1、毕 业 设 计（论 文）题 目院系名称：_专业名称：_学生姓名：_学 号：_指导教师：_完成日期 年 月 Error! No text of specified style in document.摘要本文首先对火驱采油技术的研究目的和意义进行了阐述，也就是一种提高采收率的手段，并且对国内外的火驱技术发展现状进行了归纳总结。其次本文对火烧驱油技术展开了详尽的介绍，从最简单的驱油机理开始，更介绍了不同种类的原油的驱油过程，最后也总结了火驱技术存在的问题。在下一章中，本文更加细致的解释了火驱技术的机理，其中发生的反应等等。最后针对我所研究的区块进行了火驱参数的优化设计工作。关键词：火烧油层，驱油机
2、理，参数计算与优化；Error! No text of specified style in document.AbstractFirstly, the purpose and significance of fire flood oil recovery techniques are described, which is a means to improve oil recovery, fire and flooding on the domestic technology development status were summarized. Secondly this paper, f
3、ire flooding technology launched a detailed description, from the most simple flooding mechanism to start, but describes the different types of crude oil displacement process, and finally summed up the problems of fire-drive technology. In the next chapter, this paper more detailed explanation of th
4、e mechanism of fire-drive technology, in which the reaction occurs, and so on. Finally, I conducted a study of fire flooding blocks to optimize the design parameters.Keywords: burning oil, oil displacement mechanism, parameter calculation and optimization;Error! No text of specified style in documen
5、t.Error! No text of specified style in document.目 录(黑体三号)Error! No text of specified style in document.第 1 章 绪论1.1 研究的目的和意义石油是我国重要的非再生战略能源，对我国的国家安全和国计民生具有非常特殊的意义。像我国这样的发展中国家，石油需求的缺口与石油的产量同时在增加。据权威部门的专家预测，到了 2020 年，我国的石油需求对外依存度很有可能达到国内需求量的 60%。综上所述，能源问题将是我国所面临的最大的问题之一。我们以辽河油田为例，其总共探明石油地质储量 22.75 亿吨，可
6、动用石油地质储量 18.62 亿吨（截止到 2007 年年底） 。标定采收率为 24.5%。开发方式以蒸汽吞吐，蒸汽驱，蒸汽辅助重力泄油(SAGD)这几个技术为主。标定采收率 24.7%。非热采动用储量为 11.85 亿吨。开发方式以水驱为主（9.91 亿吨的地质储量采用了这种方法） 。其标定水驱采收率 26.1%。天然能量开采标定采收率为 16.3%，仅仅有 1.94 亿吨的地质储量采用天然能量进行开发 我们根据上面所列数据并采用所述的开发方式，辽河油田在其已经动用的石油地质储量之中，仍然有 75%以上储量因为滞留在地下而无法开采。除此之外，现在的开发方式也已经暴露出了一定的问题，比如：蒸汽
