低渗油藏注空气低温氧化数值模拟研究

针对胜利油田低渗透油藏注空气低温氧化提高采收率,基于室内实验和数值模拟相结合的手段,通过拟合氧化实验的压力降、产出气体含量,建立了注空气低温氧化(LTO)模拟模型,评价了注空气效果影响因素的敏感性及作用机理,对比了注空气与注N2的驱油效果及经济可行性。实际应用表明,模拟与实验结果吻合较好,数值模拟方法可行;胜利油田渤南罗36断块注空气效果影响因素的重要性大小依次为注气速度、油藏温度、剩余油饱和度、油藏倾角、射孔位置等;注空气相对于注N2而言成本低,驱油效果好。为胜利油田低渗油藏注空气动态监测及方案调整提供了依据,对注空气提高采收率开发方案的制订及优化具有借鉴意义。     

胜利油田注空气二次采油技术评价研究

注空气技术已被成功应用于不同类型油藏以提高采收率。对注水困难的低渗透油藏来说,注空气取代注水进行二次采油以及注空气/空气泡沫进行三次采油都将受到越来越多的重视。针对注空气驱油机理和工艺特点,通过一系列实验和油藏数值模拟,研究低渗透油藏注空气提高采收率的机理及其应用。针对胜利油田低渗透轻质油藏目标区块,采用小型台架氧化反应器(SBR)进行原油氧化实验,并利用驱替装置进行氮气驱和空气驱的对比实验,评价了原油的氧化特性及空气驱的驱油效率,给出了原油-空气低温氧化动力学参数,为数值模拟提供基础数据。最后运用油藏数值模拟热采模型对注空气过程中氧化反应的热效应提高采收率进行了预测。     

新疆油田低渗透区块空气驱实验研究

低渗透油藏由于地层能量衰竭较快且注水困难,一次及二次采收率较低,故考虑采用注空气技术来维持地层压力、提高采收率.相对于其他气驱技术,空气驱具有来源广、成本低的显著优势.通过对C-9井区原油低温氧化实验及空气驱实验,研究了目标区块原油的低温氧化特性及油藏条件下的空气驱提高原油采收率幅度.主要从注空气安全和提高采收率潜力方面评价了空气驱低温氧化工艺的可行性.实验结果表明,在相对低温条件下C-9区块原油可以有效消耗氧气,即使氧化速率缓慢,但是考虑空气在油藏中滞留时间及氧化反应的热效率,仍可以保证注气安全,空气驱二次采油可以得到较高的采收率,但是对于剩余油饱和度低的三次采油,空气驱提高采收率的幅度相对较低.     

贝尔油田希11-72井区注空气室内实验研究

油藏水驱油效率低,为驱难动用储量。通过室内实验,研究该井区注空气开发的可行性。结果得出注空气能够提高驱油效率。当注入15个PV时,空气驱油效率为57.14%,而水驱只有34.95%。通过细长管空气驱低温氧化实验和燃烧管空气驱高温氧化实验,发现驱替过程中氧气被大量消耗,发生了低温氧化,贝尔油田希11-72井区南二段油层可以采取注空气驱。     

轻质油藏高压注空气加速量热分析实验研究

研究了鄯善轻质油藏实施注空气提高采收率的可行性,进行了鄯善油田原油同空气接触的加速量热分析实验研究,研究了高压注空气提高采收率时鄯善轻质油藏油样在油藏条件下能否自燃的问题,获得了原油与空气反应的动力学参数。研究表明,在油藏温度和压力下,鄯善轻质油藏油样等温老化7.6天后仅使温度增加8～10℃,没有观测到自燃;实际油藏能保持较好的绝热条件,在加速量热分析等温老化中没有观测到自燃并不排除在现场条件下可能发生自燃;鄯善油样与空气的氧化反应,在150～350℃有很高的反应速率,存在键断裂反应;油空气0级反应的活化能为73.0kcal/mol。研究结果为今后开展注空气设计、优化注空气工艺提供理论和技术依据。     

岩石矿物对超稠油氧化动力学特征的影响分析

随着注蒸汽采油经济与环境成本的增加,注空气提高采收率技术越来越受到重视,原油氧化动力学基础研究对注空气采油技术研发具有重要意义。以新疆油田某区块超稠油为研究对象,采用等转化率法,在30~600℃条件下,实验获得了不同升温速率下的原油氧化失重曲线,并计算得到原油样品的氧化活化能,进而揭示了典型岩石矿物对原油氧化活化能的影响。研究表明,该原油及其人造油砂的氧化过程呈现三个阶段:1温度小于350℃且转化率在0~0.5的中、低温氧化阶段,活化能在50~80 kJ·mol-1;2温度在350~450℃之间且转化率在0.5~0.65之间的过渡阶段,活化能从80 kJ·mol-1上升到350 kJ·mol-1左右;3温度在450℃以上且转化率在0.6~1.0的高温氧化阶段,活化能初始维持在350 kJ·mol-1左右,随着转化率增加快速下降到150 kJ·mol-1并稳定;岩石矿物可降低原油氧化的活化能,高温氧化阶段活化能降低明显,中低温氧化阶段影响相对较小;蒙脱石对原油氧化动力学特征的影响在不同氧化阶段影响不同,与石英砂原油样品相比,中低温氧化初始阶段及高温氧化阶段,蒙脱石能进一步降低氧化反应活化能。     

