新一代高效、低成本、绿色注空气开发技术进展

发布时间：2020-11-03 04:46

　　 注空气开发技术虽由来已久,但因压缩机质量和空气与油气混合后易爆炸等问题未得到很好解决,该技术一直未能大规模工业化推广。从2009年开始,中国石油依托重大开发试验平台,在低渗透、水敏及高含水老油田、潜山等油藏开展减氧空气驱试验,在稠油油藏开展注空气火驱试验;开展顶层设计,组织联合多家单位共同攻关,明确了从低温段到高温段全温度域注空气开发机理;制定了《驱油用减氧空气》等相关标准。历经十多年持续攻关,注空气开发理论取得重大突破,开发技术基本成熟配套,现场试验取得显著效果,已累计生产原油375×10~4t。注空气开发技术适应的油藏类型广、油品种类多,注入介质空气不受环境和气候影响,易得且组分稳定。该项技术高效、低成本、绿色,将成为低渗透、高含水、高温高盐、稠油和非常规等特殊条件油藏最具发展潜力的战略性开发技术,应用前景广阔。目前已经开始工业化推广,2020年产量将突破100×10~4t,2025年产量有望达到400×10~4t规模。
【部分图文】：

上述两个研究项目的成功开展，揭示了30～600℃注空气全温度域原油氧化反应特征，将原油注空气氧化反应划分为溶解膨胀、低温氧化、中温氧化和高温氧化4个温度区间，总结了不同温度区间的氧化反应机理（图1）。根据原油氧化特征，结合矿场试验成果，提出将稀油油藏注空气开发技术划分为减氧空气驱和空气驱，稠油油藏注空气火驱技术划分为中温火驱和高温火驱。稀油油藏温度低于120℃应选择减氧空气驱，高于120℃可直接采用空气驱开发；普通稠油油藏，燃烧前缘温度低于400℃可选择注空气中温火驱开发，普通稠油油藏和胶质、沥青质含量较高的特/超稠油油藏，燃烧前缘温度高于450℃可选择注空气高温火驱开发（表3）。

新疆油田红浅1井区先后进行了蒸汽吞吐、蒸汽驱开发。吞吐阶段累计产油11.3×104t，阶段采出程度为26.5%；蒸汽驱阶段累计产油1.0×104t，阶段采出程度为2.4%；蒸汽驱结束后废弃停产达10年。2009年中国石油在该油藏开展了注空气火驱先导试验，采用13注37采的线性井网开发。对比试验区h2118A井注空气火驱前、后的取心照片发现，火驱实现了油藏纵向全部波及，整个岩心段剩余油饱和度小于5%（图3）。截至2019年底，试验区累计产油15.2×104t，阶段采出程度为35.8%，累计空气油比为2800m3/m3。试验区节能减排效果明显，与蒸汽驱相比节约能量消耗达16.2×104t标准煤，累计减排CO2达12.5×104t。注空气火驱技术在辽河、新疆油田的工业化应用取得突破性进展，使老油区焕发青春。2019年火驱井组185个，与注蒸汽相比，吨油操作成本降低30%，年产量40.5×104t。这项技术覆盖稠油地质储量10×108t，增加可采储量3×108t，应用前景广阔。

二是防腐。清华大学对J55、N80、P110、13Cr等不同钢材腐蚀挂片研究认为，将空气中的氧气含量从21%降至10%，腐蚀速率最大降幅达83%，但即使将氧气含量降至2%以内，除13Cr外，其他材质的氧腐蚀速率仍然超过国家标准。因此注入氧气含量为10%的减氧空气，氧腐蚀速率虽能大幅降低，但仍不能达标，应考虑采用抗腐蚀材料、注入缓蚀剂等方式加以解决。三是驱油效率与氧气消耗。中国石油大学（北京）研究认为，一方面，当油藏温度较低（低于80℃）时，空气与原油氧化生成含氧官能团的大分子，造成原油黏度增大、驱油效率降低；另一方面，油藏温压条件下的反应釜实验表明，空气中的氧气基本被油藏消耗，其中，原油溶解和氧化消耗17.2%，水中反应及溶解的氧气量为2%，多孔介质吸附滞留捕集氧气为1.45%，因此，过度减氧会造成生产浪费。
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