7、吞吐随着轮次的增加，平面以及纵向的非均质性加剧，水侵，套坏，产量低，而且经济效益差；井间的剩余油并不会因为蒸汽吞吐而被动用起来。蒸汽驱和蒸汽辅助重力泄油试验虽然取得了一定的成功，但是这两项技术的油藏适应范围比较窄，并不能囊括一整个的稠油油藏范畴。注水开发的油藏已历经了 4 到 5 次的综合调整，在目前已经进入了“双高”递减期的开发阶段，这时油层水淹严重、剩余油的分布零散、其平均井距已经加密到了 100 到 200m、其调整的余地逐渐的变小、而挖潜难度日益加大。正因如此，我们急需解决开发方式转换的问题，以便进一步的改善开发效果，从而提高原油采收率。 火烧油层技术属于热力开采技术，是一个有效的提高
8、原油采收率的技术。室内实验已经证明火烧油层的驱油效率很高，可以使得已燃烧区残余油饱和度几乎为零。采收率达到 8590。在已经实施的现场火驱方案之中，采收率Error! No text of specified style in document.也能达 5080。火烧油层的应用范围比较广泛。适当条件下，可以应用于稠油油藏、又可以用于轻质油藏，还可以用于注入蒸汽或水驱后油藏开采残余油。正因如此，火烧油层技术是一种适应性强，而且能充分的利用石油地质资源的开采技术。跟据调查结果可得知：辽河油田为了解决开发方式的问题，比如采收率低，经济成本高，可采储量有限等问题，特别是目前优质的储层难以被发现，老区的
9、产量递减严重等等勘探开发形势下，加强对火烧油层技术的试验研究，努力的探索是否可以实现开发方式的接替，最大限度的挖掘地下的石油资源，从而实现辽河油田长期的稳定发展。 跟据火驱技术目前的筛选标准，辽河油田的稠油油藏适合火驱开发单元约有 23 个，其地质储量约为 3.57108吨。按最低采出程度为 20%计算，预计火驱技术开发可提高可采储量为 7.1107吨，有很好的应用前景。因为看到了这项技术的远大前景，辽河油田曾经在自己的几块油田展开了实验（其中有庙 5 块，杜 66 块，杜 48 块，高 3-6-18 块等区块） ，这之中的高 3-6-18 块增产效果明显，其他的区块一般。然而，因为辽河油田乃
10、至国内各个油田开展火烧油层技术采油研究起步的比较晚，而且该技术驱油机理48非常的复杂，驱油效果和地层条件，原油性质，注空气的通风强度，点火与燃烧温度等等因素有着密切的关系。至今仍然有许多基本的问题有待进一步的认识。此技术向着工业化推广应用还存在着大量的问题需要解决。正因如此，为了更好的完善和利用火烧油层技术，有机的结合国内油田实际情况进一步的开展火烧油层技术的基础研究与物理模拟实验研究显得尤为重要。1.2 国内外火烧油层采油技术研究现状1.2.1 矿场试验自从 1958 年起，我国先后在新疆，玉门，胜利，吉林和辽河等地的油田开展火烧油层的室内研究以及矿场试验，其中新疆油田和胜利油田的持续时间最
11、长。Error! No text of specified style in document.自从 1958 年新疆油田开始研制点火器以来，分别于 1960 年、1961 年成功的点燃了 14m 和 18m 的浅层。两次中间试验实现了浅层稠油油层点火计划。到了 1965 年新疆油田终于达到了点燃油层深度达 85 m 的油层的能力。在看到这些初步效果后，石油专家们决定把试验的规模扩大。在 1966 年新疆油田突破性的点燃了深达 414 m 的井组。1969 年新疆油田具备了拉成火线的能力。1971至 1973 年于新疆油田又开辟成功了 3 个面积井组矿场试验。2009 年，中石油总公司于新疆的
12、红浅 1 井区火驱试验成功点火，成功的开始了首个火驱技术重大开发试验。试验的油藏经历了多种不同的驱动方法（包括蒸汽吞吐和蒸汽驱） 。在火驱技术采用前处于废弃状态。2011 年，中国石油天然气股份有限公司通过国内首个超稠油水平井火驱技术重大先导试验新疆风城超稠油水平井火驱技术重力泄油先导试验方案审查。此方案于 2011 年年底进入矿场实施。试验的目的是研究超稠油油藏除蒸汽驱辅助重力泄油(SAUD)之外高效的开发方式。1.2.2 室内研究与技术攻关1958 至 1960 年，新疆油田进行了一系列室内常压以及低压的燃烧实验。分别于 1960 年和 1971 年成功的研制了汽油点火器和电热点火器。燃烧
