本發(fā)明涉及稠油油藏、油頁(yè)巖、干酪根儲(chǔ)層及中低成熟度頁(yè)巖油油藏的高效開采，特別涉及一種利用注空氣輔助井筒電加熱實(shí)現(xiàn)稠油及干酪根原位裂解改質(zhì)的工藝方法。

背景技術(shù)：

隨著常規(guī)油氣資源儲(chǔ)量的不斷衰減，稠油資源已經(jīng)成為一種重要的接替能源。稠油油藏的開采關(guān)鍵在于兩點(diǎn)：其一是有效降低稠油的粘度，提高其在油藏條件下的流動(dòng)能力；再者是儲(chǔ)層具備足夠的驅(qū)動(dòng)能量，能夠?qū)⒃陀行?qū)替至生產(chǎn)井，進(jìn)而抽提至地面?；谧⒄羝臒岵杉夹g(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的稠油開發(fā)方式，通過與直井或水平井技術(shù)、非凝析氣(氮?dú)?、二氧化碳、煙道氣、空?及溶劑注入技術(shù)相結(jié)合，表現(xiàn)為不同的工藝形式，被應(yīng)用于不同類型的稠油油藏。礦場(chǎng)實(shí)踐已經(jīng)證實(shí)了基于注蒸汽的熱采技術(shù)是一種有效的稠油開采方式，但其過高的能耗，大量的水資源消耗和溫室氣體排放有悖于當(dāng)前節(jié)能減排和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，需要尋求新技術(shù)提高開發(fā)效果，降低開采能耗和碳排放。

針對(duì)低品位的原油儲(chǔ)層，如超稠油儲(chǔ)層、油頁(yè)巖、干酪根儲(chǔ)層及中低成熟度頁(yè)巖油儲(chǔ)層，基于井筒加熱模式的原位裂解改質(zhì)工藝是一種新穎的開采方式。該方法通過在井筒中安裝加熱電纜，由油層段井筒內(nèi)電加熱棒作為熱源加熱含油儲(chǔ)層，提升儲(chǔ)層溫度至原油或干酪根裂解溫度(通常在300℃以上)，促使原油或者干酪根發(fā)生原位裂解反應(yīng)，形成輕質(zhì)組分(石腦油、煤油、柴油及裂解氣)。該方法的優(yōu)勢(shì)在于能夠在地下提升原油品質(zhì)，采收率高(可達(dá)70％)，電加熱取代高溫蒸汽加熱，極大降低水資源消耗及溫室氣體排放。然而，由于基于儲(chǔ)層天然能量開發(fā)，仍然存在儲(chǔ)層能量不足的問題，即部分改質(zhì)后的原油不能被有效地驅(qū)替至生產(chǎn)井，同時(shí)井筒電加熱模式主要以熱傳導(dǎo)方式進(jìn)行熱傳遞，加熱范圍相對(duì)較小，加熱時(shí)間過長(zhǎng)，仍具有一定的局限性。

空氣相對(duì)于其他氣體(二氧化碳，氮?dú)?，煙道?，具有氣源廣、成本低等優(yōu)勢(shì)，因此注空氣技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于中輕質(zhì)油藏及稠油油藏的開發(fā)，包括高壓注空氣技術(shù)(中輕質(zhì)油藏)及火燒油層技術(shù)(稠油油藏)等。有關(guān)空氣與中輕質(zhì)原油及稠油的低溫氧化反應(yīng)(LTO)及高溫氧化反應(yīng)(HTO)國(guó)內(nèi)外已開展了廣泛的研究，對(duì)其反應(yīng)機(jī)制已有較為深入的認(rèn)識(shí)。此外，有關(guān)注空氣技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)配套設(shè)施及相關(guān)工藝已經(jīng)較為成熟。鑒于以上因素，本發(fā)明提出一種經(jīng)濟(jì)有效，切實(shí)可行，能夠改善基于井筒加熱模式的超稠油原位裂解改質(zhì)工藝，從而進(jìn)一步提高原油采收率，減少開采能耗，提高開發(fā)生命周期經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種適用于超稠油油藏、油頁(yè)巖、干酪根儲(chǔ)層及中低成熟度頁(yè)巖油儲(chǔ)層的基于井筒加熱模式的注空氣輔助地下裂解改質(zhì)工藝，其包括以下步驟：

步驟1：針對(duì)目標(biāo)油藏開采層位鉆取開采井組，所述開采井組包括加熱井、注氣井及生產(chǎn)井。所述開采井組可以為直井井組、水平井井組及定向井井組中的任一種或者是由不同井型構(gòu)成的組合井組。井組類型及井網(wǎng)密度取決于儲(chǔ)層地質(zhì)條件。針對(duì)已投入開發(fā)的油藏，可以在已有井組基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，合理鉆取加密井。