注空气驱油室内实验研究

通过室内注空气动态驱油实验 ,模拟了原油在不同温度、不同注入压差等条件下的低温氧化过程 ,检测和分析了采出气体的含氧量变化 ,进一步研究了空气驱低温氧化机理。实验结果表明 ,在同一温度下 ,随着注入压差的增大 ,气体突破时间缩短 ,突破驱油效率及含氧量降低 ;在注入压差一定时 ,随着温度的升高 ,气体突破驱油效率增加 ,含氧量降低 ,低压差下气体突破时间延长 ,高压差下气体突破时间缩短。在低压差、高温油层中采用空气驱油 ,产出气体可控制在安全极限范围内。     

注空气驱油室内实验研究

通过室内注空气动态驱油实验，模拟了原油在不同温度、不同注入压差等条件下的低温氧化过程。检测和分析了采出气体的含氧量变化，进一步研究了空气驱低温氧化机理。实验结果表明，在同一温度下，随着注入压差的增大，气体突破时间缩短，突破驱油效率及含氧量降低；在注入压差一定时，随着温度的升高，气体突破驱油效率增加，含氧量降低，低压差下气体突破时间延长，高压差下气体突破时间缩短。在低压差、高温油层中采用空气驱油，产出气体可控制在安全极限范围内。     

轻质油藏高压注空气技术应用前景分析

 轻质油藏高压注空气提高采收率技术已经被证实是一种行之有效的提高采收率技术,该技术的发展为油田提高采收率开辟了新的道路。本文总结国内外轻质油藏高压注空气技术矿场试验及室内研究技术的发展历程,阐述了目前国内外轻质油藏高压注空气驱油机制的研究现状,明确了注空气实施过程中油藏筛选及评价、工程设计、现场实施三大环节之间的相互关系,并对各个阶段需要实施的主要内容和考虑的关键因素予以详细说明。根据目前国内外提高采收率技术现状,分析了轻质油藏高压注空气技术的特点和优势,指出了对于水驱后油藏或正在进行水驱的油藏、低渗及超低渗注水开发困难的油藏、高温高盐油藏等,轻质油藏高压注空气具有巨大的经济潜力和广阔的应用前景。     

聚驱后蒸汽驱注入速度与渗透率对采收率的影响

为了探索稀油油藏聚合物驱油后蒸汽驱注汽速度和岩心渗透率对原油采收率的影响,用大庆萨尔图油田天然圆柱状岩心和模拟地层油,经过45℃环境下的水驱和聚驱后,在双温度场条件下进行了3组渗透率、4个注汽速度共24块岩心的蒸汽驱实验研究.结果表明:在同一注汽温度下,注汽速度较低时,蒸汽驱采收率随着注汽速度的提高而不断增大;注汽速度较高时,蒸汽的指进现象加剧,致使蒸汽驱采收率趋于平缓;因此过高的注汽速度将无实际意义.在本实验中以0.2 mL/min为宜.渗透率的提高有助于提高聚驱后蒸汽驱的采收率,但渗透率超过1 μm2时容易加剧蒸汽的突进,不利于提高采收率;对中等渗透率岩心,提高注汽温度可以显著提高蒸汽驱采收率,而对高渗透率岩心,提高注汽温度的作用不大.     

注气体积和轻质油藏空气驱机制的关系探讨

通过细长管、填砂管氧化和驱替等一系列室内试验以及绝热条件下注空气过程的数值模拟研究注空气体积及不同注气阶段和轻质油藏注空气驱油机制的关系。根据试验和数值模拟分析结果,与其他气驱过程比较,给出典型轻质油藏空气驱替试验可能取得的原油采收率与注气体积关系理论曲线。结果表明,轻质油藏在不同注气体积条件下具有不同的驱油机制:注气体积小于0.5Vp(Vp为孔隙体积)即气体突破之前,烟道气驱为主要的驱油机制,驱油过程为一非混相气驱过程;注气体积大于0.5Vp即气体突破之后,烟道气和高温反应带共同作用的驱替作用表现为其主要机制;当反应带逐步推进至接近产出端时,反应带的热效应有可能成为重要的驱油机制。     

