专利名称：一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法
技术领域：
本发明涉及一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，属于油田开发技术领域。
背景技术：
稠油开采工艺主要有蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)、电加热、火烧油层、催化水热裂解、出砂冷采、超临界萃取等。目前得以大规模应用的仍是基于蒸汽加热减黏的蒸汽吞吐和蒸汽驱，SAGD也以其在超稠油开采中的高采收率优势得到越来越广泛的应用。然而，基于蒸汽加热的稠油开采技术有以下局限:(I)适采油藏< 2000米，不适用于深层油藏:油藏埋藏越深，压力越高；而限于蒸汽的PVT性质，相同注汽量条件下，油藏压力越高，蒸汽比容越小，其波及体积越小；(2)相同井口干度条件下，油藏压力越高，井口注汽压力越高，蒸汽温度越高，管线热损失越大，热效率低。由于注蒸汽开采的缺陷，研究者们试图开发一种油藏自生热减黏工艺，火烧油层技术就是在这一思路的基础上建立起来的。这一技术利用裂解产物焦炭的燃烧反应供给体系热量，避免了外加热源的局限，同时，体系中发生加热蒸馏和高温裂化作用，使原油的流动性大大增强，并在一定程度上改善了原油的品质。尽管该技术被认为是稠油开发中具有广阔的应用前景的开发方式，但是该技术仍具有以下不足:(I)由于燃烧反应过于剧烈，体系反应无法实现较为准确的控制；(2)体系温度过高，在油田应用中常达到600°C以上，而实际上稠油在200°C以下时流动性即得到大大改善，高温裂解也大都在500°C以下即可发生，热量的品位过高势必需要消耗更多的燃料，影响采收率；(3)结焦现象明显，在燃烧前缘前方附近的高温区域形成较宽的结焦带，不仅影响燃烧前缘的推进和体系的传热过程，也对油藏渗透率造成了 一定程度的伤害。由此可以看出，在现有的稠油开采工艺中，依赖于高压蒸汽的外给热技术存在着不适用于深层油藏、管线热损失严重等无法避免的缺陷，而原位自生热技术发展仍不完善，不能实现对系统温度和反应速率的有效控制。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种适用于稠油、超稠油油藏的可控的、中低温的自生热方法，通过向油藏中注入含氧气体和催化剂，引发催化氧化放热反应，实现油藏的自生热。为达到上述目的，本发明提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:通过注入井向稠油或超稠油油藏中注入含氧气体和催化剂，含氧气体的注入量为每吨原油0.Ι-lOOONm3，催化剂的注入量为每吨原油0.1-1OOOg ;加热注入井附近的油藏使其温度升高至100-400°C，启动催化氧化放热反应，通过该反应产生的热量对原油进行加热，实现对于稠油或超稠油油藏的加热。
在本发明提供的上述方法中，当催化氧化放热反应被启动之后，反应区域内的轻组分会在升温过程中发生气化，剩下的重质组分在催化剂作用下与O2发生氧化反应，同时放出热量；反应热会加热反应区内的原油，维持体系一定的生热速率；气化的轻组分与反应生成物会携带催化剂随气流向前流动，加热反应区附近的原油，推动反应前缘稳定推进；当反应区温度上升至水的汽化温度时，地层水会发生汽化，吸收大量的热量，同时降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，从而使反应区域的温度维持在200-400°C而不会太高，实现可控的、中低温的自生热。在本发明所提供的上述方法中，优选地，对注入井附近的油藏进行加热采用焖井、蒸汽加热、电加热和天然气点火等中的一种或几种的组合进行。在本发明所提供的上述方法中，优选地，所采用的含氧气体是由Ar、N2、C02和水蒸气等中的一种或几种与氧气组成的混合物。在本发明所提供的上述方法中，优选地，在含氧气体中，氧气的摩尔分数为10-90%。在本发明所提供的上述方法中，优选地，所采用的催化剂(或称生热催化剂)为纳米过渡金属基催化剂的一种或几种的组合。更优选地，上述过渡金属为锰、铜、铁、钴、镍、钒、钥和锌等中的一种或几种的组合。在本发明所提供的上述方法中，优选地，所采用的纳米过渡金属基催化剂为过渡金属的纳米颗粒、过渡金属氧化物的纳米颗粒、过渡金属碳化物的纳米颗粒、过渡金属硫化物的纳米颗粒、过渡金属氮化物的纳米颗粒、过渡金属磷化物的纳米颗粒等的一种或者几种的组合。与现有的稠油开采技术相比，本发明提供的稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法具有以下有益效果:(1)实现了油藏内部的可控自生热过程，减少了燃料消耗，降低了过程能耗；⑵能够控制体系的过度升温过程，反应前缘区与凝结区之间没有结焦区，有利于反应前缘向前推进，扩大了波及体积，提高了采油速率。
具体实施例方式为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。实施例1本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为90mol%的含氧气体、纳米氧化锰作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为500mPa*s的稠油油层；含氧气体为氮气、氧气、氩气等的混合物，含氧气体的注入量为每吨原油0.1Nm3，催化剂的注入量为每吨原油0.1g ；通过焖井的方式使注入井附近油藏的温度升高到400°C，启动催化氧化放热反应，随着反应的进行，反应区域附近的温度上升，该区域内的轻组分发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化放热反应，生成轻质组分、H2O, CO、CO2,同时放出大量的热量；当反应区域温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，从而将反应区域温度维持在300°C ；
在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上、向前流动，推动催化氧化放热反应的稳定推进，形成驱动作用把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低50% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高30%。实施例2本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为90mOl%的含氧气体、纳米氧化锰作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为5000mPa*s的稠油油层；含氧气体为氮气、氧气、氩气、二氧化碳等的混合物，含氧气体的注入量为每吨原油5Nm3，催化剂的注入量为每吨原油5g ；通过焖井的方式使注入井附近的油藏温度达到200°C，启动催化氧化放热反应，随着反应的进行，反应区域附近的温度上升，该区域内的轻组分发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化放热反应，生成轻质组分、H2O, CO、CO2,同时放出大量的热量；当反应区域温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，从而将反应区域温度维持在300°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动，推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低40% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。