一種監(jiān)測(cè)火線前緣溫度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供了一種監(jiān)測(cè)火線前緣溫度的方法，具體為一種監(jiān)測(cè)稠油油藏火燒油層 點(diǎn)火過程及生產(chǎn)過程中油層燃燒溫度的方法，屬于火燒油層開采領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 火燒油層技術(shù)是一種有效提高采收率的技術(shù)，也是稠油熱采轉(zhuǎn)換開發(fā)方式的重要 技術(shù)之一?；馃蛯尤紵糠至呀獾闹刭|(zhì)油分，采出輕質(zhì)油分，而且采收率很高，可達(dá)80% 以上。
[0003] 火燒過程中有很多反應(yīng)，包括熱裂解、物理蒸餾等，但氧氣參與的只有兩個(gè)反應(yīng)： ①0il+02- C xHyOz- Coke (加氧反應(yīng)，即低溫氧化反應(yīng)），該反應(yīng)過程中原油會(huì)不斷變稠， 如果時(shí)間充足，就會(huì)在地下形成焦炭、瀝青質(zhì)。②〇il+〇2-C0 2+C0+H20(裂解反應(yīng)，即高溫氧 化反應(yīng)），該反應(yīng)主要為重質(zhì)組分地下原油與氧氣反應(yīng)，消耗重質(zhì)組分，生成C0 2、CO和H20。 在任何一個(gè)氧化作用中，這兩種反應(yīng)皆是同時(shí)存在的，對(duì)于火燒油層開發(fā)而言，實(shí)際生產(chǎn)中 希望進(jìn)行的反應(yīng)為后者，即高溫燃燒的裂解反應(yīng)。
[0004] 對(duì)于稠油油藏，油層溫度低于350°C時(shí)，反應(yīng)速率較低，主要進(jìn)行低溫氧化反應(yīng)； 當(dāng)溫度超過350°C時(shí)，反應(yīng)速率開始升高，超過400°C后，裂解反應(yīng)占主導(dǎo)地位，即高溫氧化 占主導(dǎo)地位。因此，稠油油藏火燒油層時(shí)需保證燃燒溫度大于400°C。而要讓裂解反應(yīng)占主 導(dǎo)地位必須滿足兩個(gè)條件，一是成功點(diǎn)火，點(diǎn)火后油層燃燒溫度超過400°C ;二是保證充足 的注氣量，以保證原油持續(xù)燃燒。
[0005] 稠油火燒油層的燃燒溫度主要引起以下兩個(gè)問題：
[0006] (1)對(duì)點(diǎn)火的影響。稠油自燃的溫度在350_400°C之間，火燒油層在點(diǎn)火時(shí)，油層 溫度必須超過這個(gè)溫度才能點(diǎn)燃油層，而且必須使油層持續(xù)燃燒，燃燒溫度超過400°C，才 能成功點(diǎn)火。而油層是否點(diǎn)燃并達(dá)到高溫氧化燃燒無從判斷，只能通過分析注入井底的注 氣溫度和臨井的燃燒尾氣組分來推斷，因此，如果油井點(diǎn)火失敗，必將導(dǎo)致二次點(diǎn)火，二次 點(diǎn)火的難度增大，而且會(huì)帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。
[0007] (2)對(duì)生產(chǎn)調(diào)控的影響。在火驅(qū)輔助重力泄油生產(chǎn)過程中，需要調(diào)控產(chǎn)液的溫度， 從而保證生產(chǎn)的安全。在中國專利201320302364. 6中，僅通過水平生產(chǎn)井井筒中的熱電偶 來輔助調(diào)控，而不能確定油層中的燃燒溫度。對(duì)于特殊條件下，如，火線突進(jìn)，突進(jìn)的溫度無 法了解，調(diào)控難度較大。
[0008] 因此，有必要提供一種監(jiān)測(cè)油層燃燒溫度的方法，來解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種監(jiān)測(cè)火線前緣溫度的方法，具 體為一種監(jiān)測(cè)稠油油藏火燒油層點(diǎn)火過程及生產(chǎn)過程中油層燃燒溫度的方法。本方法在 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用可以判斷油層燃燒狀態(tài)及連通狀態(tài)，為火驅(qū)生產(chǎn)過程中的調(diào)控提供一定的指導(dǎo)作 用。
[0010] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種監(jiān)測(cè)火線前緣溫度的方法，其包括以下步 驟：
[0011] a、在注氣井注氣時(shí)，將同位素標(biāo)記的示蹤物注入到注氣管線中，隨空氣一起注入 到井底；
[0012] b、從生產(chǎn)井中定時(shí)取樣分析，通過檢測(cè)含相應(yīng)同位素的分解產(chǎn)物，判斷油層的燃 燒溫度。
[0013] 在上述方法中，優(yōu)選地，同位素標(biāo)記的示蹤物為粉末狀，其粒徑為50-100目。
[0014] 在上述的方法中，優(yōu)選地，以標(biāo)記示蹤物的同位素的摩爾體積為單位，采用的同位 素標(biāo)記的示蹤物的注入體積量Q根據(jù)式（1)計(jì)算：
