[发明专利]一种石油地下中低温可控催化氧化改质开采方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油地下中低温可控催化氧化改质开采方法，属于油田开发技术领域。

背景技术

在能源消费总量激增的今天，世界常规石油储量已大大减少，油价的上涨使得开采难度大但储量丰富的稠油资源得到人们越来越多的关注。据2003年USGS公布资料表明，全球石油经济可采储量约3000亿吨，而稠油/沥青可采储量占50％以上。由此可见，在成熟的新能源形态出现之前，稠油将成为重要的战略接替资源，在以化石能源为主导的能源结构中占据非常重要的地位。

通过改变稠油的分子结构，在油藏中实现重油轻质化，是目前稠油开采领域的研究热点，研究较为成熟的工艺有催化水热裂解和火烧油层。

催化水热裂解最初于1983年由加拿大的Hyne等人提出，是指油砂中的稠油在高温水蒸气的作用下发生脱硫、脱氮、加氢、开环及水煤气转换等一系列反应。该方法虽能改变稠油的化学结构，改善其流动性，但由于反应温度在200℃左右，仍需引入水蒸气作为热源，因而无法避免基于蒸汽的开采工艺的固有缺陷；此外，催化热水裂解改质程度受油品种类的影响较大。

火烧油层是一种在油层内部产生热量的采油技术。它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。由于火烧油层技术具有先进的技术理念、高的驱油效率和采收率，因此被认为是稠油开发中具有广阔的应用前景的开发方式。尽管如此，该技术仍具有以下不足：

(1)体系反应的进行和产生的热量由氧气浓度决定，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℃以上，而实际上稠油在200℃以下时流动性即得到大大改善，高温裂解也大都在500℃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，也对油藏造成了一定程度的破坏。

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石油开采方法，通过加入催化剂和含氧气体来促进石油的开采，该方法具有可控自生热、改质效果好、适用范围广等特点。

为达到上述目的，本发明提供了一种石油地下中低温可控催化氧化改质开采方法，其包括以下步骤：

加热注入井附近的油藏使其温度升高到100-400℃，注入含氧气体、生热催化剂和改质催化剂，使其与部分油藏发生催化氧化反应，使原油被加热；加入改质催化剂，使原油改质降粘，改质后的原油通过生产井采出；其中，含氧气体的注入量为每吨原油0.1-1000Nm³；生热催化剂的注入质量为每吨原油0.1-1000g；改质催化剂的注入质量为每吨原油0.1-1000g。

本发明还提供了一种石油地下中低温可控催化氧化改质开采方法，包括以下步骤：

加热注入井附近的油藏使其温度升高到100-400℃，注入含氧气体、生热催化剂，在生热催化剂作用下，含氧气体与部分油藏发生催化氧化反应，使原油被加热降粘；改质催化剂填充固定在位于生产井之前的原油流经区域中，改质催化剂催化原油改质，改质后的原油通过生产井采出；其中，含氧气体的注入量为每吨原油0.1-1000Nm³；生热催化剂的注入质量为每吨原油0.1-1000g；改质催化剂的注入质量为每吨原油0.1-1000g。

在本发明提供的上述方法中，当注入的生热催化剂与部分油藏发生催化氧化反应之后，轻质组分会受热气化，重质组分在生热催化剂作用下与O₂发生氧化反应，生成轻质组分、H₂O、CO、CO₂，同时放出热量；在反应区域，催化氧化反应放出的热量能够使油藏温度逐渐上升，当体系温度上升至水的汽化温度时，地层水会汽化吸热，从而将反应前缘的温度维持在水的汽化温度以下；重质组分发生氧化反应生成的水蒸汽、轻质组分、CO、CO₂随着含氧气体、生热催化剂推动反应缘稳定向前推进；改质催化剂，可以催化原油改质降粘，改质后的原油可以通过生产井采出。

在上述方法中，优选地，对注入井附近的油藏进行加热通过焖井、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。

在上述方法中，优选地，所采用的含氧气体为氩气、氮气、二氧化碳和水蒸气等中的一种或几种与氧气的混合物。

在上述方法中，优选地，在含氧气体中，氧气的摩尔分数为10-90％。