油藏非生物因素耗氧实验研究

注入多少氧气是好氧微生物驱油技术亟待解决的问题。采用高压氧化管作为反应器,通过分析反应前后气体组分的变化,探讨了胜利油田某区块原油、注入水和产出水的耗氧情况。结果表明：对70℃的油藏,非生物因素耗氧主要是氧气对原油的低温氧化作用。6.3MPa、70℃,高压空气与原油充分反应12d,平均每克原油耗氧20.15mg,其中3.29%转化为CO2;5.8MPa、70℃,高压空气与注入水体积比为1∶23,充分反应12d,每升注入水耗氧11.12mg,其中95.00%转化为CO2;6.3MPa、70℃,高压空气与产出水体积比为1∶23,充分反应12d,每升产出水耗氧3.9 mg,几乎完全转化为CO2。该研究工作将为空气辅助微生物驱油技术提供理论依据。     

新疆C油田注空气提高采收率可行性研究

空气驱是一种新型的提高采收率技术,其独特的低温氧化反应能够在地层中放热活化原油。针对新疆C油田原油开展了低温氧化实验和绝热氧化实验,通过分析氧化后油气组分来研究压力对低温氧化和绝热氧化反应的影响,揭示原油氧化反应机理,同时利用长岩心空气驱物理模拟实验对比分析了空气驱和水驱后空气驱复合驱对驱油效率的影响规律。研究结果表明,氧化压力增大可有效改善原油低温氧化进程,增强原油氧化活性,原油耗氧能力增强,氧加成反应也更明显,原油中质和重质组分增加。原油绝热氧化积聚的热效应能显著提高原油氧化效果,导致原油耗氧量增加,脱羧反应生成CO和CO₂量也显著增加,高压条件下CO和CO₂的生成量增加53.6%,各组分变化更为明显。空气驱过程中,空气与原油反应,在烟道气驱、混相驱和原油膨胀等多重机理作用下,长岩心驱油效率可达40.17%。与空气驱相比,水驱后空气驱复合驱驱油效率更高,当注入压力为36 MPa时,复合驱驱油效率为51.44%。     

轻质油藏注空气过程中原油低温氧化反应的O2-CO2转换率

根据注空气过程中原油低温氧化反应机理和实验结果,分析氧气消耗率和CO2转换率及其影响因素。根据不同条件下原油低温氧化实验和高温氧化实验,计算分析了不同反应条件下的CO2转换率。实验结果表明,原油的低温氧化活性和CO2转化率主要受原油种类、反应温度、气体压力和砂的影响。温度和压力越高,反应速率越快,氧气消耗越完全,CO2转换率越大;加入砂后,反应速率加快,氧气消耗量增多,CO2转换率增高。与高温氧化相比,低温氧化的CO2转换率低于65%,通常在20%~50%范围内。     

傅里叶变换离子回旋共振质谱技术在稠油高低温氧化评价中的应用

为了认识稠油开发过程中低温氧化与高温氧化阶段原油变化规律,利用静态氧化釜开展稠油的高低温氧化实验,借助傅里叶变换离子回旋共振质谱分析技术对高低温氧化前后的原油分子量及O、N、S杂原子化合物特征开展研究,结果表明：原油低温氧化阶段分子量分布特征与原样相似,分子量分布范围在m/z 200至m/z 750,整体呈平缓状单峰型分布,高温氧化阶段分子量分布范围前移,呈明显的前峰单峰型分布;杂原子化合物中的O元素在低温氧化阶段主要以无环的饱和二元酸形式存在,在高温氧化阶段受环化、芳构化及脱甲基作用的影响,伴随着侧链烷基及杂原子基团的断裂和芳构化过程,造成原油中杂原子化合物向着碳数更小、DBE值更低的方向演化。该研究探索了温度与原油结构及化学组成之间的关系,对于指导稠油开发现场具有重要意义。     

海上稠油火烧油层物理模拟实验研究

为探索海上稠油火烧油层开发的可行性,针对渤海稠油油藏开展了火烧油层物理模拟实验。根据石油沥青组分测定法,分析渤海稠油原油组分;通过热失重与扫描量热同步热分析仪测试活化能等高温氧化反应动力学参数;采用一维燃烧管实验模拟评价燃烧稳定性及驱油效果。研究结果表明,渤海稠油组分特征与国内陆上油田相似;稠油高温氧化活化能为157 kJ/mol,与陆上油田相近;油藏火驱前缘推进稳定,燃烧前缘最高温度773 K左右,出口CO₂浓度长期稳定在12%以上,高温氧化燃烧状态良好;火烧驱油效率95.1%,空气油比548 m³/t,驱油效果较好。研究成果为海上稠油油藏火烧油层开发提供技术支持。