火烧油层技术成功因素探讨
火烧油层技术成功因素探讨
【摘要】火烧油层是一种非常重要的采油技术，其具有众多的驱油机理联合作用，可以比现在的任何一种采油方法获得更高的采收率。
在火烧油层过程中，我们需要尽可能的促使地下反应以裂键反应为主。
同时，做好对火烧油层目的油藏的筛选、井网部署、井型选择、点火方式优选、注气量设计、尾气监测、注采井调控等工作，也是火烧油层区块顺利实施开发的根本保证。
【关键词】火烧油层开发机理室内实验成功因素点火方式
火烧油层是一种非常重要的采油技术，国内外又将其分为“就地火烧”（insitu combusion，isc）、“火驱”（fire flooding）、“注空气”（air injection，ai）及“高压注空气（high pressure air injection，hpai）”，它利用油层本身的部分燃烧裂化产物作为燃料，利用外加的氧气源和人为的加热点火手段把油层点燃，并维持不断的燃烧，燃烧生热使温度达到1000℃，从而实现复杂的多种驱动作用[1]。
1 火烧油层技术成功机理分析
火烧油层的主要驱油原理为：点燃油层后，不断向注气井注入空气，会形成一个慢慢向前移动的燃烧前缘及一个有一定大小的燃烧区。
燃烧区的温度会随时间不断增高。
有最高温度的燃烧区可视为
移动的热源；在燃烧区前缘的前方。
原油在高温热作用下，不断发生各种高分子有机化合物的复杂化学反应，如蒸馏，热裂解，低温氧化和高温氧化反应，其产物也是复杂的，除液相产物外，还有燃烧的烟气（一氧化碳，二氧化碳，天然气等）；热水，热气都能把热量携带或者传递给前方的油层，从而形成热降粘，热膨胀，蒸馏汽化，油相混合驱，气驱，高温改变相对渗透率等等一系列复杂的驱油作用[2]。
在这些化学反应中，氧气参与的主要只有以下两个反应：
（1）oil+o2→cxhyoz→coke（加氧反应，即低温氧化反应）
该反应过程中原油会不断变稠，如果时间充足，就会在地下形成焦炭、沥青质。
（2）oil+o2→co2+co+h2o（裂键反应，即高温氧化反应）
该反应主要为重质组分的地下原油与氧气反应，消耗重质组分，形成co2、co和h2o这么一个过程。
对于火烧油层开发而言，我们希望进行的反应为后者，即高温燃烧的裂键反应。
但是，在任何一个氧化作用中，这两种反应皆是同时存在的，因此，我们只能希望裂键反应充分发生并占主导地位。
对于稠油和稀油来说，由于稠油与稀油的组分不同，导致两者发生裂键反应的温度不同。
稠油的裂键反应温度通常在500℃以上，而稀油的裂键反应温度绝大部分时间处于300℃左右。
因此，在稀油火烧过程中，要保证温度处于150℃-300℃之间，才能保证开发过程的顺利进行；对于稠油，需保证燃烧温度大于400℃。
通过对比稠油、稀油在不同温度下的采收率曲线，稀油采油率比较高的燃烧温度范围是280℃-350℃，而稠油则是450℃-600℃，造成温度差异的原因还是稀油、稠油的组分区别[3]。
图1？稠油与稀油反应速度对比曲线
要让裂键反应占主导地位需要满足两个主要条件，一是控制点火温度，稀油通常比较容易自燃，而稠油则需要进行人工点火；二是保证充足的注气量，以保证原油燃烧。
2 火烧油层技术成功因素探讨2.1 火烧油层成功的三个关键点
（1）地层内原油必须具有流动性，因为原油流动性差，形成油墙作用强烈，堵塞通道，燃烧气体难以通过，该现象通常出现在火烧初期。
原油粘度高的油藏进行火烧必须经过充分的预热，使得原油具有流动性，才能开展火烧，包括注蒸汽预热、电加热预热等。
（2）必须做好点火工作，实质就是让裂键反应占据主导地位，稀油当油藏温度达到80℃以上时，注入空气就能点燃，稠油必须采取人工点火方式，跨越负温度梯度区，实现高温燃烧，让裂键反应占据主导地位，稠油低温燃烧结果必然失败。
