專利名稱：自生成多相氣體及蒸汽驅油采油工藝及設備的制作方法
技術領域：
本發明所屬技術領域是石油的開采技術石油被大規模開發開采的100多年來，世界的石油資源不斷開采消耗，面臨著石油資源不斷枯竭的危險。石油的開發開采成本不斷高漲，迫使人們不斷提高石油的采收率，以降低成本，節約資源。如注水采油，蒸汽吞吐等一次、二次采油技術；復合物/聚合物，CO2/N2氣注入等三次采油技術。特別是復合物/聚合物，CO2/N2氣注入等三次采油工藝技術的使用對高含水油田及稠油田有重要的作用。石油開采后期油層中的重質油，粘度大，流動性差，蒸汽及聚合物化學開采作用有限，使大量石油資源無法開采。根據有關資料統計，在大慶油田，高強度注水及聚合物注入開采后，油井中抽出物水的含量高達70～85％，因注水/蒸汽的開采技術的使用，每年有幾百口油井套管被腐蝕損壞，油田要耗費大量的人力物力用于解決油水分離、油田廢水污染及套管的修復等問題。僅在大慶油田，每年蒸汽開采所耗用油料就達到100萬噸。據不完全統計，每年在全國油田蒸汽開采作業中就要耗用800～1000萬噸左右的原油，既浪費了資源又造成了很大的環境污染。油田部門非常希望有一種高效、低成本的注氣/注蒸汽的工藝及設備。
目前油田采用的CO2/N2氣注井工藝，一般原理是原料氣體經過地面處理，再經過高壓多級壓縮機，將氣體緩慢注入油井內，CO2/N2氣進入油層后，逐漸地進入油層溶解、膨脹，同時CO2氣體還能腐蝕巖石，使油層中的原油粘度降低，流動性增大，CO2/N2氣將原油從油層中置換出來，使產量增加，含水率降低。一般情況下采用三次采油工藝技術后，可使原油采收率提高5～15％左右。但油層中尚有30～50％左右的原油不能被開采出來。因此，人們采用多種手段來提高CO2/N2氣等的注氣效率。如蒸汽/CO2/N2聯合注井，水/CO2/N2聯合注井，聚合物/CO2/N2聯合注井等工藝技術來提高原油的采收率。參考資料期刊《鉆采工藝》《油氣采收率技術》書《聚合物和二氧化碳注井采油工藝》等上述工藝技術有許多的缺陷，一是CO2/N2氣源，要經過復雜的處理才能應用，如CO2/N2凈化、液化等，氣源生產成本高；二是大功率高壓壓縮機系統設備費、使用費、維護費用高，注氣速度慢；三是進行蒸汽/CO2/N2氣復合驅油工藝時，還需要加上一套高能耗的高壓蒸汽系統；四是氣源條件及高昂的設備費及使用費使CO2/N2氣注井工藝推廣使用有許多困難。
本發明的目的是開發一種簡單、低成本的自生成多相氣體及蒸汽驅油采油工藝及設備。使CO2注氣工藝廣泛地應用在各油田中，降低含水率，降低生產成本，提高石油的采收率。
本發明的原理是利用一種新型的燃料，在復合燃燒器中燃燒產生CO2、H2、N2、蒸汽、熱能及高壓，同時將CO2、H2、N2、蒸汽、熱能及高壓注入油井中；燃燒泵不斷將特殊燃料泵入復合燃燒器中燃燒，產生CO2、H2、N2及熱能，水泵將水打入復合燃燒器中的水冷管中吸收熱能，產生蒸汽共同注井。特殊的燃料主要是由硝酸銨40～80％，焦粉/煤粉10～35％，蠟質及油類10～30％，含水5～30％及催化劑1～5％等物質構成，經過復配制成有流動性的，可泵送的，可自行燃燒的燃料。其中的化學反應是。燃料在復合燃燒器中燃燒產生CO2、H2、N2氣，蒸汽在高溫高壓下快速進入油層中，使原油溶解、膨脹、置換，原油的粘度降低，原油溶出；同時高壓也提高了地層的壓力，使石油的采收率大幅度提高。為了防止CO2腐蝕套管等設備，可以在注氣同時注入化學發泡劑及多種防腐制品。
本發明的復合燃燒器可直接安裝在井口基座上或井口合適的管匯排上。
根據上述原理及結構，經過一個3L的試驗器試驗，證明特殊燃料的配比例為硝酸銨40～80％，焦粉/煤粉10～35％，蠟質及油類10～30％，水5～30％，催化劑1～5％。其燃燒特性較好，熱能利用率高。為了改進氧化劑的氧含量，用液態空氣及液氧，對特殊燃料進行助燃效果較好，關鍵是氣源及設備。燃料泵及水泵選擇柱塞泵、齒輪泵供應燃料，燃燒效果較好。為了防止腐蝕可在水中加入化學發泡劑及防腐劑。
本發明的優點一是注氣系統簡單，可組成流動的注氣驅油系統，一臺燃燒器車，一臺燃料泵車及一臺計算機自控/手控指揮車組成，可廣泛適應油田，油田野外作業要求；二是注氣系統能夠快速形成CO2、H2、N2、蒸汽高能高壓注井，速度快，壓力高，可使氣體及蒸汽快速進入油層中，更好地滿足注氣工藝的要求；三是系統能耗低，僅幾十千瓦，是現有CO2/N2注氣系統的幾十分之一，不用現有工藝所要求的復雜的氣源系統及各種多級高壓泵；四是氣驅、蒸汽驅有機結合成一體，極大的降低了復合驅油的能耗及工時消耗；五是工藝系統的設備成本低，作業成本低，能極大地提高三次采油的經濟效益，使無法開采的稠油田開發成為可能。
權利要求
1.一種自生成多相氣體及蒸汽驅油采油工藝及設備，其特征是一種特殊燃料經過燃料泵(2)輸入復合燃料器內的燃料噴頭(4)中噴出，被環狀點火器(5)點燃，產生CO2，H2，N2，蒸汽，熱能等同時注入油井中驅油。
2.根據權利要求1所述一種自生成多相氣體及蒸汽驅油采油工藝及設備，其特征是一種特殊燃料中含有硝酸銨40～80％，焦粉/煤粉10～35％，蠟質及油類5～30％，含水10～30％及1～5％的催化劑。
3.根據權利要求1所述一種自生成多相氣體及蒸汽驅油采油工藝及設備，其特征是系統設備由水泵及止回閥(1)，燃料泵及止回閥(2)，蒸汽調節閥(3)，燃料噴頭(4)，環狀點火器(5)溫度及壓力傳感器(6)，水冷管(7)及復合燃料器內外殼(8)構成。
全文摘要
本發明的自生成多相氣體及蒸汽驅油采油工藝及設備，是利用一種特殊的燃料，通過在復合燃燒器中燃燒產生CO
文檔編號E21B43/24GK1396373SQ0112044
公開日2003年2月12日 申請日期2001年7月16日 優先權日2001年7月16日
發明者賴志勤 申請人:賴志勤