生水蒸气、氮气和二氧化碳的混合气，在高温、高压下高速注入油层，以增加油层内压力和热能，降低原油粘度，提高驱油效率，进而增加油田采收率。该复合热载体发生器向油层注入高温、高压混合气，可对石油热采产生三大作用：热力、压力和其它物理化学作用。由该复合热载体发生器向油层输入高温、高压的混气体作为驱油介质，注入体积非常大波及范围广且具有弹性驱替作用强可较快提高地层压力同时输入气体温度高，特别是含有相当比例的不凝气体N2和CO2，可有效降低原油粘度，增加原油流动性能。 图 多元热流体在复合热载体发生中的形成示意图 图2 拖三型复合热载体发生器及流程示意图 该在具体应用过程中，可以根据不同油藏的变化情况，在注入气体中分别加入耐高温起泡剂、沥青胶质溶剂及其它化学制剂等，以增进采油效果。多元热流体采油技术与常规蒸汽吞吐热采技术比较，更有增产效果。由于不仅注入油层中的大量热能，能大幅度降低原油粘度，而且CO2及溶剂溶解于原油也提高了其流动性，产生的泡沫流能够控制气体窜流扩大加热带体积N2等非凝结气体不仅促使扩大扫油体积，而且在注热流体后，开井回采时，助排、解堵，提高回采水率这种综合增产效果必然优于常规注蒸汽技术。 图3 海上油田稠油探井测试常用的复合热载体发生器类型 2 设备特点及增油机理 2.1 设备特点 复合热载体发生器工作过程中，其压力（最高为亚临界压力）、温度、流量等多种参数可调，并可实现自动、手动控制方式自由切换，现场全过程自动控制及远程监控，工作稳定性能可靠，完全可以满足不同油藏注入工艺的各种需要。 2.2 增油机理 水蒸汽、氮气、二氧化碳、化学制剂等的综合增产作用，已被大量的各种组合现场试验所证实。如蒸汽+N2，蒸汽+N2+起泡剂，蒸汽+N2+化学溶剂，蒸汽+CO2等。表1 多元热流体主要成分作用解析 主要成分 作用解析 蒸汽或热水 蒸汽（或热水）通过运动和单纯的热传导传递热量，最大化提高油层温度，降低原油粘度，使原油流动性变好，进而得到一个更接近稠油油藏的真实产能。对稠油降粘作用、对近井地带有机质沉积具有降粘解堵作用。 氮气 （1）高压不凝气体——氮气可在井周围形成一较大区域，并具有弹性，能驱替残余油，有效驱动地层中的原油及冷凝油，使其迅速地返排出来；（2）氮气在含油层中与原油中蒸发出来的轻组分组成混相，在油气界面附近形成混合相带，从而降低原油的粘度；（3）氮气与地下水和其它物质作用，会产生一定数量的泡沫，有效地堵塞高渗透的通道，并作为热媒体使热能得到充分利用，从而提高油井排液量。 二氧化碳 （1）部分二氧化碳遇水可形成弱酸，可改善油层岩石的孔隙结构，与原油混相可以改变流体性质，同时二氧化碳能从岩石颗粒表面洗下油膜，改善毛细管渗吸作用和使油水移动而增加面积、体积的波及范围；（2）混合气在地层内的重力分异作用。由于气态的氮气、二氧化碳和储层内稠油的比重差，产生重力分异作用，加上经历多次蒸汽吞吐热采后，剩余油主要分布在油层顶部中、低渗透部位，通过这种重力分异作用就可以扩大气体的波及范围，使气体和热