（3）保证注气量充足，确保在油层中形成稳定燃烧。
2.2 合理油藏的选择
火烧油层油藏选取的关键因素主要有以下几项：
（1）油藏温度下原油的流动性。
（2）充足的注气能力，保证氧气强度处于保持火焰燃烧向前推进的最低气量以上。
（3）原油的燃烧特性要比较稳定，燃烧的特征是不是稳定，必须通过实验室判断。
（4）对于稀油油藏来说，油藏的温度、压力十分重要。
（5）可采储量必须满足资金及运行成本的总投入，产量必须能够平衡投资。
不适合进行火烧油层开发的油藏主要有大量的高渗通道（贼层）、与油层无明显封隔的连续底水、油藏连通性差、存在大的气顶或无良好的盖层的油藏。
良好的燃烧具有抑制油藏水窜的功能（如表1所示）。
通过火烧油层油藏筛选参数表可以快速的判断确定油藏是否适
合火烧，但世界上很多火烧油层项目一条都没有符合也获得成功，因此要更加准确的确定一个油藏是否适合进行火烧油层，就需要通过进行室内实验来确定，实验室数据通常跟现场试验动态数据相匹配。
2.3 井网、井距、井型优化设计2.
3.1？井网选择
目前常见的油田开发井网形式有五点井网、七点井网、九点井网等，但对于火烧油层而言，常规的井网设计并不是最佳选择。
通过大量现场经验表明，常规火烧井网的生产井通常产尾气，而较远位置的井（井网外二、三线井）生产的大部分为原油，所以常规井网并不适用于火驱。
对于有倾角的油藏，最好采用上倾的线性火驱井网；对于倾角较小的油藏，应采用不规则井网，分别部署采油井、
排气井，实现油、气专井专采。
布井时根据灭火半径布第一排采油井，离灭火半径1-2个这么远的距离布其它井，边部则均作为排气井[3]。
火烧油层
火烧油层
定义：火烧油层是一种用电的、化学的等方法使油层温度达到原油燃点，并向油层注入空气或氧气使油层原油持续燃烧的采油方法。
火烧油藏有向前燃烧、反向燃烧和湿式燃烧三种基本方式。
向前燃烧是常用的方法，该法驱动的流体必须通过油藏的低温区流向生产井，对特稠原油，可能形成流体阻塞。
反向燃烧可以克服阻塞问题，但其耗风量大，约为向前燃烧法的2倍。
湿式燃烧是新发展的一种方法，使得其耗风量约为向前燃烧法的三分之一。
优点：(1)是一种有效的提高采收率技术。
用这种方法开采高粘度稠油或沥青砂。
可以把重质原油开采出来，并通过燃烧部分地裂解重质油分，采出轻质油分。
这种方法的采收率很高，可达80%以上。
因此火烧油层的方法更适用于深井。
(2)是把随石油采出来的天然气等可燃气体，在还未达到爆炸浓度之前烧掉。
缺点：实施工艺难度大，不易控制地下燃烧，同时高压注入大量空气的成本又十分昂贵。
其原理是通过燃烧少量的地层原油产生热量和压力，从而降低地层原油的黏度。
火烧油层技术
一、火烧油层采油机理
1、火烧油层的分类
干式正向燃烧
火 烧 油 层
湿式正向燃烧
反向燃烧 THAI和COSH技术
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一、火烧油层采油机理
干式正向燃烧
注 入 井 生 产 井
已燃区 燃烧区
结焦区 蒸汽区 富油区
原始油区
干式正向燃烧前缘移动方向与空气的流动方向相同。燃烧从注气井开始，燃烧前缘 由注入井向生产井方向移动，从注入井开始至生产井可划分为已燃区、燃烧区、结 焦区、蒸汽区、富油区和原始油区等。这些区带沿空气的流动方向而运动 。
火驱技术可应用于多种油藏类型和不同采油阶段，在某些情 况下可能成为首选开发方式：
不适合注蒸汽开发的深层、超深层稠油油藏 不适合注水、注蒸汽的水敏性油藏； 注水开发后期的普通稠油油藏； 蒸汽吞吐后期不适合蒸汽驱的油藏；
不适合注蒸汽或注汽效果差的薄层、薄互层油藏；
