基于废弃油气井的油-热-电联产方法技术

本发明专利技术公开了一种基于废弃油气井的油‑热‑电联产方法，往废弃油气井中注入空气或氧气，部分原油发生氧化反应，高温放热，使得废弃油气井中原来不能开采利用的油气得以开采利用，并对产生的热能加以利用，用于发电或供暖，实现了废弃油气井的油‑热‑电联产。本发明专利技术充分利用油气田的废弃井，可以在不进行新的资源勘探的条件下，增加油气产量和采收率，使废弃油气田起死回生，既节约了原油开发成本，又提高了油气资源的利用率。

Oil-Thermal-Electricity Co-Production Method Based on Waste Oil and Gas Wells

The invention discloses an oil-heat-electricity co-production method based on abandoned oil and gas wells, which injects air or oxygen into abandoned oil and gas wells, oxidizes some crude oil and releases heat at high temperature, so that oil and gas which could not be exploited in abandoned oil and gas wells can be exploited and utilized, and the heat energy generated can be utilized for power generation. Or heating to realize oil-heat-electricity co-production of abandoned oil and gas wells. The invention makes full use of abandoned wells in oil and gas fields, increases oil and gas production and recovery without new resource exploration, makes abandoned oil and gas fields come back to life, saves the cost of crude oil development and improves the utilization ratio of oil and gas resources.

