注空氣開發(fā)技術(shù)雖由來已久,但因壓縮機(jī)質(zhì)量和空氣與油氣混合后易爆炸等問題未得到很好解決,該技術(shù)一直未能大規(guī)模工業(yè)化推廣。從2009年開始,中國(guó)石油依托重大開發(fā)試驗(yàn)平臺(tái),在低滲透、水敏及高含水老油田、潛山等油藏開展減氧空氣驅(qū)試驗(yàn),在稠油油藏開展注空氣火驅(qū)試驗(yàn);開展頂層設(shè)計(jì),組織聯(lián)合多家單位共同攻關(guān),明確了從低溫段到高溫段全溫度域注空氣開發(fā)機(jī)理;制定了《驅(qū)油用減氧空氣》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。歷經(jīng)十多年持續(xù)攻關(guān),注空氣開發(fā)理論取得重大突破,開發(fā)技術(shù)基本成熟配套,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得顯著效果,已累計(jì)生產(chǎn)原油375×10~4t。注空氣開發(fā)技術(shù)適應(yīng)的油藏類型廣、油品種類多,注入介質(zhì)空氣不受環(huán)境和氣候影響,易得且組分穩(wěn)定。該項(xiàng)技術(shù)高效、低成本、綠色,將成為低滲透、高含水、高溫高鹽、稠油和非常規(guī)等特殊條件油藏最具發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略性開發(fā)技術(shù),應(yīng)用前景廣闊。目前已經(jīng)開始工業(yè)化推廣,2020年產(chǎn)量將突破100×10~4t,2025年產(chǎn)量有望達(dá)到400×10~4t規(guī)模。
【部分圖文】：

上述兩個(gè)研究項(xiàng)目的成功開展，揭示了30～600℃注空氣全溫度域原油氧化反應(yīng)特征，將原油注空氣氧化反應(yīng)劃分為溶解膨脹、低溫氧化、中溫氧化和高溫氧化4個(gè)溫度區(qū)間，總結(jié)了不同溫度區(qū)間的氧化反應(yīng)機(jī)理（圖1）。根據(jù)原油氧化特征，結(jié)合礦場(chǎng)試驗(yàn)成果，提出將稀油油藏注空氣開發(fā)技術(shù)劃分為減氧空氣驅(qū)和空氣驅(qū)，稠油油藏注空氣火驅(qū)技術(shù)劃分為中溫火驅(qū)和高溫火驅(qū)。稀油油藏溫度低于120℃應(yīng)選擇減氧空氣驅(qū)，高于120℃可直接采用空氣驅(qū)開發(fā)；普通稠油油藏，燃燒前緣溫度低于400℃可選擇注空氣中溫火驅(qū)開發(fā)，普通稠油油藏和膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高的特/超稠油油藏，燃燒前緣溫度高于450℃可選擇注空氣高溫火驅(qū)開發(fā)（表3）。

新疆油田紅淺1井區(qū)先后進(jìn)行了蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)開發(fā)。吞吐階段累計(jì)產(chǎn)油11.3×104t，階段采出程度為26.5%；蒸汽驅(qū)階段累計(jì)產(chǎn)油1.0×104t，階段采出程度為2.4%；蒸汽驅(qū)結(jié)束后廢棄停產(chǎn)達(dá)10年。2009年中國(guó)石油在該油藏開展了注空氣火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)，采用13注37采的線性井網(wǎng)開發(fā)。對(duì)比試驗(yàn)區(qū)h2118A井注空氣火驅(qū)前、后的取心照片發(fā)現(xiàn)，火驅(qū)實(shí)現(xiàn)了油藏縱向全部波及，整個(gè)巖心段剩余油飽和度小于5%（圖3）。截至2019年底，試驗(yàn)區(qū)累計(jì)產(chǎn)油15.2×104t，階段采出程度為35.8%，累計(jì)空氣油比為2800m3/m3。試驗(yàn)區(qū)節(jié)能減排效果明顯，與蒸汽驅(qū)相比節(jié)約能量消耗達(dá)16.2×104t標(biāo)準(zhǔn)煤，累計(jì)減排CO2達(dá)12.5×104t。注空氣火驅(qū)技術(shù)在遼河、新疆油田的工業(yè)化應(yīng)用取得突破性進(jìn)展，使老油區(qū)煥發(fā)青春。2019年火驅(qū)井組185個(gè)，與注蒸汽相比，噸油操作成本降低30%，年產(chǎn)量40.5×104t。這項(xiàng)技術(shù)覆蓋稠油地質(zhì)儲(chǔ)量10×108t，增加可采儲(chǔ)量3×108t，應(yīng)用前景廣闊。

二是防腐。清華大學(xué)對(duì)J55、N80、P110、13Cr等不同鋼材腐蝕掛片研究認(rèn)為，將空氣中的氧氣含量從21%降至10%，腐蝕速率最大降幅達(dá)83%，但即使將氧氣含量降至2%以內(nèi)，除13Cr外，其他材質(zhì)的氧腐蝕速率仍然超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。因此注入氧氣含量為10%的減氧空氣，氧腐蝕速率雖能大幅降低，但仍不能達(dá)標(biāo)，應(yīng)考慮采用抗腐蝕材料、注入緩蝕劑等方式加以解決。三是驅(qū)油效率與氧氣消耗。中國(guó)石油大學(xué)（北京）研究認(rèn)為，一方面，當(dāng)油藏溫度較低（低于80℃）時(shí)，空氣與原油氧化生成含氧官能團(tuán)的大分子，造成原油黏度增大、驅(qū)油效率降低；另一方面，油藏溫壓條件下的反應(yīng)釜實(shí)驗(yàn)表明，空氣中的氧氣基本被油藏消耗，其中，原油溶解和氧化消耗17.2%，水中反應(yīng)及溶解的氧氣量為2%，多孔介質(zhì)吸附滯留捕集氧氣為1.45%，因此，過度減氧會(huì)造成生產(chǎn)浪費(fèi)。
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