带有底水的稠油油藏； 沙漠等水源缺乏地区的稠油油藏。
火烧油层技术
汇 报 提 纲
一、火烧油层采油机理 二、火驱关键技术 三、国内外典型火驱矿场实例分析 四、火驱技术的油藏适用条件及筛选标准
五、新疆油田火驱矿场试验建议
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一、火烧油层采油机理
火烧油层 火烧油层又称地下燃烧或层内燃烧, 亦称火驱 。火驱就是利用地层原油中的 重质组分作为燃料，利用空气或富氧气 体作助燃剂，通过人工点火等方法使油 层原油达到燃点而燃烧，产生的热量使 油层温度上升至600～700℃ ，重质组分 高温下裂解生成的轻质油，注入的气体 、燃烧生成的气体以及水蒸汽用于驱动 原油向生产井流动，并从生产井采出。
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一、火烧油层采油机理
干式正向燃烧
火烧油层技术
三、国内外典型火驱矿场实例分析
1、概述
加拿大的主要火驱项目（2019年）
经营者
油田
省
开始 时间
面积 生产 注入 φ 英亩 井数 井数 ％
K 深度 md ft
μ cp
以前生 起始饱 产方式 和度,％
EOR 产量
bbl/d
Crescent Point 能源 Battrum 萨克彻温 10/66 4920 82 25 26 126 2900 70 一次采油 66 3200
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二、火驱关键技术
1、点火工艺（ignition）
氧 气
稠油
相
对
轻质油
消
耗
速
率
0 100 200 300 400 500 600 700
温度，℃ 稠油与稀油在不同温度区间的氧化反应耗氧速率
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℃/min ℃
二、火驱关键技术
1、点火工艺（ignition）
温 度 ，
温 升 速 度 ，
时间，min
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三、国内外典型火驱矿场实例分析
2、胜利油田郑408块火驱先导试验
（2）开发历史 王庄油田郑408块Es32开发曲线
弹性开采
常规注水
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三、国内外典型火驱矿场实例分析
2、胜利油田郑408块火驱先导试验
（2）开发历史
油墙
剩余油区
氧气饱和度 P 压力
含油饱和度
So
Sw
含水饱和度
温度
T
压力梯f（度dP/dx）
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一、火烧油层采油机理
1、干式燃烧(dry forward combustion)
新疆油田红浅-1井区火驱三维物理模拟实验
火烧油层技术成功因素探讨
火烧油层技术成功因素探讨【摘要】火烧油层是一种非常重要的采油技术，其具有众多的驱油机理联合作用，可以比现在的任何一种采油方法获得更高的采收率。
在火烧油层过程中，我们需要尽可能的促使地下反应以裂键反应为主。
同时，做好对火烧油层目的油藏的筛选、井网部署、井型选择、点火方式优选、注气量设计、尾气监测、注采井调控等工作，也是火烧油层区块顺利实施开发的根本保证。