【技术实现步骤摘要】
基于废弃油气井的油-热-电联产方法
本专利技术涉及一种利用原油氧化反应的能源综合开采技术，具体地说，涉及一种基于废弃油气井的油-热-电联产方法。
技术介绍
油气工业领域现状。现今，油气资源对于人类社会的高速发展起到了不可或缺的作用，然而越来越多的人开始担心油气资源的可持续性问题。大量统计资料显示，油田的一次和二次开发程度只能在20%到35%之间，油田平均的采收率一般不超过50%。因此油田中有大量的原油还存留在地下不能被开采出来，在许多已经废弃的油田中，这些存留在储层中的原油饱和度依旧高达30%。这些原油因为技术限制原因以及经济效益不高的原因将不会被开采到地表被人类加以利用。此外，油田还存在大量已废弃的油气井。根据统计数据显示，2005年中国的总有效井为164076口，废弃井为76881口，目前，废弃井的数量呈快速增长的趋势。这些闲置的废弃井不光不能产生经济效益，还可能使储层中的原油经废弃井筒深入到其它地层而污染这些地层中的地下流体资源。现有的修井技术包括修补套管、除沥青、除蜡以及恢复井压力等方法。这些修井费用只占到钻一口新井费用的1/10到1/7。因此，如果这些废弃井通过修井技术重新利用起来，将大大节省前期投资成本。地热资源现状。地热资源世界上最古老的能源之一。据测算，地球内部的总热能量，约为全球煤炭储量的1.7亿倍。每年从地球内部经地表散失的热量，相当于1000亿桶石油燃烧产生的热量。地热资源同时也是一种十分宝贵的综合性矿产资源，其功能多，用途广，不仅是一种洁净的能源资源，可供发电、采暖等利用，而且还是一种可供提取溴、碘、硼砂、钾盐、铵盐等工业原料的热卤水资源和天然肥水资源，同时还是宝贵的医疗热矿水和饮用矿泉水资源以及生活供水水源。多年实践表明，地热资源的综合开发利用，其社会、经济和环境效益均很显著。我国政府有关机构、地矿与石油、煤炭等部门十分重视地热资源的勘查研究和开发利用，即以西部的藏南与滇西、华北及东南沿海一带形成的“三大片”地区，作为全国地热勘查研究和开发利用的重点地区，并与典型地热田试验性开发利用示范点相结合，取得了重大成果，推动了全国地热资源开发利用的发展。从全球构造看，中国中西部的大部分地区分布有中低温地热资源。滇西、川西及藏南分布有高温地热资源极。综上所述，中西部具有不同温度、矿化度和特殊化学成分的地热资源。既有高温蒸汽资源及中低温地下热水，又有淡热水、高矿化热卤水及热矿水，为地热资源的综合开发利用提供了资源保证。随着我国向西部转移的战略目标的实施，中西部地区的地热工作已逐步得到加强，并已取得显著进展。在地热发电、采暖、温室、养殖、康复医疗、提取化工原料、旅游以及瓶装矿泉水等方面已获得广泛利用。对于像温泉这种类型地热资源，其热量不需要人工协助的方式被带到地表。而对于盆地型地热资源则需要钻取地热井到达地热储层来采热。通过地热井采热的方式又可以分为：直接抽取地下高温流体至地表；从地表注入流体至地热储层，流体经过地热储层后将热量携带至地表；对于封闭型的地热井，流体仅在地热井中流动，而不影响地热储层及地层的流体从而进行“只取热不取水”。对于“只取热不取水”的开采方式，其中的一种实现方案是指将井壁及井底进行封固，使得井筒内和围岩以及地热储层不能进行流体交换。地热井外层一般为钢材套管，中间再嵌套一层中空的钢管，称为采出井。这样采出井与外层套管之间的环空位置为地表注入流体的位置，称为注入环空。采出井的作用是将地表注入的流体采出并返回至地表。采出的高温流体用于取暖或者发电之后又可以再回灌到注入环空。整个过程是一个封闭的循环系统。一些现场试验表明，国内地热井的出口温度大部分在100℃左右。这样的温度并不足以进行大规模商业发电使用。如果地下原油、废弃井和地热能开采充分结合起来，不仅能解决油田的原油渗入地层的污染问题，还能将不能被直接开采至地表的原油和废弃井变废为宝，产生经济效益。具体做法为：当废弃井被改造成地热井后，可以通过地热井抽取地下地热能并加以利用，如利用地热能供暖和发电。但是普通的地热井采出的工作介质流体的温度不够高，不足达到发电厂的入口温度要求而难以产生经济效益。在这种情况下，正好可以将地下储层中不能被直接采出地面的原油利用起来以辅助地热井采热系统。具体原理是：通过空气注入井直接将氧化性气体（如空气）注入储层，使氧化性气体与原油直接在地下发生氧化并产生大量热量，这个过程称为火烧油层。火烧油层产生的大量热量可以被地热井捕获并带出到地表。根据现行资料显示，注空气进行轻质油的火烧油层的储层温度可达400℃，对于重质原油储层可达600℃以上。目前与本方法最接近的地热开采技术是：首先从地表钻取一口地热井到地热储层，然后对地热井进行完井措施，如在地热采出管外围加上隔温层、在井壁与地热井之间加注水泥封固以保障地热井和围岩的稳定性。在地热井的钻取和完井工作完成后，将地热井工作介质流体（比如水、有机介质等）从外围环空注入井内。流体在注入的过程中会与井壁以及围岩发生热量交换吸取围岩中的大量热量，然后从井底通过采出管返流至地表。在返流的过程中由于采出管壁外围有隔温层保护，所以损失的热量有限，返回至地表的工作介质流体将是携带了大量热量的流体。这些流体可以用于后续的利用，如直接用于居民供暖、进行地热发电等等。现有技术的缺点：1、地热资源的勘探成本和风险较高。由于地层的地质情况非常复杂，现阶段的地球物理等探测手段还不能精准的预测含有丰富地热资源的方位及深度信息，也难以掌握从地表到地热储层中间的地层岩性产状等地质信息。2、地热井的钻井风险高。在钻进地热井过程中，现阶段技术手段几乎不可能动用大型监控设备和手段来实时了解地下地层内的钻进情况。一般只能通过钻井工程师的经验及仅有的钻进资料来进行地层状况的推断。3、地热井的完井风险高。如果已经完成了从地表钻进到地热储层的位置，后续的完井质量依旧不能保证新地热井有很好的采热效果，比如固井质量差导致井壁不稳定井筒被挤压等问题。4、地热井的钻井成本太高。根据欧盟GeoElec项目统计显示，新钻取一口地热井在钻井方面费用会占到前期投资成本的一半以上。这样会导致严重延长投资成本回收期，并且在开采一定年限后总利润依旧不高。5、常规地热井出口温度不高。一般情况下，如果地热储层不是位于地热资源极为丰富的地区，地热井汲取的热量主要来自于整个井壁围岩地温梯度场所提供的热量。而仅仅依靠地温梯度场所提供的热量并不足以提供较高的出口温度。当出口温度不高时，其工作介质流体不能很好地为后续的地热工艺利用，如热发电厂需要较高的输入端温度。
技术实现思路
本专利技术正是为了解决上述技术问题而设计的一种基于废弃油气井的油-热-电联产方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于废弃油气井的油-热-电联产方法，针对废弃油气井，往废弃油气井中注入空气或氧气，部分原油发生氧化反应，高温放热，使得废弃油气井中的原来不能开采利用的原油得以开采利用，并对产生的热能加以利用，用于发电或供暖，实现废弃油气井的油-热-电联产，废弃井改造后的生产井为油-热-电联产井。所述基于废弃油气井的油-热-电联产方法，针对高含水油气层，注气前注入携带有可以促进原油氧化反应的催化剂的水溶液。所述基于废弃油气井的油-热-电联产方法，注入空气后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于废弃油气井的油‑热‑电联产方法，其特征在于：针对废弃油气井，往废弃油气井中注入空气或氧气，部分原油发生氧化反应，高温放热，使得废弃油气井中的原来不能开采利用的原油得以开采利用，并对产生的热能加以利用，用于发电或供暖，实现废弃油气井的油‑热‑电联产，废弃井改造后的生产井为油‑热‑电联产井。

