“压缩机在马达的轰鸣声中唱着欢歌,经过处理的空气缓缓地注入地层,施工人员每间隔一段时间,就测试一次套管含氧量和套管压力”。不久前,笔者在辽河曙光油田杜48-杜H1井和曙1-45-23CH井两口水平井上观察到,一种廉价高效的采油工艺正在被安全平稳地应用到试验现场。
空气催化氧化采油工艺的简单机理为,实施措施时,在地层中注入一定量的催化氧化剂,再注入高温发泡剂,最后在空气压缩机的作用下,注入空气。地层中空气中的氧气,在氧化剂的作用下,和原油发生裂解反应,从而消耗掉氧气,避免氧气溢出地层发生爆炸,增强措施的安全性;反应生成的表面活性剂,对原油起到降粘作用。空气中的氮气可起到调整吸汽剖面、补充地层能量、改善稠油吞吐效果等作用。
这种主要用于补充地层能量的新技术,在我国陆上油田投入试验才刚刚开始。其廉价高效的工艺前景,一直备受青睐。但由于此工艺措施的安全性需要充分论证,故此在陆上油田的试验一直慎之又慎。
2006年,辽河油田华油公司与西南石油大学合作,在调研国内外稠油开采技术现状,分析辽河油区稠油开采面临主要矛盾的基础上,全面展开稠油催化氧化采油工艺技术的可行性研究。重点完成了催化氧化反应用于稠油开发过程的可行性、配伍性、安全性评价,进行了稠油催化氧化采油工艺的经济分析及方案设计,为该项技术进入现场试验做足准备。
选择进行新工艺试验的辽河曙光油田,目前正处于稠油开发的关键阶段,稠油热采蒸汽吞吐轮次平均达到8.5~9.0个轮次,累积吞吐油汽比0.46,主力区块油藏压力水平低,逐年递减趋势明显。为了缓解地层能量不足的现状,试验人员通过一年多的反复观察和对多个井组可行性、配伍性和安全性评价,完善了稠油空气催化氧化采油工艺技术,确立了适合在曙光稠油水平井上进行催化氧化反应过程的方案设计标准。
与注氮气补充地层能量的方法相比,空气催化氧化采油工艺每单位标方气体可降低成本1元,每单井可降低成本10万元;与注二氧化碳补充地层能量的方法相比,每单位标方气体可降低成本1.38元,单井可降低成本近13万元。2008年,该工艺先后在曙光油田142039井、142041井和曙1-38-38c井3口稠油井上试验成功。初期措施井周围有5口井受到空气驱替,见到增产效果,累计见效时间192天,临井累计增油169吨,3口措施井阶段增产原油1186吨。
为了取得更好的试验效果, 2009年,曙光采油厂工艺研究所技术人员,加大试验井的可行性论证,对去年试验井参数进行科学分析,并对原有的施工工艺进行技术改进。今年5月,在杜48-杜H1、曙1-45-23CH两口水平井上大胆进行新工艺探索。这两口水平井均为超稠油井,水平段井深1100米~1500米,两口井井距较近,且在同一水平段汽窜严重。截至7月24日,两口水平井试验指标完全符合方案要求。
为了确保试验的安全性,试验人员把周围油井分出一线井和二线井,在注空气和注蒸气阶段,每天安排专人多次测量套管中的氧气含量和套管压力,如果发现氧气含量大于5%,即暂时关井。对施工措施后油井生产初期可能产生的状况进行超前预防,如按设计控制放喷速度,防止物质摩擦产生明火。油井投入生产后,随时监测井口气体成分变化情况。当套管中的氧气含量大于等于10%时,应立即停止放喷,进行关井并观察催化氧化反应,待氧气含量小于10%时再行放喷。
空气催化氧化采油工艺技术是集热采、裂解降粘与稠油轻质化、表面活性剂驱油、注氮气采油、稀油稀释法采油于一体的新型、高效的低成本采油技术。该技术对我国一般稠油、超稠油以及特稠油的开采极具应用价值,作为一种新型的生产力,对我国稠油工业的发展将起到推动作用。