【关键词】火烧油层开发机理室内实验成功因素点火方式火烧油层是一种非常重要的采油技术，国内外又将其分为“就地火烧”（InSitu Combusion，ISC）、“火驱”（Fire Flooding）、“注空气”（Air Injection，AI）及“高压注空气（High Pressure Air Injection，HPAI）”，它利用油层本身的部分燃烧裂化产物作为燃料，利用外加的氧气源和人为的加热点火手段把油层点燃，并维持不断的燃烧，燃烧生热使温度达到1000℃，从而实现复杂的多种驱动作用[1]。
1 火烧油层技术成功机理分析火烧油层的主要驱油原理为：点燃油层后，不断向注气井注入空气，会形成一个慢慢向前移动的燃烧前缘及一个有一定大小的燃烧区。
燃烧区的温度会随时间不断增高。
有最高温度的燃烧区可视为移动的热源；在燃烧区前缘的前方。
原油在高温热作用下，不断发生各种高分子有机化合物的复杂化学反应，如蒸馏，热裂解，低温氧化和高温氧化反应，其产物也是复杂的，除液相产物外，还有燃烧的烟气（一氧化碳，二氧化碳，天然气等）；热水，热气都能把热量携带或者传递给前方的油层，从而形成热降粘，热膨胀，蒸馏汽化，油相混合驱，气驱，高温改变相对渗透率等等一系列复杂的驱油作用[2]。
在这些化学反应中，氧气参与的主要只有以下两个反应：（1）Oil+O2→CxHyOz→Co ke（加氧反应，即低温氧化反应）该反应过程中原油会不断变稠，如果时间充足，就会在地下形成焦炭、沥青质。
（2）Oil+O2→CO2+CO+H2O（裂键反应，即高温氧化反应）该反应主要为重质组分的地下原油与氧气反应，消耗重质组分，形成CO2、CO和H2O这么一个过程。
火烧油层机理及研究现状
火烧油层机理及研究成果一、火烧油层技术1.1火烧油层定义1.1.1 开采机理火烧油层又称火驱或层内燃烧法，即在一口或数口注气井（又称火井）中点燃油层后，通过不断向油层注入适量氧化剂（空气或富氧气体）助燃，形成径向移动的燃烧前缘（又称火线）。
火线前方的原油受热降粘、蒸馏，蒸馏后的轻质油、汽与燃烧烟气被驱向前方，留下未被蒸馏的重质组分在高温下产生裂化、分解，最后剩下的裂解产物（本文也称其为副产物）—焦炭作为火烧油层的燃料，维持油层继续向前燃烧；在高温下，油层水（包括束缚水）、注入水及燃烧生成水，变成蒸汽，携带大量的热量传递给前方油层，并再次洗刷油层原油。
这样便在地下油层内形成一个多种驱动机制并存的复杂过程，各种机制共同作用，最终把原油驱向生产井。
根据油层温度和含油饱和度分布，将油层划分为六个不同区带，已燃区、燃烧带、结焦带、蒸发( 裂解、蒸馏) 区、轻质油带、富油带和未受影响区。
物理化学反应主要集中在蒸汽区（热蒸馏），结焦区（高温热裂解），燃烧区（高温氧化）。
根据火烧油层反应温度的不同，火烧油层过程可以分为低温氧化和高温氧化反应过程。
一般情况下，油田在实施火烧油层时必须连续监测分析产出气，以确保火驱处于热裂解（高温氧化）燃烧状态1.1.2 火烧油层技术分类火驱技术按注入空气方向和燃烧前缘的移动方向可以分正向燃烧和反向燃烧，前者注入空气与燃烧前缘移动方向相同，故称为正向燃烧；后者空气流动方向和燃烧前缘移动方向恰好相反，故称为逆向燃烧或反向燃烧；正向燃烧按注入空气中掺水与否又分干式正向燃烧和湿式正向燃烧。
在直井网火驱的基础上，将重力泄油理论与传统的火驱技术结合开发出了利用水平井进行火驱的技术( COSH) 和垂直井或者水平注入井与水平生产井结合的“脚尖到脚跟”的火驱技术( THAI) 。
将水平井技术应用于火驱采油，扩大了火驱技术的应用范围，既没有原油黏度的限制，又可以有效减缓火驱气窜速度，降低了操控难度和风险。
火烧油层技术综述
文 章 编 号 ：１０ ０ ６—６ ３ （０ １ ０ ０ ０ 一Ｏ ５ ５ ２ １ ）６— ０ １ ５
火 烧 油 层 技 术 综 述
．
张方 礼
盘锦 １４ １ ） ２ ００
