專利名稱：一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，屬于油田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
稠油開采工藝主要有蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、蒸汽輔助重力泄油(SAGD)、電加熱、火燒油層、催化水熱裂解、出砂冷采、超臨界萃取等。目前得以大規(guī)模應(yīng)用的仍是基于蒸汽加熱減黏的蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)，SAGD也以其在超稠油開采中的高采收率優(yōu)勢(shì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。然而，基于蒸汽加熱的稠油開采技術(shù)有以下局限:(I)適采油藏< 2000米，不適用于深層油藏:油藏埋藏越深，壓力越高；而限于蒸汽的PVT性質(zhì)，相同注汽量條件下，油藏壓力越高，蒸汽比容越小，其波及體積越小；(2)相同井口干度條件下，油藏壓力越高，井口注汽壓力越高，蒸汽溫度越高，管線熱損失越大，熱效率低。由于注蒸汽開采的缺陷，研究者們?cè)噲D開發(fā)一種油藏自生熱減黏工藝，火燒油層技術(shù)就是在這一思路的基礎(chǔ)上建立起來的。這一技術(shù)利用裂解產(chǎn)物焦炭的燃燒反應(yīng)供給體系熱量，避免了外加熱源的局限，同時(shí)，體系中發(fā)生加熱蒸餾和高溫裂化作用，使原油的流動(dòng)性大大增強(qiáng)，并在一定程度上改善了原油的品質(zhì)。盡管該技術(shù)被認(rèn)為是稠油開發(fā)中具有廣闊的應(yīng)用前景的開發(fā)方式，但是該技術(shù)仍具有以下不足:(I)由于燃燒反應(yīng)過于劇烈，體系反應(yīng)無法實(shí)現(xiàn)較為準(zhǔn)確的控制；(2)體系溫度過高，在油田應(yīng)用中常達(dá)到600°C以上，而實(shí)際上稠油在200°C以下時(shí)流動(dòng)性即得到大大改善，高溫裂解也大都在500°C以下即可發(fā)生，熱量的品位過高勢(shì)必需要消耗更多的燃料，影響采收率；(3)結(jié)焦現(xiàn)象明顯，在燃燒前緣前方附近的高溫區(qū)域形成較寬的結(jié)焦帶，不僅影響燃燒前緣的推進(jìn)和體系的傳熱過程，也對(duì)油藏滲透率造成了 一定程度的傷害。由此可以看出，在現(xiàn)有的稠油開采工藝中，依賴于高壓蒸汽的外給熱技術(shù)存在著不適用于深層油藏、管線熱損失嚴(yán)重等無法避免的缺陷，而原位自生熱技術(shù)發(fā)展仍不完善，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)溫度和反應(yīng)速率的有效控制。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于稠油、超稠油油藏的可控的、中低溫的自生熱方法，通過向油藏中注入含氧氣體和催化劑，引發(fā)催化氧化放熱反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)油藏的自生熱。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:通過注入井向稠油或超稠油油藏中注入含氧氣體和催化劑，含氧氣體的注入量為每噸原油0.Ι-lOOONm3，催化劑的注入量為每噸原油0.1-1OOOg ;加熱注入井附近的油藏使其溫度升高至100-400°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，通過該反應(yīng)產(chǎn)生的熱量對(duì)原油進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)于稠油或超稠油油藏的加熱。
在本發(fā)明提供的上述方法中，當(dāng)催化氧化放熱反應(yīng)被啟動(dòng)之后，反應(yīng)區(qū)域內(nèi)的輕組分會(huì)在升溫過程中發(fā)生氣化，剩下的重質(zhì)組分在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化反應(yīng)，同時(shí)放出熱量；反應(yīng)熱會(huì)加熱反應(yīng)區(qū)內(nèi)的原油，維持體系一定的生熱速率；氣化的輕組分與反應(yīng)生成物會(huì)攜帶催化劑隨氣流向前流動(dòng)，加熱反應(yīng)區(qū)附近的原油，推動(dòng)反應(yīng)前緣穩(wěn)定推進(jìn)；當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水會(huì)發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，同時(shí)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，從而使反應(yīng)區(qū)域的溫度維持在200-400°C而不會(huì)太高，實(shí)現(xiàn)可控的、中低溫的自生熱。在本發(fā)明所提供的上述方法中，優(yōu)選地，對(duì)注入井附近的油藏進(jìn)行加熱采用燜井、蒸汽加熱、電加熱和天然氣點(diǎn)火等中的一種或幾種的組合進(jìn)行。在本發(fā)明所提供的上述方法中，優(yōu)選地，所采用的含氧氣體是由Ar、N2、C02和水蒸氣等中的一種或幾種與氧氣組成的混合物。在本發(fā)明所提供的上述方法中，優(yōu)選地，在含氧氣體中，氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)為10-90%。在本發(fā)明所提供的上述方法中，優(yōu)選地，所采用的催化劑(或稱生熱催化劑)為納米過渡金屬基催化劑的一種或幾種的組合。更優(yōu)選地，上述過渡金屬為錳、銅、鐵、鈷、鎳、釩、鑰和鋅等中的一種或幾種的組合。在本發(fā)明所提供的上述方法中，優(yōu)選地，所采用的納米過渡金屬基催化劑為過渡金屬的納米顆粒、過渡金屬氧化物的納米顆粒、過渡金屬碳化物的納米顆粒、過渡金屬硫化物的納米顆粒、過渡金屬氮化物的納米顆粒、過渡金屬磷化物的納米顆粒等的一種或者幾種的組合。與現(xiàn)有的稠油開采技術(shù)相比，本發(fā)明提供的稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法具有以下有益效果:(1)實(shí)現(xiàn)了油藏內(nèi)部的可控自生熱過程，減少了燃料消耗，降低了過程能耗；⑵能夠控制體系的過度升溫過程，反應(yīng)前緣區(qū)與凝結(jié)區(qū)之間沒有結(jié)焦區(qū)，有利于反應(yīng)前緣向前推進(jìn)，擴(kuò)大了波及體積，提高了采油速率。
具體實(shí)施例方式為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。實(shí)施例1本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為90mol%的含氧氣體、納米氧化錳作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為500mPa*s的稠油油層；含氧氣體為氮?dú)?、氧氣、氬氣等的混合物，含氧氣體的注入量為每噸原油0.1Nm3，催化劑的注入量為每噸原油0.1g ；通過燜井的方式使注入井附近油藏的溫度升高到400°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)區(qū)域附近的溫度上升，該區(qū)域內(nèi)的輕組分發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化放熱反應(yīng)，生成輕質(zhì)組分、H2O, CO、CO2,同時(shí)放出大量的熱量；當(dāng)反應(yīng)區(qū)域溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，從而將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在300°C ；
