火驱开采原理与技术特征概述

汪宁

摘要：火烧油层又称火驱，是三次采油热采的重要组成部分，对于稠油油藏具有显著的开发效果，它具有物源非常充足、采收率很高、油藏适应的范围很广、成本低等独特的优势，是一种极具开发潜力的采油方式。

关键词：稠油；火烧油层；技术特征；概述

1 前言

众所周知，石油是一种重要的非可再生资源，是我国能源结构重要的组成部分，在我们日常生活中占有非常重要的地位，在经济和社会的发展中起到举足轻重的作用。随着我国经济的飞速发展，对石油的需求量也连年递增，石油的缺口在不断的增大，预计到2020年，需要进口的原油量达到国内原油产量的60%，可见能源问题将成为制约我国经济发展的重要因素之一。通常稠油的开采方式主要有，热水驱、蒸汽吞吐、蒸汽驱等，然而这些开采方式的标定采收率不到30%，于是在稠油资源丰富的我国研究 “火驱”的开发特征，具有重要的现实意义。

2 火驱的基本概念

火驱是一种重要的热力采油技术，国外又称“就地燃烧”或“火烧油层”，简称ISC。它以原油的部分重质组分为燃料，以从地面不断注入的空气为助燃剂，使油层持续燃烧后生热，使原油发生裂解、降粘、流动，最后利用在燃烧过程形成的混合气体将原油驱替出来的一种开发方式。具有节能环保、热效率高等独特优点。

火驱的适用十分范围广，在一次采油、二次采油和三次采油中都可以进行运用。随着火驱技术的日益发展，越来越多的稠油区块都进行了火驱开发。我国北方油区的稠油资源十分丰富，油藏类型既有纯油藏，也有边、底水油藏，储层物性差异较大，原油的黏度跨度也很大。大多数主力稠油区块在进行了20-30年的蒸汽吞吐开采后，区块可采储量的采出程度达到了80%以上，处于吞吐开发的中后期，开发过程中面临的主要矛盾有：地层压力偏低、剩余油分布不均、水侵和套管损坏严重等，而注蒸汽开发的采收率较低仅25%左右，需对区块进行转换开发方式的研究，如果后续进行火驱开发，就能最大限度的提高资源的利用率。

3 火驱的主要原理

火驱燃烧的是原油的部分重质组分，使用空气作为助燃剂，在人工点火或自燃的条件下油藏温度逐渐升高，达到原油燃点，并在这个过程中不间断地注入空气，让油层中的原油可以维持燃烧的状态，原油的氧化反应能够生成大量的热，这些热可以加热油层，让油层里的温度上升到650℃左右，原油的重质组分会在高温下发生裂解。油层中的注入空气、原油重质部分裂解而得的轻质油、燃烧反应生成的气体和水蒸汽一同作用，将原油从油层中驱替出来。

火驱过程中的主要机理可以分为：降黏、高温裂解、气驱。稠油的燃烧可以分解为低温氧化、燃料堆积和燃烧三个阶段。低温氧化阶段时，稠油不完全氧化，产物主要是水以及部分氧化产物，在火驱过程中，应该尽量减少低温氧化时间，以防止原油产生乳化和黏度上升的现象。在燃料堆积阶段，由于不完全氧化反应，生成了积碳。在燃烧阶段，按温度大小可分为低温氧化燃烧、中温氧化燃烧和高温氧化燃烧三种不同的燃烧 。

4 火驱的主要技术特征

从上述火驱在燃烧过程中的机理可以看出，火驱的主要技术特征可以描述为： ①能够有效地保持地层的压力； ②在驱替的过程中，兼有了蒸汽和热水的驱替效果，对热的利用程度更好；③燃烧产生了二氧化碳，使得驱替具有了二氧化碳驱的效果，从而减少了制造二氧化碳的投入； ④驱替过程具有混相驱的效果，降低了原油的界面张力。另外火驱的热源是在不断移动着的，其对井网和井距的要求不像蒸汽驱或化学驱那样严格。在对稠油进行火驱的研究中发现，碳氧化物的生成模式是火驱能够获得成功的关键所在。研究表明，高温氧化下生成的大量热，能够很大程度降低原油的黏度，同时由于高温氧化燃烧而形成的油墙，其本质上具有调剖的作用，对于火驱开发有利。

火驱除了设计、实施、控制等难度高于注蒸汽开发外，它也有其自身独特的优势，主要表现在：首先，火驱应用的助燃剂是成本低且可以大量获得的空气，而通过蒸汽开发则要消耗掉大量的水和热。其次，火驱燃烧消耗的燃料仅是原油中占10%左右的重质组分。再次，火驱适用的范围很广，这方面要优于注蒸汽开发。最后也是最关键的一点，火驱对于能量的利用率很高，没有注汽锅炉排气污染环境的问题。另外，研究发现火驱的采收率很高，可以达到50%～80%。火驱开发在几十年的研究和应用中取得了很大的成效，成为热力采油重要的组成部分。

5 结论与建议

火驱是热力采油重要的组成部分，它具有物源非常充足、采收率很高、油藏适应的范围很广、成本低等独特的优势，是一种极具开发潜力的采油方式。

（1）吞吐开发稠油油藏中后期，高采出程度，高含水，火驱是进一步提高开发效果重要的熱采方式。

（2）在火驱实施前应进行试注试验，从而保证注气能力，形成高温氧化燃烧。

（3）在火驱开发过程中，应根据井组尾气监测情况，对注气井及时动态调整。

参考文献

[1]王弥康，张毅，黄善波，等.火烧油层热力采油[M].东营：石油大学出版社，1998.

[2]李晓佳.稠油开发技术与实践[C].沈阳：辽宁科学技术出版社，2011：201～203.

[3]牛嘉玉，刘尚奇，门存贵，等.稠油资源地质与开发利用[M].北京：科学出版社，2002.endprint