（ 中油辽河油 田公 司 ， 辽宁
摘要 ： 国 内外火烧 油层技 术文献调研 的基础上 ， 在 结合辽 河油 田近 几年 火烧 油层物理 模拟 、 数
１ 火驱开采原理及特点
火 驱 就是 利 用地 层 原 油 中 的重 质组 分 作 为燃 料， 利用 空气 或 富氧 气 体 作 为助 燃 剂 ， 取 自燃 和 采 人 工点火 等 方法使 油层 温度 达到原 油燃 点 ， 连续 并 注入 助燃 剂 ， 使油 层 原 油 持续 燃 烧 ， 烧 反应 产 生 燃
物性差异 大， 渗透率 为 ２０×１ ～ ～ ０ ０ ０ ３０ ０×１ 。 ０
ｍ； 原油 黏度 跨度 大 ， １０—１×１。 Ｐ ｓ 目 为 ０ ０ｍ ａ・ 。 前 主力 稠 油 区块 历 经 近 ３ 蒸 汽吞 吐开 采 ， ０ａ的 可 采储 量 采 出程 度 达 到 ８ ％ ， ０ 已经 进 入 蒸 汽 吞 吐 开
于驱动原油向生产井流动 ， 并从生产井采 出。火驱
的燃料 通 常认 为 是 热 裂解 反 应 过 程 中沉 淀 在 矿物 基 质上 的类 焦炭 物 ， 主要 机 理是 高 温 裂解 、 气体 驱 动 和加 热 降黏 。
稠 油 的燃烧 过程 分为低 温 氧化 、 料沉积 和燃 燃
Ｆｒｆ ｏ ） 称火 驱 采 油 技 术 ， 中简 称 “ 驱 ”， ｉｌ ｄ 又 ｅｏ 文 火 是 最早 开展 的热 采技 术之 一 ， 是一种 有 效 的提高 采 收率技 术 。该 技术 适 用 范 围广 ， 既适 合 一 次 采 油 后 期 高 含 水 油 也
火烧油层采油技术的应用前景探讨
火烧油层采油技术的应用前景探讨Ξ汪子昊,李治平,赵志花(中国地质大学沉积盆地与能源地质实验室,北京 100083) 摘 要:火烧油层,国外又叫“就地燃烧”(In-SituCom bu sti on),它利用油层本身的部分燃烧裂化产物作为燃料,利用外加的氧气源和人为的加热点火手段把油层点燃,并维持不断的燃烧,燃烧生热使温度达到1000℃,从而实现复杂的多种驱动作用.火烧油层技术是一种具有明显技术优势和潜力的热力采油方法,随着采油理论和技术的不断深化,火烧油层采油的应用前景得到了普遍的认可。
目前火烧油层工艺正朝着三个方面继续发展:一是伴随燃烧物注入的多样化;二是新型助采技术的运用;三是火烧油层工艺的非常规应用.本文就火烧油层的概念,发展历程,原理,技术特点,应用优势,发展前景等相关问题进行了阐述和分析,并就其未来发展提出了几点建议。
关键词:火烧油层;伴随燃烧物;水平井辅助火烧油层;直井压力循环火烧油层前言火烧油层又称为地下燃烧或层内燃烧,亦称火驱开采法,是一种在油层内部产生热量的热力采油技术.准确的说,是指把空气或氧气体注入到油层里面,使其在油层中与有机燃料起反应,用产生的热量来帮助采收未燃烧的原油。
火烧油层技术是一种具有明显技术优势和潜力的热力采油方法,是稠油开采的第二大技术。
它具有驱油效率高(一般达80%～90%)、单位热成本与蒸汽相当(注空气、注蒸汽产生1.0×104千卡热量的直接成本分别为1.2元、1.3元)、油藏适应范围广(从薄油层到厚油层、从浅油层到深油层、从稀油到稠油,及已开发油藏)等特点。
美国早在1917年J.O.李威斯就提出了采用热力或注溶剂的方法,驱替地层中的原油以提高采收率的概念。
1923年瓦尔科特(W o lco tt)和霍华德(How ard)也认识到,把空气注入到油层,使油层在地下燃烧过程的关键是燃烧掉一部分原油,产生热量以降低粘度,同时产生驱替原油的驱动力。