实施例3本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为90mOl%的含氧气体、纳米氧化锰作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为IOOOOmPa.s的稠油油层；含氧气体为氮气、氧气的混合物，含氧气体的注入量为每吨原油50Nm3，催化剂的注入量为每吨原油50g ；通过焖井的方式使注入井附近的油藏温度达到200°C，启动催化氧化放热反应，随着反应的进行，反应区域附近的温度上升，该区域内的轻组分发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化放热反应，生成轻质组分、H2O, CO、CO2,同时放出大量的热量；当反应区域温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，从而将反应区域温度维持在350°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动，推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低40% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。实施例4本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为IOmol^的含氧气体、纳米氧化镍作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为30000mPa-s的超稠油油层；含氧气体为氮气、氧气、二氧化碳的混合物，含氧气体的注入量为每吨原油lOOONm3，催化剂的注入量为每吨原油IOOOg ；通过焖井的方式使注入井附近的油藏温度达到100°C，启动催化氧化放热反应，随着反应的进行，反应区域附近温度上升，该区域内的轻组分发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化放热反应，生成轻质组分、H2O, CO、CO2,同时放出大量的热量；当反应区域温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，从而将反应区域温度维持在350°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动，推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低30% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。实施例5本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为IOmol %的含氧气体、纳米氧化铁作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为50000mPa-s的超稠油油层；含氧气体为空气和水蒸气的混合物，含氧气体的注入量为每吨原油500Nm3，催化剂的注入量为每吨原油500g ；通过电加热的方式 使注入井附近油藏温度达到200°C，启动催化氧化放热反应，随着可控自生热反应的进行，反应区域附近温度上升，该区域内的轻组分发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化放热反应，生成轻质组分、H2O, CO、CO2,同时放出大量的热量;当反应区域温度上升至水的气化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，从而将反应区域温度维持在250°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动,推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低30% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。实施例6本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为21mol%的空气、纳米氧化铁作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为IOOOOmPa-s的稠油油层；空气的注入量为每吨原油300Nm3，催化剂的注入量为每吨原油 50g ；通过天然气点火的方式使注入井附近油藏温度达到200°C，启动催化氧化放热反应，随着可控自生热反应的进行，反应区域附近温度上升，该区域内的轻组分发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化放热反应，生成轻质组分、H20、CO、CO2,同时放出大
量的热量；当反应区域温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，从而将反应区域温度维持在300°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动,推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低40% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。实施例7本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为90mol %的含氧气体、纳米氧化钴作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为IOOOOmPa *s的稠油油层；含氧气体为氮气、氧气、氩气的混合物，含氧气体的注入量为每吨原油0.7Nm3，催化剂的注入量为每吨原油3g ；通过蒸汽加热的方式使注入井附近油藏温度达到250°C，启动催化氧化放热反应，随着可控自生热反应的进行，反应区域附近温度上升，该区域内的轻组分发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化放热反应，生成轻质组分、H2O, CO、CO2,同时放出大量的
热量；当反应区域温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，从而将反应区域温度维持在300°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动,推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低40% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。实施例8本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为60mol%的含氧气体、环烷酸钴作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为IOOOOmPa-s的稠油油层；含氧气体为氮气和氧气的混合物，含氧气体的注入量为每吨原油36Nm3，催化剂的注入量为每吨原油17g ；通过蒸汽加热的方式使注入井附近油藏温度达到350°C，启动催化氧化放热反应，反应区内的轻组分在升温过程中发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化反应，放出大量的热量；反应热加热反应区原油，维持体系一定的生热速率；气化的轻组分与反应生成物携催化剂随气流向前流动，加热反应区附近的原油，推动反应前缘稳定推进；当反应区温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，同时这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，将反应区域温度维持在300°C ；