在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上、向前流動(dòng)，推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)的穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低50% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高30%。實(shí)施例2本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為90mOl%的含氧氣體、納米氧化錳作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為5000mPa*s的稠油油層；含氧氣體為氮?dú)?、氧氣、氬氣、二氧化碳等的混合物，含氧氣體的注入量為每噸原油5Nm3，催化劑的注入量為每噸原油5g ；通過燜井的方式使注入井附近的油藏溫度達(dá)到200°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)區(qū)域附近的溫度上升，該區(qū)域內(nèi)的輕組分發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化放熱反應(yīng)，生成輕質(zhì)組分、H2O, CO、CO2,同時(shí)放出大量的熱量；當(dāng)反應(yīng)區(qū)域溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，從而將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在300°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng)，推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低40% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。實(shí)施例3本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為90mOl%的含氧氣體、納米氧化錳作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為IOOOOmPa.s的稠油油層；含氧氣體為氮?dú)?、氧氣的混合物，含氧氣體的注入量為每噸原油50Nm3，催化劑的注入量為每噸原油50g ；通過燜井的方式使注入井附近的油藏溫度達(dá)到200°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)區(qū)域附近的溫度上升，該區(qū)域內(nèi)的輕組分發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化放熱反應(yīng)，生成輕質(zhì)組分、H2O, CO、CO2,同時(shí)放出大量的熱量；當(dāng)反應(yīng)區(qū)域溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，從而將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在350°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng)，推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低40% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。實(shí)施例4本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為IOmol^的含氧氣體、納米氧化鎳作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為30000mPa-s的超稠油油層；含氧氣體為氮?dú)狻⒀鯕?、二氧化碳的混合物，含氧氣體的注入量為每噸原油lOOONm3，催化劑的注入量為每噸原油IOOOg ；通過燜井的方式使注入井附近的油藏溫度達(dá)到100°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)區(qū)域附近溫度上升，該區(qū)域內(nèi)的輕組分發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化放熱反應(yīng)，生成輕質(zhì)組分、H2O, CO、CO2,同時(shí)放出大量的熱量；當(dāng)反應(yīng)區(qū)域溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，從而將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在350°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng)，推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低30% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。實(shí)施例5本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為IOmol %的含氧氣體、納米氧化鐵作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為50000mPa-s的超稠油油層；含氧氣體為空氣和水蒸氣的混合物，含氧氣體的注入量為每噸原油500Nm3，催化劑的注入量為每噸原油500g ；通過電加熱的方式 使注入井附近油藏溫度達(dá)到200°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，隨著可控自生熱反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)區(qū)域附近溫度上升，該區(qū)域內(nèi)的輕組分發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化放熱反應(yīng)，生成輕質(zhì)組分、H2O, CO、CO2,同時(shí)放出大量的熱量;當(dāng)反應(yīng)區(qū)域溫度上升至水的氣化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，從而將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在250°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng),推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低30% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。實(shí)施例6本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為21mol%的空氣、納米氧化鐵作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為IOOOOmPa-s的稠油油層；空氣的注入量為每噸原油300Nm3，催化劑的注入量為每噸原油 50g ；通過天然氣點(diǎn)火的方式使注入井附近油藏溫度達(dá)到200°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，隨著可控自生熱反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)區(qū)域附近溫度上升，該區(qū)域內(nèi)的輕組分發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化放熱反應(yīng)，生成輕質(zhì)組分、H20、CO、CO2,同時(shí)放出大
