摘要：依托长庆、大庆和大港等油田进行的减氧空气驱试验，开展了减氧空气驱机理、爆炸极限、腐蚀防控等实验，明确了减氧空气驱爆炸极限、减氧界限、腐蚀防控条件等技术问题。研究表明：油藏温度大于等于120℃时，氧气与原油反应剧烈，可充分利用氧气的低温氧化作用，直接进行空气驱提高采收率；油藏温度小于120℃时，氧气消耗极少，放热量少，难以产生热效应，适合进行减氧空气驱，充分利用N：为主的空气非混相驱提高采收率。减氧空气驱适用于低渗透、注水开发“双高”、高温高盐3类油藏，为防止爆炸，确保减氧空气驱技术安全可控，临界氧含量可控制在10％以内；空气减氧后，管柱氧腐蚀有所减缓；无水条件下地面管线和注入井无需考虑氧腐蚀问题，有水时可采用特殊管材、特殊管柱结构或加入缓蚀剂等方法来降低腐蚀速度。空气／减氧空气是低成本的驱替介质，可用于对低渗透等特殊条件油藏实施能量补充及吞吐、驱替等方式开发，是未来20年具有发展潜力的战略性技术。
关键词：减氧空气驱,爆炸极限,减氧界限,低温氧化,氧腐蚀防控
0引言
国内已开发低、特低渗透油藏储集层孔喉细小，注水开发存在注不进、采不出等突出问题，而气体比较容易注入该类储集层，是驱油和补充地层能量的良好驱替介质。以空气为介质的空气驱技术具有易注入、气源充足、低成本、环保等明显优势，国外空气驱技术现场应用取得了较大成功，且经济效益较高。国外油藏储集层物性相对均质，气窜风险很低，因而采取直接注空气的方式。国内陆相沉积油藏非均质性严重，气窜风险较大，采用直接注入方式，空气与天然气在井筒和地面管线中混合，容易引起爆炸；目前解决该问题的主要方法是注入起泡剂进行封堵，但该方法存在氧气与水接触后对管柱腐蚀作用强烈的问题。为了降低爆炸风险和管柱腐蚀，可以实施减氧空气驱，但该方法适用于何种地质条件的油藏及注入空气中氧含量界限仍未得到很好解决，是目前阻碍减氧空气驱推广应用的技术难点，急需深化研究。
1减氧空气驱适用范围
1．1减氧空气驱提高采收率机理
空气驱采油综合了多种驱油机理，每种机理的作用也各不相同，包括：①保持或提高油藏压力；②原油低温氧化生成C02，产生烟道气驱效应、原油溶胀效应、降黏度效应；③原油低温氧化生热，产生热膨胀、热降黏效应及轻质组分的抽提作用。
各种机理作用的大小取决于油藏的具体情况，在高温高压条件下各种机理的作用都会有所增强。氧化反应的强弱与氧气含量关系不大，而主要与温度和氧气分压的高低相关。空气驱采油，高压提高了混相能力，高温提高了氧的利用率，因而高温、高压油藏中的驱油效果较好；低温低压油藏中，温度不能有效累积而且压力低于最小混相压力，此时空气驱就是典型的非混相气驱，相当于烟道气驱，驱油效率偏低；直接点火形成火驱时，空气驱又表现为火驱的生产动态。因此，不同的地层条件下空气驱可以具有不同的机理且表现为不同的生产动态，驱替效果差异较大。
1．2减氧空气驱油藏温度适用条件
为明确减氧空气驱低温氧化作用机理，采用高压近绝热量热法开展减氧空气低温氧化动力学实验研究，装置和方法参照文献，实验按“加热一等待一搜寻”模式运行。
1．2．1实验设计
实验材料与参数：①大庆海塔原油；②空气和减氧空气(氧含量10％)；③实验压力5MPa。
实验步骤：①“加热”阶段，温度按设定的2。C／min加热幅度升高；②“等待”阶段，通过控制器保持绝热炉内的温度处于均匀平衡状态；③“搜寻”阶段，比较试样升温速率与设定敏感度(一般为0．01。C／min)，前者小于等于后者，自动进入下一个“加热一等待一搜寻”循环，前者大于后者，量热仪自动转为“放热”方式，控制器根据绝热炉各个区域温度与样品测试系统的温度差异进行调节，维持绝热炉温度与样品测试系统温度的一致。
1．2．2实验结果
对于空气，实验中温度低于120℃、时间小于900min时，未观测到氧气消耗及CO：产生，同时未监测到温度累积，表现为加氧反应。温度继续上升，大于等于120℃时监测到放热现象，温度随时间缓慢上升，至150℃前，观测到氧气有极缓慢的消耗，并伴随微量的CO与C02产生。
温度继续上升，逐渐累积到150℃以上，实验时间大于1750min时，温度上升较快，氧化反应较剧烈，氧气消耗加快，产出部分CO和CO：；实验温度进一步提高，上升到180℃以上，放热加速特征更明显，温度急剧上升，此时产生大量的CO和C02，原油氧化反应逐渐由放热较少的加氧反应向大量放热的裂键反应转变。
由此可见，实验温度在120℃以下时，氧化反应以加氧反应为主，裂键反应为辅；当实验温度在180℃以上时，氧化反应以裂键反应为主，加氧反应为辅；当实验温度在120～180℃时，加氧反应和裂键反应并存，加氧反应和裂键反应的拐点温度在150℃左右。而减氧空气在相同实验条件下氧化，当温度累积到170℃，才观察到氧气消耗，高温阶段的氧化也不如空气和原油剧烈。
因此，油藏温度小于120℃，氧气消耗极少，放热量少，难以产生热效应，适合开展减氧空气驱；油藏温度大于等于120℃，原油氧化剧烈，氧气消耗量大，热效应明显，适合开展空气驱；除此之外在选择空气泡沫驱或者气水交替驱时，由于液体的注入，降低了油藏温度，此时更适于减氧空气驱，避免因氧气无法有效消耗导致安全风险。
2减氧空气驱氧含量界限
2．1氧含量爆炸界限
国内外现场经验表明，虽然空气驱未发生过因氧含量超标引起的安全事故，但其安全风险确实存在，也一直是人们关注的焦点，氧含量的爆炸边界条件是采取相应安全控制措施的重要依据，是空气驱提高采收率技术必须要解决的技术难点。
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