火烧油层采油技术基础研究及其应用

王 波，任海兵

（西安石油大学石油工程学院，陕西 西安 710065）

1 火烧油层采油技术基础

火烧油层又称“火驱”，这种技术通过将助燃气体向油层之中的注入以及点燃，使得储层中的原油黏度变得更低。同时一些原油组分发生了蒸馏作用，其蒸馏物质顺着燃烧烟气进行运移，无法发生蒸馏作用的重质物质在高温作用下则会发生裂化、分解。在高温作用下，油层中的水受热变成蒸汽，将大量热量向前方传递，同时对油层进行再次冲刷。最后无法分解剩下的副产物则可以作为火烧油层内支持燃烧的燃料，继续燃烧维持油层向前驱动[1]。

在深井稠油开采过程中，科学运用火烧油层采油技术，可实现油层开采效率达85%左右。火烧油层方法可以分为3种，分别是反向燃烧法、正向燃烧法与联合热驱法等，其中，反向燃烧法是指通过生产井点燃油层，开始阶段施工人员同样需要通过生产井在油层内注入一定量的助燃气体，待油层燃烧一定时间后，工作人员要通过生产井四周的注气井向油层注入气体，这些注入的可燃气体首先进行点火燃烧，之后储层中被火烧的原油经过了燃烧后粘度降低，向井口聚集。这种反向燃烧法特别适合用于稠油油藏的开采[2]。相反的，正向燃烧通过特定的注入井进行可燃气体注入，并点火燃烧，在储层被燃烧的同时，其中的原油形成了低势区并且快速的向生产井的井口聚集。

2 火烧油层采油技术的化学机理

火烧油层采油除涉及水动力学、热力学、传热学和物理化学原理外，还运用到更为重要的油藏多空介质中的化学反应。油藏多孔介质中化学反应的性质、化学反应的速度和产生的热效应等都影响着火烧油层的进行过程，这便是火烧油层采油技术的基本化学机理。在开采火烧油层的开发过程中，工作人员需要了解其基本化学机理及应用原理，才能合理高效的运用该项技术。

工作人员在进行稠油与正常原油的时候，因为两个原油的物理性质差异巨大，这两者在发生裂键反应需要的温度条件也不尽相同。前者在裂键反应时所需要的温度在500℃的条件稀油的裂键所需温度相对较低在300℃左右。在对正常油层进行开采时，运用火烧油技术需要工作人员将井下施工作业的温度保持在200～350℃，而在此技术被使用于稠油油藏的开采时候，需要将温度控制在400～500℃之间。若利用此技术对稠油与稀油混合油藏进行开采时应该控制其温度在300～350℃之间，以保证使用火烧油技术开采时的开采质量[3]。

同时施工人员还要严格把控助燃气体的注入速率，注入速度过慢，则会影响反应的顺利进行；注入速率过快，则会影响火烧油层的开采质量，同样降低油层的采收率。因此，施工人员在运用火烧油层技术时，要合理把控助燃气体的注入速率，以保证火烧油层开采质量为前提下，尽可能提高原油开采效率。

3 火烧油层采油技术的应用

3.1 新型助采技术的运用

火烧油开采技术与传统开采技术比较，前者具有更强的先进性，因为这种技术可以使用较多的新型技术与设备进行辅助。比如在稠油油气层的开采过程中，由于稠油的性质使得燃烧所涉及到的油层范围较小，体积系数小，这势必会制约火烧油层的开采效率，通过合理运用火烧油层采油技术的辅助开采工艺，可以使开采效果更加理想。

新型助采技术主要包括两种方式，分别为直井压力式和水平井辅助式。而运用新型助采技术时，施工人员除需严格把控油层中注入氧气的含量，还需及时监控地层内油层燃烧状况。由于火烧油层的各个地层内部结构不同，在开采过程之中，一旦出现流砂现象，施工人员可以借助新型助采技术及时发现并处理，能够保证燃烧前缘在油层中更好的向前推进，火烧油层采油更顺利的进行，保证油层的开采质量。

3.2 燃烧物注入的多样化

在火烧油层采油技术的应用过程中，可通过向油层中注入燃烧物提高开采质量和采收率，所以使用这种技术会使油气开采效果变得更好。同时注入的燃烧物质的多样性说明火烧油层技术正在不断更新换代进步着。在应用富氧燃烧工艺的过程中，施工人员需要通过注入井向油层注入适量氧气，因为其燃烧效果极好，可以使得储层中的燃烧质量得到显著的提高，进一步减少污染。而当燃烧温度较低燃烧不充分时，通常添加金属盐类物质来改善火烧油层采油技术的开采质量以及使用注过氧氢来提高原油的采收率等，以保证油层的开采质量和采收率。

不仅如此，燃烧物的多样化可以帮助施工人员更充分的了解地下油层的燃烧状况，一般情况下注入井注入氧气时所需要的压力较低，压力在一定程度上影响了油气井的产气速率。而在火烧油层的过程中，注入井向油层注入大量氧气，随着氧化作用的发生，反应产生的二氧化碳的含量不断增加，其在水中的溶解性较大，能够使得开采的原油粘稠度显著降低，同时使其流动性显著增强。

3.3 火烧油层的非常规应用

火烧油层开采技术在非常规油气领域的应用集中于把火烧油层采油技术作为驱动增产的手段，或者作为一种气驱的措施。

在现阶段，火烧油层采油技术在非常规开采中的应用已逐渐被人们重视起来，向着工业化推广应用于原油开采的各个阶段。例如，在其它的开采技术之前使用火烧油层技术来对油藏进行预判断，或通过火烧油层技术对油藏进行火驱预热改善油藏内稠油的流动性，之后制定相应的措施，使得原油的流动效率得到显著的提高，同时改善原油开采效果。

火烧油层采油技术应用于非常规开采是提高原油采收率的重要方法之一，能够大幅度降低原油的粘稠度，适应性强，并能充分利用石油资源。为了保证火烧油层采油技术得到更好的运用，施工人员需要预估火烧油层采油技术施工效果，计算可开采原油产量、注入气油比和采收率等。

4 结语

火烧油层采油技术具有适用范围较广、物源充足多样、有效提高采收率及经济成本低等优势，具有保持油层压力、热源移动、注蒸汽热水驱等特点。通过对火烧油层采油技术基本原理的分析，可以帮助施工人员更好的了解火烧油层采油技术，不仅从根本上指明了火驱的原理，还极大的提高了火烧油层开采技术的水平。重要的是，油气开采工作人员在使用此技术进行开采作业时，要结合不同油层实际情况，制定合理的解决方案，不断完善火烧油层开采技术，为火烧油层采油工艺优化设计提供新理论和新方法。最后，期望本文对促进火烧油层采油技术进步具有重要的理论意义和应用价值。