量的熱量；當(dāng)反應(yīng)區(qū)域溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，從而將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在300°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng),推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低40% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。實(shí)施例7本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為90mol %的含氧氣體、納米氧化鈷作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為IOOOOmPa *s的稠油油層；含氧氣體為氮?dú)?、氧氣、氬氣的混合物，含氧氣體的注入量為每噸原油0.7Nm3，催化劑的注入量為每噸原油3g ；通過蒸汽加熱的方式使注入井附近油藏溫度達(dá)到250°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，隨著可控自生熱反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)區(qū)域附近溫度上升，該區(qū)域內(nèi)的輕組分發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化放熱反應(yīng)，生成輕質(zhì)組分、H2O, CO、CO2,同時(shí)放出大量的
熱量；當(dāng)反應(yīng)區(qū)域溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，從而將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在300°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng),推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低40% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。實(shí)施例8本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為60mol%的含氧氣體、環(huán)烷酸鈷作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為IOOOOmPa-s的稠油油層；含氧氣體為氮?dú)夂脱鯕獾幕旌衔?，含氧氣體的注入量為每噸原油36Nm3，催化劑的注入量為每噸原油17g ；通過蒸汽加熱的方式使注入井附近油藏溫度達(dá)到350°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的輕組分在升溫過程中發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱量；反應(yīng)熱加熱反應(yīng)區(qū)原油，維持體系一定的生熱速率；氣化的輕組分與反應(yīng)生成物攜催化劑隨氣流向前流動(dòng)，加熱反應(yīng)區(qū)附近的原油，推動(dòng)反應(yīng)前緣穩(wěn)定推進(jìn)；當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，同時(shí)這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在300°C ；
在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng)，推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低40% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。實(shí)施例9本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為90mOl%的含氧氣體、納米碳化鐵作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為IOOOOmPa-s的稠油油層；含氧氣體為氮?dú)夂脱鯕獾幕旌衔?，含氧氣體的注入量為每噸原油12Nm3，催化劑的注入量為每噸原油0.3g ；通過蒸汽加熱的方式使注入井附近油藏溫度達(dá)到350°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的輕組分在升溫過程中發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱量；反應(yīng)熱加熱反應(yīng)區(qū)原油，維持體系一定的生熱速率；氣化的輕組分與反應(yīng)生成物攜催化劑隨氣流向前流動(dòng)，加熱反應(yīng)區(qū)附近的原油，推動(dòng)反應(yīng)前緣穩(wěn)定推進(jìn)；當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，同時(shí)這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在340°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng),推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低40% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。實(shí)施例10本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為21mol%的空氣、納米鐵作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為IOOOOmPa.s的稠油油層；空氣的注入量為每噸原油700Nm3，催化劑的注入量為每噸原油200g；通過蒸汽加熱的方式使注入井附近油藏溫度達(dá)到300°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的輕組分在升溫過程中發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱量；反應(yīng)熱加熱反應(yīng)區(qū)原油，維持體系一定的生熱速率；氣化的輕組分與反應(yīng)生成物攜催化劑隨氣流向前流動(dòng)，加熱反應(yīng)區(qū)附近的原油，推動(dòng)反應(yīng)前緣穩(wěn)定推進(jìn)；當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，同時(shí)這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在350°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng)，推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低40% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。