【技术特征摘要】
1.一种基于废弃油气井的油-热-电联产方法，其特征在于：针对废弃油气井，往废弃油气井中注入空气或氧气，部分原油发生氧化反应，高温放热，使得废弃油气井中的原来不能开采利用的原油得以开采利用，并对产生的热能加以利用，用于发电或供暖，实现废弃油气井的油-热-电联产，废弃井改造后的生产井为油-热-电联产井。2.根据权利要求1所述的基于废弃油气井的油-热-电联产方法，其特征在于：针对高含水油气层，注气前注入携带有可以促进原油氧化反应的催化剂的水溶液。3.根据权利要求1所述的基于废弃油气井的油-热-电联产方法，其特征在于：注入空气后，在后期开采过程中交替注入空气与水溶液，以便适当降低氧化反应后油层的温度。4.根据权利要求2所述的基于废弃油气井的油-热-电联产方法，其特征在于：催化剂为可以促进氧化反应的高价金属离子氧化物或纳米碳，一般为氧化铁。5.根据权利要求2和3所述的基于废弃油气井的油-热-电联产方法，其特征在于：水溶液是在水中加入防腐剂与防膨剂，防腐剂与防膨剂可以为氯化钠同样或者类似性能的物质。6.根据权利要求1所述的基于废弃油气井的油-热-电联产方法，其特征在于：所述井为直井、水平井、斜井、分枝井、井底腔体，或为单井、对井、多点井网。7.根据权利要求1所述的基于废弃油气井的油-热-电联产方法，其特征在于：所述废弃油气井包括彻底废弃的油气井、临近废弃的油气井和低产量油气井。8.根据权利要求1所述的基于废弃油气井的油-热-电联产方法，其特征在于：所述油-热-电联产井的井底安装氧气含量测定传感器或装置，用于测定油-热-电联产井中高温高压流体在井底的氧气含量；注入空气量的控制以及有关生产过程与有关参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李克文，刘昌为，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11