呼吸采油技术在低渗透油田的应用

呼吸采油技术在低渗透油田的应用

孙永杰马攀敬旗

长庆油田分公司第四采油厂化子坪作业区

摘要：呼吸采油技术所需环境要求不高，并且设备简单，所以很适合于低产低渗油田作为采油技术中主要采油工艺之一。低渗透油田一般具有储层含水层结构复杂，井筒内原油密度低，气体交换速度慢等特点。对低渗透油田来说，由于储层中存在大量的饱和蒸汽，其主要作用是通过能量在井筒内转换为机械能来实现能量转移。因此，对低渗透油田来说，通过采油技术中二氧化碳气体置换技术来提高储层有效渗透率是一种很好的选择。

关键词：低渗透；呼吸采油；机理；效果

1低渗透油田开采现状

呼吸采油技术是在没有水驱动作用下用地下水压在采油井内持续进行气体交换并不断采出油气水合物。这一过程是由于油气水在地底下不断的循环流动从而形成一个气体流。气体流会在油水井内连续流动并不断地从井口排出井外从而减少地面沉降事故。对于这种技术目前国内油田普遍采用井下分段开采的方式提高开采力度也提高了油藏产出率。但由于这种采油方式需要持续大量的抽出井外同时这种采油技术还需要用到大量钻井设备例如钻机、钻进工具等而这些设备造价较高。所以成本投入很高。并且这种开采方式还需要投入大量费用用于后期设备维护和相关配套设施。但这种方式目前国内油田使用比较普遍。可以根据各大公司设备和开采难度进行有针对性的选择最适合自己地区的采出工艺为呼吸采油技术。

2常见气相置换技术

2.1CO2吸附/二氧化碳捕集

CO2吸附/二氧化碳捕集技术是通过使用多组分气体来吸附油气田水合物和二氧化碳的技术，将各种气体以一定形式混合、沉淀、分离等方法分离出来并且转化为CO2来实现的。CO2吸附/二氧化碳捕集技术主要包括两个过程：空气捕集与空气置换。空气捕集是通过向储层加入一定数量的氧气或其他惰性气体来达到提高空气渗透率来提高油气田水合物采收率的作用;空气置换则是采用一些复杂化学反应来达到其目的，比如通过使用催化剂等方法实现气体CO2与水分子反应，使其转变成水、二氧化碳、氢气、一氧化碳、甲烷等气体并达到二氧化碳采出目的。但气体捕集过程存在较大问题：一是气体在储层中生成气体的量不能得到充分满足；二是气体在吸附过程中对液体进行了处理。

2.2二氧化碳吸附/气相渗透

该技术是通过利用二氧化碳和氢气的混合气体，对油藏中的孔隙进行微孔填充而形成的复合渗透储层。主要方法有三种：一是将吸附床的压力降低到-0.4~-0.4MPa(H2O2);二是将吸附床温度提高到70℃~80℃;三是将吸附床压降到100~200MPa·m-1(NH3)。该技术的优点在于吸附床成本低、工艺简单；缺点在于吸附床体积受空气影响较大，影响渗透率并会导致温度升高、渗透率降低。对于气相沉积来说，由于吸附床体积变小，因此所需储层体积变大，需要采用不同储层参数对吸附床体积进行优化来达到最佳。目前常用的吸附床参数包括：渗透方程、吸附过程参数、吸附饱和度参数等相关参数。该技术已在油田应用多年。但由于吸附床存在一定困难且吸附反应过程耗时较长等原因，目前该技术已较少应用于低渗透油田中。

2.3二氧化碳富集

利用二氧化碳作为捕集介质，通过物理方法将其捕获并富集在气相层中，是目前应用最为广泛的一种气相相驱技术。通过在储层井内引入二氧化碳来提高油田原油的渗透率而增加油田产量是目前应用最多的一种采油技术。目前研究主要集中在低温的二氧化碳、液体二氧化碳和固体二氧化碳这三类，研究结果表明：低温的二氧化碳可用于低温条件下进行油气开采。对于液体二氧化碳来说：当温度较低时可采用气相相驱的方式将其捕集起来；而对于固体二氧化碳来说：可以将其通过热解吸法回收回来，二氧化碳富集在二氧化碳采油中具有重要意义。目前对二氧化碳富集技术的研究主要集中在：如何将二氧化碳选择性地转换为含油流体、如何有效控制其富集、如何提高气体渗透率、如何实现二氧化碳驱油等问题。另外由于研究涉及环境和节能等方面问题，所以目前开发较为成熟并被广泛应用的二氧化碳驱油技术主要有：二氧化碳氧化法、气体还原法、吸附法、溶液蒸发和二氧化碳冷凝法等,其主要原理都是利用气体和水合物间的置换关系进行置换过程中降低气态物质中饱和水的浓度并使得水合物获得溶解状态而提高渗透率。