實(shí)施例11本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為IOmol %的含氧氣體、納米氧化釩作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為IOOOOmPa *s的稠油油層；含氧氣體為空氣和水蒸氣的混合物，含氧氣體的注入量為每噸原油900Nm3，催化劑的注入量為每噸原油600g ；通過電加熱的方式使注入井附近油藏溫度達(dá)到400°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的輕組分在升溫過程中發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱量；反應(yīng)熱加熱反應(yīng)區(qū)原油，維持體系一定的生熱速率；氣化的輕組分與反應(yīng)生成物攜催化劑隨氣流向前流動(dòng)，加熱反應(yīng)區(qū)附近的原油，推動(dòng)反應(yīng)前緣穩(wěn)定推進(jìn)；當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，同時(shí)這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在400°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng)，推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低40% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。實(shí)施例12本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為IOmol %的含氧氣體、納米氧化亞銅作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為IOOOOmPa *s的稠油油層；含氧氣體為空氣和水蒸氣的混合物，含氧氣體的注入量為每噸原油50Nm3，催化劑的注入量為每噸原油70g ；通過電加熱的方式使注入井附近油藏溫度達(dá)到320°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的輕組分在升溫過程中發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱量；反應(yīng)熱加熱反應(yīng)區(qū)原油，維持體系一定的生熱速率；氣化的輕組分與反應(yīng)生成物攜催化劑隨氣流向前流動(dòng)，加熱反應(yīng)區(qū)附近的原油，推動(dòng)反應(yīng)前緣穩(wěn)定推進(jìn)；當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，同時(shí)這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在360°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng),推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低40% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。實(shí)施例13本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為21m0l%的空氣、納米氧化亞鑰作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為IOOOOmPa-s的稠油油層；空氣的注入量為每噸原油500Nm3，催化劑的注入量為每噸原油7g ;通過電加熱的方式使注入井附近油藏溫度達(dá)到300°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)；反應(yīng)區(qū)內(nèi)的輕組分在升溫過程中發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱量；反應(yīng)熱加熱反應(yīng)區(qū)原油，維持體系一定的生熱速率；氣化的輕組分與反應(yīng)生成物攜催化劑隨氣流向前流動(dòng)，加熱反應(yīng)區(qū)附近的原油，推動(dòng)反應(yīng)前緣穩(wěn)定推進(jìn)；當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，同時(shí)這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在300°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng),推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低40% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20 %。實(shí)施例14本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為21m0l%的空氣、納米二氧化錳作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為IOOOOmPa-s的稠油油層；空氣的注入量為每噸原油500Nm3，催化劑的注入量為每噸原油7g ;通過電加熱的方式使注入井附近油藏溫度達(dá)到300°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)；反應(yīng)區(qū)內(nèi)的輕組分在升溫過程中發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱量；反應(yīng)熱加熱反應(yīng)區(qū)原油，維持體系一定的生熱速率；氣化的輕組分與反應(yīng)生成物攜催化劑隨氣流向前流動(dòng)，加熱反應(yīng)區(qū)附近的原油，推動(dòng)反應(yīng)前緣穩(wěn)定推進(jìn)；當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，同時(shí)這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在200°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng),推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低40% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。