[0015] Q=DrtR2IKpSu Μ〇ι. 人（1)
[0016] 其中，D為保障系數(shù)，其值為1. 5-2. 5 ;R為井距，單位為m ;h為油層厚度，單位為m ; Φ為油層平均孔隙度；Sw為平均含水飽和度；M11為分析儀器的最低監(jiān)測(cè)濃度。
[0017] 在上述的方法中，優(yōu)選地，采用的同位素標(biāo)記的示蹤物包括第一示蹤物、第二示蹤 物、第三示蹤物和第四示蹤物，更優(yōu)選地，采用的第一示蹤物為 13C標(biāo)記的甲基纖維素；第二 示蹤物包括15N標(biāo)記的聚丙烯酰胺和/或17O標(biāo)記的縮乙醛；第三示蹤物包括 18O標(biāo)記的醇 酸樹脂和/或14C標(biāo)記的環(huán)氧樹脂；第四示蹤物包括2H標(biāo)記的聚氯乙烯和/或 3H標(biāo)記的對(duì) 苯二甲酸。
[0018] 在上述的方法中，優(yōu)選地，采用的13C標(biāo)記的甲基纖維素的聚合度為100,分子量為 18000-20000 ;15N標(biāo)記的聚丙烯酰胺的聚合度為10萬，分子量為700萬-1000萬，目數(shù)為 20-80 ;14C標(biāo)記的環(huán)氧樹脂的聚合度為1，分子量為1000-1500 ;2H標(biāo)記的聚氯乙烯的聚合度 為600,分子量為3萬-4萬。
[0019] 在上述的方法中，優(yōu)選地，采用的13C標(biāo)記的甲基纖維素的分解產(chǎn)物為130) 2和/或 13CO ;15N標(biāo)記的聚丙烯酰胺的分解產(chǎn)物為15腸2和/或15NO ;170標(biāo)記的縮乙醛的分解產(chǎn)物為 H217O ;180標(biāo)記的醇酸樹脂的分解產(chǎn)物為H18O2; 14C標(biāo)記的環(huán)氧樹脂的分解產(chǎn)物為140)2和/或 14CO ;2H標(biāo)記的聚氯乙烯的分解產(chǎn)物為2H2O ;3H標(biāo)記的對(duì)苯二甲酸的分解產(chǎn)物為3H20。
[0020] 在上述的方法中，優(yōu)選地，采用的第一示蹤物對(duì)應(yīng)的標(biāo)記溫度為350-400°C ;第二 示蹤物對(duì)應(yīng)的標(biāo)記溫度為400-500°C ;第三示蹤物對(duì)應(yīng)的標(biāo)記溫度為500-600°C ;第四示蹤 物對(duì)應(yīng)的標(biāo)記溫度為600-700 °C。
[0021] 本發(fā)明采用同位素對(duì)示蹤物進(jìn)行標(biāo)記，在溫度達(dá)到示蹤物的燃點(diǎn)時(shí)，示蹤物會(huì)燃 燒釋放出含有相應(yīng)同位素的物質(zhì)，因此，當(dāng)檢測(cè)到相應(yīng)的同位素時(shí)，就表明溫度達(dá)到的某個(gè) 相應(yīng)的范圍，這個(gè)范圍即為該示蹤物或者說同位素對(duì)應(yīng)的"標(biāo)記溫度"。
[0022] 在上述的方法中，優(yōu)選地，采用的13C標(biāo)記的甲基纖維素的分解產(chǎn)物為130) 2和/或 13C0,當(dāng)監(jiān)測(cè)到130)2和/或 13CO時(shí)，說明火線前緣燃燒溫度達(dá)到了 350-400°C ;
[0023] 采用的15N標(biāo)記的聚丙烯酰胺的分解產(chǎn)物為15勵(lì) 2和/或15N0,17O標(biāo)記的縮乙醛 的分解產(chǎn)物為H2 17O,當(dāng)監(jiān)測(cè)到15NOjP /或15N0、H217O時(shí)，說明火線前緣燃燒溫度達(dá)到了 400-500 0C ；
[0024] 采用的18O標(biāo)記的醇酸樹脂的分解產(chǎn)物為H18O 2,14C標(biāo)記的環(huán)氧樹脂的分解產(chǎn)物 為14〇)2和/或 14C0,當(dāng)監(jiān)測(cè)到妒02、14〇)2和/或14CO時(shí)，說明火線前緣燃燒溫度達(dá)到了 500-600 °C ；
[0025] 采用的2H標(biāo)記的聚氯乙烯的分解產(chǎn)物為2H20, 3H標(biāo)記的對(duì)苯二甲酸的分解產(chǎn)物為 3H2O,當(dāng)監(jiān)測(cè)到2H 2CK3H2O時(shí)，說明火線前緣燃燒溫度達(dá)到了 600-700°C。
[0026] 在本發(fā)明的監(jiān)測(cè)火線前緣溫度的方法中，主要分析物為氣體，而氣體在地層的運(yùn) 移速度要比液體快得多，而且不需要經(jīng)過復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過程，確定地層燃燒狀況所需時(shí)間 短；另外，本發(fā)明采用同位素標(biāo)記的示蹤物進(jìn)行測(cè)試，精度高，測(cè)試方法簡(jiǎn)單，被測(cè)試的同 位素在很低的濃度下就可以檢測(cè)到。
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