步驟2：在加熱井井筒內(nèi)安裝加熱電纜，在油層段井筒內(nèi)加熱電纜連接電加熱棒。通過加熱井對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行電加熱，使地層溫度提升至300～450℃，促使原油或干酪根發(fā)生原位裂解改質(zhì)。

步驟3：通過注氣井向儲(chǔ)層內(nèi)注空氣至設(shè)計(jì)注氣量。所述設(shè)計(jì)注氣量取決于開采儲(chǔ)層的特征(儲(chǔ)層厚度，含油飽和度等)、原油物性及注氣時(shí)機(jī)。

步驟4：達(dá)到設(shè)計(jì)加熱燜井時(shí)間后，開啟生產(chǎn)井提取地層內(nèi)改質(zhì)后的原油及裂解氣。所述設(shè)計(jì)加熱燜井時(shí)間取決于開采儲(chǔ)層體積及超稠油或者干酪根的裂解反應(yīng)速率及開采儲(chǔ)層體積等因素。

本發(fā)明的有益效果為：①針對(duì)基于注蒸汽的熱采技術(shù)采收率低、能耗高、用水量大、溫室氣體排放量大等不足，基于井筒加熱模式的注空氣輔助原位裂解改質(zhì)工藝具有采收率高(可達(dá)70％以上)，能量利用率高，以電加熱直接加熱儲(chǔ)層的方式代替燃燒化石燃料加熱水蒸氣等攜熱介質(zhì)間接加熱儲(chǔ)層的方式，大大降低水資源消耗及溫室氣體排放，同時(shí)實(shí)現(xiàn)原油地下改質(zhì)，提升原油品位；②基于井筒加熱模式的注空氣輔助原位裂解改質(zhì)工藝克服了單一井筒加熱模式下儲(chǔ)層熱傳遞方式單一的問題，由熱傳導(dǎo)升級(jí)為熱傳導(dǎo)與熱對(duì)流共同傳熱，提高儲(chǔ)層加熱速率，縮短原油改質(zhì)時(shí)間；③基于井筒加熱模式的注空氣輔助原位裂解改質(zhì)工藝克服了單一井筒加熱模式開采過程中遇到的儲(chǔ)層能量不足的問題，注入空氣能夠有效補(bǔ)充和提高地層能量，生產(chǎn)過程中，儲(chǔ)層深部氣體驅(qū)替改質(zhì)原油進(jìn)入生產(chǎn)井；④基于井筒加熱模式的注空氣輔助原位裂解改質(zhì)工藝可以利用原油與空氣的低溫氧化(放熱)作用，提高和維持地層溫度，降低原油裂解反應(yīng)溫度，提高裂解效率和裂解程度。

附圖說明

附圖1為基于井筒加熱模式的注空氣輔助超稠油地下裂解改質(zhì)工藝示意圖。

其中，1、含油儲(chǔ)層，2、蓋層，3、加熱井，4、生產(chǎn)井，5、加熱電纜，6、電加熱棒，7、變壓器，8、電網(wǎng)，9、空氣壓縮機(jī)，10、空氣壓力緩沖裝置，11、抽油機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述。

一種基于井筒加熱模式的注空氣輔助超稠油地下裂解改質(zhì)工藝，具體步驟如下：

(1)針對(duì)目標(biāo)油藏開采層位1，采用常規(guī)鉆具鉆取水平井井組(3和4)，水平段長(zhǎng)度及兩口井水平段上下間隔根據(jù)儲(chǔ)層性質(zhì)(儲(chǔ)層厚度、孔隙度及滲透率等)、原油物性(粘度及密度等)及技術(shù)可行性確定；

(2)在加熱井3井筒內(nèi)安裝加熱電纜5，在水平段井筒內(nèi)加熱電纜連接電加熱棒6。所述的加熱電纜5結(jié)合連續(xù)油管工藝下入井筒，加熱電纜5可在井場(chǎng)外預(yù)先裝配到連續(xù)油管內(nèi)，然后運(yùn)輸?shù)骄谶M(jìn)行安裝。加熱電纜5可經(jīng)由變壓器7連接電網(wǎng)8；

(3)通過空氣壓縮機(jī)9將地面空氣壓縮，經(jīng)空氣壓力穩(wěn)定裝置10，生產(chǎn)井4環(huán)空向含油儲(chǔ)層1注入設(shè)計(jì)量的空氣；

(4)通過水平井筒內(nèi)電加熱棒6對(duì)含油儲(chǔ)層1加熱升溫，設(shè)定電加熱棒6溫度為400～600℃，使地層溫度提升至300～450℃，加熱時(shí)間為幾個(gè)月至幾年；

(5)達(dá)到設(shè)定加熱燜井時(shí)間后，開啟生產(chǎn)井4，由地面抽油機(jī)11提取地層改質(zhì)原油，伴生裂解氣體通過環(huán)空排出至氣體管線。