他们的这种认识分别在1923年申请到美国专利.当时,由于新油田勘探成功率比较高,投资商无意进行试验.直到1947年才开始了实验室试验研究.进入50年代后,美国的石油资源日见枯竭,新油田勘探成功率降低,这项新技术才得到广泛的关注.从1951年开始,各个石油公司在油田展开了一系列的试验研究,使得火烧油层技术得到了快速的发展。
火烧油层开采技术
火烧油层开采技术摘要：我国的稠油开采工作以热力采油法为主，开发方式极为单一，开发效果不容乐观。
为了能够大大提高油田的产量，我们在对火烧油层适应性研究的基础上，进行了一系列创新.提出了以直井-水平井组合、水平井-水平井组合重力泄油原理为基础的火烧油层新开采技术。
本文将在对点火、温度、腐蚀等影响因素进行研究的条件下，结合火烧油层技术的发展趋势，找到最理想的完井技术，这不仅达到了提高火驱开发效率的目的，而且还为火烧油层技术的现场实施提供了一定的参考依据。
关键词：水平井火烧油层开采技术一、引言火烧油层是一种将油层本身的部分燃烧裂化产物作为燃料，通过外加的氧气源和人为的加热点火手段把油层点燃，在维持不断燃烧的情况下使温度达到1000℃，然后通过高温实现多种驱动作用的一种油层开采技术。
火烧油层开采和注蒸汽采油的原理是一样的，都是通过加热来降低原油粘度，从而提高其流动性来提高采收率。
以下我们来分析一下火烧油层法有以下特点：（1）利用空气来保持油层高压力，因而开采面积范围相对较高（2）集蒸汽驱、热水驱的作用于一身（3），由于在原油高温氧化反应的过程中会产生二氧化碳，所以其拥有二氧化碳驱的性质。
（4）由于热源的不稳定性，所以火驱效果更灵活。
二、影响因素首先，我们要做好油层点火工作，确定好点火方式，加以人工管理。
在火烧油层点火的实施过程中，我们要综合前辈经验，针对不同油层的不同性质，来选择适合的添加剂提高点火的效率，减少点火时间。
同时要将多种点火方式结合，制定出最佳点火方案，从而实现我们成功点火的目的。
油层燃烧，温度一般可达到1000℃，而高温则会降低稠油粘度，稠油得到分解，产生复合驱动作用。
同时高温也会给周围事物带来巨大的影响，如：损坏、熔化井下工具，从而导致工程实施受到严重阻碍。
所以，我们要选取能够适合如此温度的材料，并提高相应的完井技术。
在原油火烧油层实施过程中，原油燃烧生成的CO2、SO2与空气结合，会引起管材严重腐蚀。
辽河油田火烧油层开发模式探讨
在杜 ６ ６ 块开展火烧 油层研 究。文章 着重介 绍 了辽河油田曙光采 油厂杜 ６ ６ 块 火烧油 层开展情况 ，通过 对油藏地质特征进行研 究确立杜 ６ ６ 块开发 方式 ， 确定井网、井距 ，优 选参数。
关 键 词 ：杜 ６ ６块 火烧 油层 稠油油藏 开 发 模 式
曙光 油 田杜 ６ ６块位 于辽 宁省 盘锦 市西 约 ２ ０ ｋ ｍ，双 台子河 湿地 自 然 保护 区 内 。构造 上位 于辽 河 断陷 西部 凹陷 西斜坡 中段 ，断块 二面 为 断层 所 切割 ，西北 部 为杜 ７ ０断层 ，南部 为杜 ３ ２ 断 层 ，东 部 杜 ８ ９断 层 ，东北部 与杜 ４ ８块 以人为 界线划分 。断块构 造形 态为 一个 由北西 向 南东 倾伏 的单斜 构造 。单 层厚度 薄 ，平 均 只有 ２ ． ５ ｍ，为 典型 的薄互 层 状 稠 油油藏 。 杜６ ６ 北块 进入 吞吐 中后期 ，开发过 程 中主要 表现为 四个 方面 的突 出 问题 ：一是 油藏 压 力水平 低 ，供 液能 力差 ；二 是层 问矛 后和 平面 矛 后 突 出 ，现 有 开发 方式 下 的 措施 难 以有 效解 决 ；二 是井 况 越 来越 差 ， 经 过长达 ２ ０ 年 的热采 开发 ，套变 、井 下落 物及其它 事故 井多达 ６ ２口 ， 占总井数 ２ ２ ％；四是周期 油 汽比低 ，周 期产 油量 低 ，周期 生产 时 间延
中 国 化 工 贸 易
