試驗概況

2005—2008年，遼河油田先后在Ｓ塊（薄—中互層狀稠油藏，地下存水量少，回采水率低）和Ｇ塊（厚層塊狀稠油藏，地下存水量大，回采水率低）進行了火驅試驗，這兩個區塊均屬于普通稠油藏，具體油藏特點見表1。

火驅設計關鍵參數

1.燃燒方式：燃燒方式包括干式燃燒和濕式燃燒兩種。干式燃燒是只注入空氣，濕式燃燒是在注入空氣中加入一定量的水，利用干式燃燒過程中在燃燒前沿所殘留的大量熱量，將水加熱成蒸汽，驅動原油流入生產井。

2.轉濕式燃燒時機：油層點燃后，需要干式燃燒一段距離，待油層已燃區內蓄積一定熱量后，才能在注空氣的同時摻入一定比例的水，進行濕式燃撓。如果摻水過早或水量過大，將會使火線（燃燒前緣）降溫過多，造成滅火；如果摻水過晚，則不能充分發揮濕式燃燒的驅油作用。因而，最佳水—空氣比及摻入時機至關重要，轉燒時機在距離20％為宜。

3.注氣速度：空氣注入速度是維持油層高溫氧化燃燒的關鍵參數。注氣速度大，燃燒前緣推進速度就快，但注氣速度過大，容易發生火竄和氣體外溢，導致空氣耗量增大，體積掃油系數降低和火驅成本升高；注氣速度小，燃燒前緣推進速度慢，火線溫度低，會造成油層局部熄火的嚴重后果。正常的燃燒速度一般在004～016ｍ／ｄ之間。

火驅油藏工程參數設計

1.Ｇ塊火驅設計技術要點

1）井網井距設計。針對Ｇ塊地層傾角大的特點，設計行列井網“移風接火”式開發。這種方法能最有效地實現重力驅，還可以避免油井多次經過火線損壞油管，提高容積驅替效率，空氣需求量較小，已燃區原油重新飽和的可能性小，所有生產井都可用來采油，便于追蹤評價，易于控制。通過數模計算優選，采用行列井網，注氣井排距為210ｍ，井距為105ｍ。

2）注氣井、油井射孔層段優化。由于塊狀油層厚度大，為防止火線超覆，需要進行注氣井、油井射孔層段優化，這也是塊狀油層火驅設計的亮點。通過數模計算，油井全井段射開，注氣井分二級射孔，產油量增加幅度最大，縱向動用均勻，分多級射孔雖然產油量更高，但現場實施難度較大。因而，注氣井分二級射孔最優（表2）。在注氣井射開二層（注氣井射開Ｌ52、Ｌ54小層）的條件下，對注氣井錯開注氣、分層注氣、上返式注氣、下返式注氣等４種注氣方式進行了數模研究（表3），對比顯示下返式注氣火驅開發效果最好，因為下返式注氣減少了火線超覆造成的熱量損失，也避免了原油重新飽和已燃區域，但是下返式注氣方式，現場操作難度大，實施困難；而現場工藝技術水平基本能夠滿足分層注氣方式，其數模計算結果略差于下返式注氣方式。因此選擇在火驅過程中，注氣井采用分二層射孔，層系內分注、合采的方式進行開發。在上述研究的基礎上，對注氣井分層射孔位置進行了優選，方式一：注氣井射開Ｌ52、Ｌ54；方式二：注氣井射開Ｌ51、Ｌ53，油井全井段射開。模擬結果表明：方式一火驅效果較好，即注氣井射開目的層下部1／2～2／3（表4）。油井射孔層位優選：與蒸汽驅相比，由于產出氣體密度比蒸汽低，火線超覆比蒸汽驅蒸汽超覆更加嚴重，為了防止火線超覆對火驅驅油效率的影響，對油井射孔層位進行了優選，數模研究結果表明（表5）：注氣井射孔層位為Ｌ52、Ｌ54時，油井射開下部油層，縱向動用程度高，累產油量高，空氣油比低；但油井射開厚度越小，采油速度越低，當油井射開Ｌ52－4小層時，產量增加幅度最大，油井射開含油井段下部層一方面可以降低產氣量，另一方面也可以減緩火線超覆造成的縱向動用程度，因此，油井射開對應層系含油井段下部2／3為最優。

3）注氣速度設計。塊狀油藏注氣速度設計要考慮燃燒過程中燃燒厚度不斷增加對注氣量的要求，因而注氣量的月增加量大。Ｇ塊注氣速度設計以數值模擬為基礎，優化過火截面積及注氣井動態配氣技術，合理設計注氣速度。采用干式正向燃燒“移風接火”式，分兩套層系火驅開發，井距105ｍ，排距300ｍ；采用變速注氣的方式注氣，初期單井注氣速度5000～7000ｍ3／ｄ，折算單位截面積通風強度193ｍ3／（ｍ2•ｈ），動態分段增加注氣速度，月增3000～4000ｍ3／ｄ（較層狀油層而言，月增量是其3倍以上），油井排液量15～25ｍ3／ｄ，預測火驅生產85年，可提高采收率204％，最終采收率可達到４４％。

2.Ｓ塊火驅設計技術

1）井網井距設計。該塊上層系為100ｍ正方形井網形式，通過對不同井距火驅數模研究對比來看，井距越小，見效越快，井距越大，見效越慢。對于100ｍ井距從點火到開發結束，生產時間只有４年左右，這樣累產油量高，階段采收率在20％左右。火井周圍50ｍ以內含油飽和度為0。從試驗出發利用現有井距，反九點井網，當100ｍ邊井井底溫度達到150～200℃時，關掉邊井，變成141ｍ大五點井網。當試驗成功后，可改為100～200ｍ行列注氣，讓火線不斷往外推進。

2）燃燒方式設計。對于具體油藏，采用不同的燃燒方式，效果不同（表6）。依據數模結果，Ｓ塊濕式燃燒空氣油比低，產量高，經濟效益好。

3）濕式燃燒時機設計。根據新疆黑油山油樣模擬試驗研究結果，火線推進至注采井距的20％～35％時實施濕燒較好。Ｓ塊杜家臺油層上層系在火線推進至注采井距35％時實施濕式燃燒。按井距100～141ｍ推算，火線推進到井距30％時，推進距離約30～42ｍ，正常火線推進速度按01ｍ／ｄ計算，預計燃燒時間為270～380ｄ。即油藏正常燃燒前提下，生產270～380ｄ后，開始摻水轉入濕式燃燒階段。數模結果顯示：生產350ｄ，火線推進到注采井距30％左右，是最佳的轉濕燒時機，且日摻水量10ｍ3／ｄ左右效果最好（表7）。數模計算結果：在燃燒半徑達到35％時，即燃燒35ｍ時，大約在生產330ｄ，開始摻水轉入濕燒。

4）注氣速度設計。正常燃燒速度一般在004～016ｍ／ｄ之間，火線推進至注采井距的20％～35％時實施濕式燃燒較好。各階段燃燒時間，可以由燃燒速度和所增加的火線距離求得。一般火驅方案中，根據計算公式，選用變速、偏低的注氣速度為宜。同時，數模計算結果也表明，采用變速注氣，空氣油比低。因而，實際操作中，在保證燃燒的前提下，要根據不同燃燒階段定期調整注氣速度，初期單井注氣速度5000ｍ3／ｄ，動態分段增加注氣速度，月增量1000ｍ3／ｄ（相當于Ｇ塊的1／3），油井排液量控制在10～20ｍ3／ｄ。33火驅參數設計結果采用以上方法，試驗區塊的火驅參數設計結果見表8