在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动，推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低40% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。实施例9本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为90mOl%的含氧气体、纳米碳化铁作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为IOOOOmPa-s的稠油油层；含氧气体为氮气和氧气的混合物，含氧气体的注入量为每吨原油12Nm3，催化剂的注入量为每吨原油0.3g ；通过蒸汽加热的方式使注入井附近油藏温度达到350°C，启动催化氧化放热反应，反应区内的轻组分在升温过程中发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化反应，放出大量的热量；反应热加热反应区原油，维持体系一定的生热速率；气化的轻组分与反应生成物携催化剂随气流向前流动，加热反应区附近的原油，推动反应前缘稳定推进；当反应区温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，同时这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，将反应区域温度维持在340°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动,推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低40% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。实施例10本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为21mol%的空气、纳米铁作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为IOOOOmPa.s的稠油油层；空气的注入量为每吨原油700Nm3，催化剂的注入量为每吨原油200g；通过蒸汽加热的方式使注入井附近油藏温度达到300°C，启动催化氧化放热反应，反应区内的轻组分在升温过程中发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化反应，放出大量的热量；反应热加热反应区原油，维持体系一定的生热速率；气化的轻组分与反应生成物携催化剂随气流向前流动，加热反应区附近的原油，推动反应前缘稳定推进；当反应区温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，同时这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，将反应区域温度维持在350°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动，推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低40% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。
实施例11本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为IOmol %的含氧气体、纳米氧化钒作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为IOOOOmPa *s的稠油油层；含氧气体为空气和水蒸气的混合物，含氧气体的注入量为每吨原油900Nm3，催化剂的注入量为每吨原油600g ；通过电加热的方式使注入井附近油藏温度达到400°C，启动催化氧化放热反应，反应区内的轻组分在升温过程中发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化反应，放出大量的热量；反应热加热反应区原油，维持体系一定的生热速率；气化的轻组分与反应生成物携催化剂随气流向前流动，加热反应区附近的原油，推动反应前缘稳定推进；当反应区温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，同时这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，将反应区域温度维持在400°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动，推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低40% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。实施例12本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为IOmol %的含氧气体、纳米氧化亚铜作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为IOOOOmPa *s的稠油油层；含氧气体为空气和水蒸气的混合物，含氧气体的注入量为每吨原油50Nm3，催化剂的注入量为每吨原油70g ；通过电加热的方式使注入井附近油藏温度达到320°C，启动催化氧化放热反应，反应区内的轻组分在升温过程中发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化反应，放出大量的热量；反应热加热反应区原油，维持体系一定的生热速率；气化的轻组分与反应生成物携催化剂随气流向前流动，加热反应区附近的原油，推动反应前缘稳定推进；当反应区温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，同时这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，将反应区域温度维持在360°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动,推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低40% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。实施例13本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为21m0l%的空气、纳米氧化亚钥作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为IOOOOmPa-s的稠油油层；空气的注入量为每吨原油500Nm3，催化剂的注入量为每吨原油7g ;通过电加热的方式使注入井附近油藏温度达到300°C，启动催化氧化放热反应；反应区内的轻组分在升温过程中发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化反应，放出大量的热量；反应热加热反应区原油，维持体系一定的生热速率；气化的轻组分与反应生成物携催化剂随气流向前流动，加热反应区附近的原油，推动反应前缘稳定推进；当反应区温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，同时这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，将反应区域温度维持在300°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动,推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低40% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20 %。