[发明专利]一种检测油层是否进入高温氧化阶段的试剂和应用及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测油层是否进入高温氧化阶段的试剂和应用及设备，具体说涉及一种N同位素标记高氯酸铵检测油层温度的试剂和应用及设备。

背景技术

火烧油层是一种有效的提高采收率技术，也是稠油热采转换开发方式的重要技术之一。火烧油层燃烧部分裂解的重质油分，采出轻质油分，而且采收率很高，可达80％以上。

火烧过程中有很多反应，包括热裂解、物理蒸馏等，但氧气参与的只有两个反应：①Oil+O₂→C_xH_yO_z→Coke(加氧反应，即低温氧化反应)，该反应过程中原油会不断变稠，如果时间充足，就会在地下形成焦炭、沥青质。②Oil+O₂→CO₂+CO+H₂O(裂解反应，即高温氧化反应)，该反应主要为重质组分的地下原油与氧气反应，消耗重质组分，生成CO₂、CO和H₂O。在任何一个氧化作用中，这两种反应皆是同时存在的，对于火烧油层开发而言，我们希望进行的反应为后者，即高温燃烧的裂解反应。

对于稠油油藏，油层温度低于350℃时，反应速率较低，主要进行低温氧化反应；当温度超过350℃时，反应速率开始升高，裂解反应逐渐占主导地位，即高温氧化占主导地位。因此，稠油油藏火烧油层时需保证燃烧温度大于350℃。而要让裂解反应占主导地位必须满足两个条件，一是成功点火，点火后油层燃烧温度超过350℃；二是保证充足的注气量，以保证原油持续燃烧。

稠油火烧油层的燃烧温度主要引起以下两个问题：

(1)对点火的影响。稠油自燃的温度在300℃左右，火烧油层在点火时，油层温度必须超过这个温度才能点燃油层，而且必须使油层持续燃烧，燃烧温度超过350℃，才能成功点火。而油层是否点燃并达到高温氧化燃烧无从判断，只能通过分析注入井井底的注气温度和临井的燃烧尾气组分来推断，因此，如果油井点火失败，必将导致二次点火，二次点火的难度增大，而且带来一定的经济损失。

(2)对生产调控的影响。火烧过程中，因生产问题调整注气量，当注气量降低到一定的程度，由于油层缺少燃烧所必须的氧气，导致燃烧状态进入低温氧化阶段甚至灭火，油层燃烧状态再从低温氧化进入高温氧化的调控难度很大，灭火后，二次点火的难度更大。

目前点火失败很难被施工人员发现，而且一直在注空气，等过几个月后才知道点火失败。此时，地层由于已注入大量空气，低温氧化，导致原油成焦。二次点火时，需要的温度更高，点火难度大大加大。而且长时间的空气注入也是一种浪费。

此外，现有技术的稠油油井管柱只有一根油管，如图4所示，用于注入空气，测温电缆捆绑在油管的外侧，无法起出，不可重复使用，存在一定的资源浪费；其次，电缆捆绑在油管外侧，电点火阶段，由于管柱受热有一定的伸长，电缆与油管的伸长量不同，容易把测温电缆拉断。

因此，有必要提供一种监测油层燃烧温度的方法，来解决这一问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种N同位素标记高氯酸铵检测油层是否进入高温氧化阶段的应用。

本发明的另一目的在于提供一种检测油层是否进入高温氧化阶段的试剂。

本发明的再一目的在于提供应用本发明所述试剂检测油层是否进入高温氧化阶段的方法。

本发明的再一目的在于提供应用本发明所述试剂的稠油双管路油井。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种N同位素标记高氯酸铵检测油层是否进入高温氧化阶段的应用，所述高氯酸铵粒度小于10μm。

本发明通过大量实验发现，当将N同位素标记高氯酸铵粒径研磨至小于10μm时，高氯酸铵即可在400℃左右分解。分解产物为NO₂，NO，N₂O，O₂，H₂O和HCl，高氯酸铵中的氮元素都存在于气体中。当标记氮的同位素时，如果油层燃烧超过400℃，在排出尾气中就会检测到N的同位素，从而判断油层是否处于高温氧化阶段。即可以通过本发明的N同位素标记高氯酸铵来检测油层温度是否达到进入自燃阶段。

根据本发明所述的应用，所述N同位素为¹⁵N。