墨
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｒ ａ ｄ ｅ
０ ＿
磊 ～ 箍
辽 河油 田火 烧 油层 开发模 式 探讨
吴春祖
（ 辽河油 田曙光 采油厂 机动 采油大 队，辽 宁盘锦 １ ２ ４１ ０ ９ ）
火烧油层点火方式研究
收稿日期: 201 0- 08 - 15
作者简介: 舒华 文 (19 72 - ) , 男, 高级工 程师, 1 99 2 年 毕业于大庆石油学院采 油工程专业, 现从事油气田开发工作, 中国 石油 大学 (华东) 在 读硕 士 。
6
内蒙古石油化工 2010 年第 21 期
K 1—炉管与内腔空气之间的传热系数, W � m ℃; 外 腔空 气之 间的 传热 系数 , K 2—点火 器 内、 W �m ℃; K 3—外腔空气与地层之间的传热系数, W � m ℃; W —空气水当量 , W �℃; Η ′ —点火器出口至油层段空气温度变量 , ℃; K —空气与地层之间的传热系数 ,W � m ℃; tz0 —地表年平均温度 , ℃; 式中, Q 为氧分子燃烧所产生的反应热, J �m ol; v′ 为单 位体 积油 层单 位时 间消 耗的 摩尔 分子 氧, m ol; Υ 为油层孔隙度; Θ h 为油的 密度, kg � m 3; sh 为 油的饱和度; M O 2 为氧的分子量; k 0 为指数前因子; E 为活化能 , J �m o l; R 为气体常数, J � (m o l K ) ; T 为 n 反应过程中可燃物的绝对温度 , K; P O 为孔隙体积 2 气体中氧的分压 , P a; n 为反应级数。 应用能量守衡可得到微元体温度控制方程, 整 理后可得到: E h 2 ( T i - T ∞) 2 h ( Θ h sh + GC T i - T ∞ ) + 2Υ R Κ T2 i Κ M O2 E 1 n ( 9) k 0P O 2Q exp - R T i 1- e = 0 根据上式即可确定临界着火温度 ( 使油层着火 所必需的热气流温度 T。 2 决策点火方式及具体实施方法 2. 1 自燃点火设计 自燃点火成功的关键是保障地层温度和持续的 空气注入量。 油层温度对点火时间的影响。在具体 运行时我们应用以下公式 [5 ]: Θ 1c1 T 0 ( 1+ 2T 0� B ) eB�T 0 ( 10 ) t’ = 86400ΥS 0HA 0P n xB �T 0 式中: t’ —点火时间, d; Θ 1—油层密度 , kg � m 3; c 1—油层比热容, kJ � ( kg ℃ ) ; T 0—初始温度 , K; - 1 A 0 —常数, s M P a; B —常数, K ; n —压力指数; S 0 —含油饱和度; Υ—孔隙度; H —氧气的反应热; p x—氧分压, p x = 0. 209p , p 为注气压力 ( 绝对 压力) , p = 0. 1M Pa。 在原始地层温度为 303. 8K 的情况下通过数值 计算可以得到 , 点火时间为 99. 1 天。在现场施工中 , 我们应该尽量减少点火时间, 以降低运营成本。 在所 用数据中, 大部分是油层固定数据, 无法改变。 因此 我们可以考虑适当提高油层温度。 要提高油层的温 度要从外部供给热量, 一般有井下直接加热和井口 注蒸汽两种, 但是井下操作对设备及人员素食有较 高的要求 , 而根据以往注个蒸汽吞吐以及蒸汽驱的 一些经验, 我们可方便的得到注气方案。 在注蒸汽一段时间后 , 我们可以模拟得到以下 数据: 通过对注蒸汽后油层温度的变化 , 我们可以得 到其与点火时间的关系曲线, 如图 2。