实施例14本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为21m0l%的空气、纳米二氧化锰作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为IOOOOmPa-s的稠油油层；空气的注入量为每吨原油500Nm3，催化剂的注入量为每吨原油7g ;通过电加热的方式使注入井附近油藏温度达到300°C，启动催化氧化放热反应；反应区内的轻组分在升温过程中发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化反应，放出大量的热量；反应热加热反应区原油，维持体系一定的生热速率；气化的轻组分与反应生成物携催化剂随气流向前流动，加热反应区附近的原油，推动反应前缘稳定推进；当反应区温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，同时这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，将反应区域温度维持在200°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动,推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低40% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。实施例15本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为21mol%的空气、纳米氧化锌作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为IOOOOmPa-s的稠油油层；空气的注入量为每吨原油300Nm3，催化剂的注入量为每吨原油 50g ；通过电加热的方式使注入井附近油藏温度达到320°C，启动催化氧化放热反应，反应区内的轻组分在升温过程中发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化反应，放出大量的热量；反应热加热反应区原油，维持体系一定的生热速率；气化的轻组分与反应生成物携催化剂随气流向前流动，加热反应区附近的原油，推动反应前缘稳定推进；
当反应区温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，同时这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，将反应区域温度维持在350°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动，推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低40% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。实施例16本实施例提供了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤:将含氧量为21mol%的空气、纳米锰作为生热催化剂通过注入井注入地层粘度为IOOOOmPa.s的稠油油层；空气的注入量为每吨原油300Nm3，催化剂的注入量为每吨原油50g ；通过电加热的方式使注入井附近油藏温度达到300°C，启动催化氧化放热反应；反应区内的轻组分在升温过程中发生气化，重质组分则在催化剂作用下与O2发生氧化反应，放出大量的热量；反应热加热反应区原油，维持体系一定的生热速率；气化的轻组分与反应生成物携催化剂随气流向前流动，加热反应区附近的原油，推动反应前缘稳定推进；当反应区温度上升至水的汽化温度时，地层水发生汽化，吸收大量的热量，同时这会降低原油附近的O2分压，减缓放热反应的速率，将反应区域温度维持在400°C ；在反应区域内，轻组分、水蒸气、CO、CO2携带生热催化剂随气流向上向前流动，推动催化氧化放热反应稳定推进，形成驱动作用，把原油驱向生产井，使其通过生产井被开采出来。与传统的蒸汽驱技术相比，本实施例所提供的方法可将过程能耗降低40% ;与火烧油层技术相比，可以将采油速率提高20%。
权利要求
1.一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法，其包括以下步骤: 通过注入井向稠油或超稠油油藏中注入含氧气体和催化剂，含氧气体的注入量为每吨原油0.Ι-lOOONm3，催化剂的注入量为每吨原油0.1-1OOOg ； 加热注入井附近的油藏使其温度升高至100-400°C，启动催化氧化放热反应，通过该反应产生的热量对原油进行加热，实现对于稠油或超稠油油藏的加热。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对注入井附近的油藏进行加热采用焖井、蒸汽加热、电加热和天然气点火中的一种或几种的组合进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含氧气体是由氩气、氮气、二氧化碳和水蒸气中的一种或几种与氧气组成的混合物。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，在所述含氧气体中，氧气的摩尔分数为10-90%。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化剂为纳米过渡金属基催化剂中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述过渡金属为锰、铜、铁、钴、镍、钒、钥和锌中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述纳米过渡金属基催化剂为过渡金属的纳米颗粒、过渡金属氧化物的纳米颗粒、过渡金属碳化物的纳米颗粒、过渡金属硫化物的纳米颗粒、过渡金属氮化物的纳米颗粒、过渡金属磷化物的纳米颗粒等的一种或者几种的组合。
全文摘要
本发明涉及一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法。该方法包括以下步骤通过稠油或超稠油油藏的注入井向油层中注入含氧气体和催化剂；加热注入井附近的油藏进行加热使其温度升高至100-400℃，启动催化氧化放热反应，反应放出的热量加热油藏，实现对于稠油或超稠油油藏的可控自生热。与现有的稠油开采技术相比，本发明提供的稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的方法具有以下有益效果(1)实现了油藏内部的可控自生热过程，减少了燃料消耗，降低了过程能耗；(2)能够控制体系的过度升温过程，反应前缘区与凝结区之间没有结焦区，有利于反应前缘向前推进，扩大了波及体积，提高了采油速率。
文档编号E21B43/24GK103147732SQ201210586830
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者魏飞, 昝成, 张强, 江航, 樊铖, 褚玥, 史琳 申请人:中国石油天然气股份有限公司, 清华大学