實(shí)施例15本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為21mol%的空氣、納米氧化鋅作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為IOOOOmPa-s的稠油油層；空氣的注入量為每噸原油300Nm3，催化劑的注入量為每噸原油 50g ；通過電加熱的方式使注入井附近油藏溫度達(dá)到320°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的輕組分在升溫過程中發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱量；反應(yīng)熱加熱反應(yīng)區(qū)原油，維持體系一定的生熱速率；氣化的輕組分與反應(yīng)生成物攜催化劑隨氣流向前流動(dòng)，加熱反應(yīng)區(qū)附近的原油，推動(dòng)反應(yīng)前緣穩(wěn)定推進(jìn)；
當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，同時(shí)這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在350°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng)，推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低40% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。實(shí)施例16本實(shí)施例提供了一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟:將含氧量為21mol%的空氣、納米錳作為生熱催化劑通過注入井注入地層粘度為IOOOOmPa.s的稠油油層；空氣的注入量為每噸原油300Nm3，催化劑的注入量為每噸原油50g ；通過電加熱的方式使注入井附近油藏溫度達(dá)到300°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)；反應(yīng)區(qū)內(nèi)的輕組分在升溫過程中發(fā)生氣化，重質(zhì)組分則在催化劑作用下與O2發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱量；反應(yīng)熱加熱反應(yīng)區(qū)原油，維持體系一定的生熱速率；氣化的輕組分與反應(yīng)生成物攜催化劑隨氣流向前流動(dòng)，加熱反應(yīng)區(qū)附近的原油，推動(dòng)反應(yīng)前緣穩(wěn)定推進(jìn)；當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度上升至水的汽化溫度時(shí)，地層水發(fā)生汽化，吸收大量的熱量，同時(shí)這會(huì)降低原油附近的O2分壓，減緩放熱反應(yīng)的速率，將反應(yīng)區(qū)域溫度維持在400°C ；在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，輕組分、水蒸氣、CO、CO2攜帶生熱催化劑隨氣流向上向前流動(dòng)，推動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)穩(wěn)定推進(jìn)，形成驅(qū)動(dòng)作用，把原油驅(qū)向生產(chǎn)井，使其通過生產(chǎn)井被開采出來。與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)技術(shù)相比，本實(shí)施例所提供的方法可將過程能耗降低40% ;與火燒油層技術(shù)相比，可以將采油速率提高20%。
權(quán)利要求
1.一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法，其包括以下步驟: 通過注入井向稠油或超稠油油藏中注入含氧氣體和催化劑，含氧氣體的注入量為每噸原油0.Ι-lOOONm3，催化劑的注入量為每噸原油0.1-1OOOg ； 加熱注入井附近的油藏使其溫度升高至100-400°C，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，通過該反應(yīng)產(chǎn)生的熱量對(duì)原油進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)于稠油或超稠油油藏的加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)注入井附近的油藏進(jìn)行加熱采用燜井、蒸汽加熱、電加熱和天然氣點(diǎn)火中的一種或幾種的組合進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述含氧氣體是由氬氣、氮?dú)?、二氧化碳和水蒸氣中的一種或幾種與氧氣組成的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其中，在所述含氧氣體中，氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)為10-90%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述催化劑為納米過渡金屬基催化劑中的一種或幾種的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述過渡金屬為錳、銅、鐵、鈷、鎳、釩、鑰和鋅中的一種或幾種的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述納米過渡金屬基催化劑為過渡金屬的納米顆粒、過渡金屬氧化物的納米顆粒、過渡金屬碳化物的納米顆粒、過渡金屬硫化物的納米顆粒、過渡金屬氮化物的納米顆粒、過渡金屬磷化物的納米顆粒等的一種或者幾種的組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法。該方法包括以下步驟通過稠油或超稠油油藏的注入井向油層中注入含氧氣體和催化劑；加熱注入井附近的油藏進(jìn)行加熱使其溫度升高至100-400℃，啟動(dòng)催化氧化放熱反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量加熱油藏，實(shí)現(xiàn)對(duì)于稠油或超稠油油藏的可控自生熱。與現(xiàn)有的稠油開采技術(shù)相比，本發(fā)明提供的稠油及超稠油油藏條件下中低溫可控自生熱的方法具有以下有益效果(1)實(shí)現(xiàn)了油藏內(nèi)部的可控自生熱過程，減少了燃料消耗，降低了過程能耗；(2)能夠控制體系的過度升溫過程，反應(yīng)前緣區(qū)與凝結(jié)區(qū)之間沒有結(jié)焦區(qū)，有利于反應(yīng)前緣向前推進(jìn)，擴(kuò)大了波及體積，提高了采油速率。
文檔編號(hào)E21B43/24GK103147732SQ201210586830
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者魏飛, 昝成, 張強(qiáng), 江航, 樊鋮, 褚玥, 史琳 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司, 清華大學(xué)