13、釜实验装置，低压一维火驱物理模拟实验的实验装置与三维火驱物理模拟实验的实验装置在 1985 年前后由中国石油勘探开发研究院中的热力采油研究所先后的研制了出来。一维火驱物理模拟实验的装置也在 1995 年由胜利油田的采油工艺所研制了出来。能够通过室内的实验获取燃料沉积量，空气消耗量等火驱技术化学计量学参数。2000 年，国内引进加拿大的 CMU 公司 STARS 热采软件。使大规模的火烧油层技术油藏数值模拟研究成为了可能。2006 年，中国石油天然气集团有限公司开始筹建热采稠油开采重点实验室，依托重点实验室的建设，引进了 ARC 加速量热仪，TUA/ DSC 同步测量热仪等反应动力学参数的测试仪
14、器。并改造和研制一维与三维火驱技术物理模拟实验装置。使火烧油层技术室内实验手段实现系统化。2006 年，胜利油田的采油工艺研究院完成了我国第一组面积井网火驱技术三维物理模拟实验。2007 年，中国石油勘探开发研究院的热采所完成了我国第一组水平井火驱技术辅助重力Error! No text of specified style in document.泄油三维物理模拟实验。我国火驱技术室内实验装置与研究手段进一步接近了国际先进水平。2008 年国家油气重大科技专项设立火烧驱油与现场试验课题。由中国石油勘探开发研究院与新疆油田公司承担，与 2011 至 2015 年(“十二五”)期间该课题继续研究
15、。1.2.3 火驱机理的研究进展国外于 20 世纪 70 至 80 年代对火驱过程中燃料沉积量，燃烧模式和控制机理等进行大量的研究。系统的阐述火驱过程中低温氧化(LTO )，高温氧化(HTO)过程及其内在机理。我国从 20 世纪 80 年代开始，进行室内燃烧釜与燃烧管实验。研究火驱过程中一维温度场的分布。得到了燃料沉积量，空气消耗量，氧气利用率，驱油效率等等系列参数的测定方法。在 2011 年，通过中国石油勘探开发研究院的热采所主持、起草的第一个关于火驱的石油天然气行业的标准火烧油层基础参数测定方法获得了油气田开发专业标准委员会通过。对面积井网火驱过程中的储层区带特征的研究取得了重要进展。在室
16、内一维与三维物理模拟实验中，根据各自区带热力学特征，我们将火驱储层划分成己燃区，火墙，结焦带，油墙与剩余油区这 5 个区带。这种划分不仅仅有利于面积井网火驱机理的理解，也利于矿场试验过程中的跟踪监测和动态管理。其深化了稠油注蒸汽后的火驱机理的认识，指出了在注蒸汽后油藏火驱的过程中存在“干式注气、湿式燃烧”机理。为新疆的红浅火驱矿场试验的方案设计提供了理论依据。我国针对近些年来有些国外学者提出的“从脚趾到脚跟”水平井火驱(THAI)技术，我国也开展了相关的研究工作。在深入认识机理的基础之上，提出了平井火驱技术辅助重力泄油概念，并提出更加完善的井网模式。更通过室内三维物理模拟实验，指出其潜在油藏和
17、工程风险。1.3、火驱技术现状从国内外有关火驱的研究文献调研结果看，近几十年来，开展了大量的火驱研究工作，在研究方法、现场试验、工艺技术及工业化应用等方面均取得了一定的经验和成果，涵盖了火驱油藏工程设计( 物理模拟、数值模拟、油藏工Error! No text of specified style in document.程方法等) 、钻井工艺技术设计及采油工艺技术设计，目前已经形成了从室内物理模拟、数值模拟到现场点火、监测、后期调整等一系列配套技术。这些研究成果可归纳为室内研究、油藏工程、工艺技术、地面建设及环境保护等方面。( 1) 室内研究。包括火驱燃烧动力学研究、火驱物理模拟研究及数值模
18、拟研究等火驱原理及适应性研究。( 2) 油藏工程研究。火驱油藏工程设计、影响火驱的因素分析、火驱动态跟踪效果评价及改善火驱效果的方法，现场试验与推广干烧、湿烧工业化推广应用、THAI 技术先导试验、直井水平井组合重力火驱先导试验。( 3) 工艺技术研究。点火及加热器设计。( 4) 火驱监测技术。应用多种示踪剂监测火驱动态特征、应用地震技术监测火烧前缘、火驱后流体性质变化特征1.4 本文主要研究工作 根据前面综述可知，我国以及国外有关于火烧油层技术研究与实验因为多种原因跌宕起伏、发展缓慢。迄今有关的基础性研究工作仍然有很多方面存在欠缺、急需加强。正因如此，本文以实用性作为目的，重点进行了火烧油层技术的应用基础研究。更进一步的深入研究火烧油层的化学机理和其影响因素，从更深的层次上揭示了火驱技术的工作原理。开展了燃烧管模拟实验，阐释了火烧技术油层过程场特征，瞬时生产特征和累计产油特征等等复杂现象。更从理论上探讨了燃烧区域形状和油层内氧气分布的规律。也研究了火烧基础参数确定以及优化的问题，从而为火烧技术的油层采油工艺的优化设计提供了支持的新理论与新方法。盼望本文的研究成果可以对促进火烧技术油层的采油技术的进步提供重要的理论意义与实用价值。
