[發(fā)明專利]一種超臨界水氧化流體注采工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110151407.0
• 申請(qǐng)日: 2011-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN102322248A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬春元;張鳳鳴;陳桂芳;徐純燕;陳守燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B43/24
• 分類號(hào): E21B43/24
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源與環(huán)境領(lǐng)域，特別涉及一種超臨界水氧化流體注采工藝。

二、背景技術(shù)

降低成本，最大限度地把稠油、超稠油開采出來，是當(dāng)今世界石油界面臨的共同課題。稠油由于粘度高，給開采、集輸和加工帶來很大困難。注蒸汽熱力采油是開發(fā)稠油油藏的有效手段。注蒸汽吞吐的規(guī)律是在第4、第5周期產(chǎn)油量達(dá)到峰值，此后伴隨著吞吐周期的增加，周期產(chǎn)油量逐漸降低，綜合含水增加，生產(chǎn)效果日益變差。造成注蒸汽熱采多輪次吞吐后生產(chǎn)效果變差的主要原因是蒸汽在含油飽和度低的地帶無(wú)效竄流。此外，許多油井在鉆井及井下作業(yè)過程中，井底結(jié)蠟堵塞嚴(yán)重，造成產(chǎn)能降低。

多元熱流體(N₂+CO₂+水蒸汽)是綜合提高原油采收率裝置產(chǎn)生的混合物與泡沫劑混合形成的高效驅(qū)油體系，兼具氮?dú)狻⒍趸肌崃Σ捎偷榷喾N工藝的特點(diǎn)，將其直接注入油層，從而增加油層壓力，降低原油粘度，提高驅(qū)油波及面積，達(dá)到提高原油采收率的目的。一方面，采用多元熱流體采油技術(shù)能夠有效控制蒸汽竄流，提高采油率；另一方面，熱能使近井地帶結(jié)蠟和瀝青質(zhì)溶解，通過注入后放壓，使注入的非凝結(jié)氣體高速流出，攜帶出近井地帶污染物，達(dá)到增產(chǎn)效果。實(shí)踐證明，這一創(chuàng)新技術(shù)能使我國(guó)東部老油田原油采收率再提高5％至20％。

目前的多元熱流體是通過采用火箭動(dòng)力原理的采油設(shè)備產(chǎn)生的。這種采油設(shè)備被稱為火箭動(dòng)力系統(tǒng)，其工作原理為：利用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒噴射機(jī)理，將發(fā)動(dòng)機(jī)固定安裝在主機(jī)艙內(nèi)點(diǎn)火燃燒，將燃燒所產(chǎn)生的高壓水蒸汽、二氧化碳、氮?dú)獾然旌蠚怏w，通過油井進(jìn)口直接注入油層，增加油層壓力，降低原油黏度，進(jìn)而提高驅(qū)油效率。但是反應(yīng)原料在燃燒室的反應(yīng)溫度可達(dá)約3500K，這個(gè)溫度遠(yuǎn)超出噴嘴和燃燒室材料的熔點(diǎn)，因此必須采用冷卻系統(tǒng)來防止材料過熱。所有的冷卻措施都是在室壁形成一層隔離層，但燃燒不穩(wěn)定或冷卻系統(tǒng)故障常常會(huì)導(dǎo)致邊界層的保護(hù)中斷，隨后導(dǎo)致室壁被破壞。

超臨界水氧化法是在超過水的臨界溫度374℃和臨界壓力22.05MPa的高溫高壓條件下，以空氣或其他氧化劑，將有機(jī)物或還原性無(wú)機(jī)物在水相中“燃燒”氧化的方法。超臨界水具有類似液體的密度、溶解能力和良好的流動(dòng)性，同時(shí)又具有類似氣體的擴(kuò)散系數(shù)和低黏度。在超臨界水中，氣液兩相的相界面消失，有機(jī)物及氧化劑空氣在超臨界水中完全混溶，形成均一相體系，反應(yīng)速度大大加快。在很短的反應(yīng)停留時(shí)間內(nèi)，99.99％以上的有機(jī)物迅速燃燒氧化成二氧化碳、水，反應(yīng)產(chǎn)物中還包括空氣中未參與反應(yīng)的氮?dú)狻Ｔ摲磻?yīng)產(chǎn)物與上述多元熱流體的組分相似，且溫度壓力范圍可調(diào)節(jié)。此外，該技術(shù)燃料適應(yīng)性廣，各類有機(jī)廢水、油類等均可作為燃料燃燒。

三、發(fā)明內(nèi)容

一種超臨界水氧化流體注采工藝，本發(fā)明針對(duì)以空氣作為氧化劑，通過超臨界水氧化燃料，利用生成的多元熱流體注入油井中，降低稠油粘度，進(jìn)而提高采油率。該發(fā)明通過以下方式實(shí)現(xiàn)：

一種超臨界水氧化流體注采工藝，該系統(tǒng)中包括：蒸發(fā)壁反應(yīng)器、空氣壓縮機(jī)、空氣加熱器、燃料泵、燃料罐、蒸發(fā)水泵、蒸發(fā)水加熱器、蒸發(fā)水罐、壓力調(diào)節(jié)閥、注入管道、連接法蘭、井筒，該方法的實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)燃料升壓至22.1-30MPa從蒸發(fā)壁反應(yīng)器頂部注入，空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)升壓至相同壓力，并通過空氣加熱器預(yù)熱至300-500℃，從蒸發(fā)壁反應(yīng)器頂部注入，

(2)蒸發(fā)水亦升壓至與燃料相同壓力，從蒸發(fā)壁反應(yīng)器側(cè)面分兩支路注入，上支路蒸發(fā)水初始溫度為400-600℃，下支路蒸發(fā)水溫度保持常溫。待蒸發(fā)壁反應(yīng)器內(nèi)超臨界水氧化反應(yīng)開始后，上支路蒸發(fā)水溫度逐漸下降至250-370℃，

(3)蒸發(fā)壁反應(yīng)器內(nèi)的流體從蒸發(fā)壁反應(yīng)器出口流出，經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)壓后，通過焊接在連接法蘭上的注入管道注入油井中，相同壓力的蒸發(fā)水注入到注入管道和井筒之間的環(huán)隙。

本發(fā)明的蒸發(fā)壁反應(yīng)器出口設(shè)置壓力調(diào)節(jié)閥，流體調(diào)壓后，其壓力為5-30MPa，溫度150-350℃。

本發(fā)明所述的燃料是采用原油作為燃料，或采用高濃度采油廢水作為燃料。

反應(yīng)器需采用蒸發(fā)壁反應(yīng)器。燃料以常溫進(jìn)入反應(yīng)器，避免燃料在預(yù)熱段發(fā)生熱解結(jié)焦，堵塞管路。若燃料中含有雜原子如N，S，P，Cl等，燃料進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng)過程產(chǎn)生的無(wú)機(jī)酸對(duì)反應(yīng)器造成腐蝕，此外，燃料中可能還有一定量的無(wú)機(jī)鹽，會(huì)在超臨界溫度反應(yīng)區(qū)析出，從而造成反應(yīng)器的結(jié)垢甚至堵塞，因此需要采用蒸發(fā)壁反應(yīng)器，通過水膜對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。