2.4气相分离器

气相分离器是指气体从气相分离器上排出的气体通过机械过滤器后，重新流入气相分离器的过程。气相分离器分为固相分离器和液相分离器两种。固相分离器是将固体气体从一个液体孔或气孔中分离出来；液相分离器是将液体孔或气孔中分离出来。固相分离器在采油过程中主要采用吸附剂、阻火器和填料等物理方法分离气体与液体介质之间的水合物。利用物理吸附原理分离气体；利用阻火器或填料原理使气体与液体分离；利用填料吸收原理将空气中气体与液体分开；利用填料去除液体当中的小颗粒物质（如细小颗粒）等技术可实现油气分离。气相分离器一般都采用气室、塔器等形式，气室具有净化气体能力强、使用方便、节能、维护方便等优点。

3应用呼吸采油技术对低渗透油田现状及未来发展

3.1采用压缩空气置换井筒气体

在我国，采用压缩空气置换井筒气体主要有两种方法，一种是通过空气压缩机，将井筒内空气压缩与分离后再输送到井筒进行采油，另一种是利用压缩空气对井筒进行压力改造后再输送到井内进行采油。但要注意，对于低渗透油田来说，利用压缩空气置换井筒气体时需要将压力控制在一定范围内，所以并不是所有油田都适合进行压缩空气置换井筒气体。另外，在压缩空气置换井筒气体过程中可能会产生一定的有毒气体以及粉尘气体等不良气体。所以还需要对压缩空气置换井筒气体中存在的有害气体和粉尘等杂质进行充分考虑和处理才能确保压缩空气置换井筒气体时不会产生有毒气体及粉尘等有害气体，对油田的井筒整体结构有很大影响。而且在此过程中还需要对该油田井筒储层进行进一步改造。

3.2使用气体驱油

在低渗透油田中，空气的驱动力远大于油田内部的水和油，因此采用气体驱油是提高低渗透油田有效渗透率，提高采收率的有效方法。在实际生产中采用空气驱油时，必须注意井筒内空气的温度和压力。这种压力和空气在进入地层以后会发生剧烈燃烧，而温度越高和压力越大燃烧越剧烈，因此井筒中的空气温度要控制在70~90℃之间。同时，为了使空气在井筒内部达到较高热强度，必须将气体导入地层中之后要保持其温度与压力相平衡。然而空气在注入体内以后要保持其温度与压力呈下降趋势，并且要注意其在注入前的温度要控制在80℃以下，并且在注入过程中要不断重复此过程，直至注入压力达到最大值后要保持其合适温度才可以将气体从井筒中排出。目前我国对低渗透油田的研究还比较薄弱。

3.3采用空气封孔或压裂技术促进井筒有效排水

为了促进气驱过程中井筒有效排水，当采用空气封孔或压裂工艺进行油气开采时，首先要注意处理好与地面之间的裂缝问题和井筒的安全问题。如果裂缝太大或者太小时就容易造成事故隐患，因此可以通过设置弹性裂缝来缓解裂缝问题。在进行地面压裂施工时要注意处理好与地面之间的裂缝问题且不能有较大裂缝，另外在压裂施工结束后需要进行一段时间来排出气体以及降低井筒压力，在排液口附近可放置多个压裂液管以形成循环液通道，在达到压裂目的时可以通过压裂前后进行对比来判断是否需要进行呼吸采油技术治理。

4结束语

综上所述，呼吸采油技术作为新型的一种开采方式，能够在低渗透油田中发挥更大作用。近年来我国低渗透油田开发取得了一定成效，但随着科学技术的不断发展与进步，还需继续完善相关技术手段。只有不断完善相关技术体系和配套设施建设等环节下大力气做好基础工作才能使呼吸采油技术更好地被新常态下推动油田低渗透开发技术进步。

参考文献：

[1]成艳君.呼吸采油技术在低渗透油田的应用[J].化学工程与装备,2022(6):3.

[2]雷先德.抽油机低冲次技术在头台低渗透油田的探讨与应用[J].化学工程与装备,2013(11):3.