轻质油油藏注空气实验研究

轻质油油藏注空气提高采收率技术在国外已进行了许多实验室研究 ,某些现场试验取得了一定的成果 .国内这方面的研究刚刚开始 .以吐哈鄯善油田的稀油为实验样本 ,通过两种实验装置研究了该轻质原油在不同温度下的氧化速度 ,发生高温氧化的温度 ,保证高温氧化的最低供气量及注空气驱油的采收率     

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。     

稠油注空气开发技术的基础研究与应用

稠油是未来重要接替能源之一,具有黏度高、储量大、开采难度高的特点。稠油注空气开发技术是我国稠油开发的重大战略接替技术,具有原位生热、高采收与绿色低碳的显著优势,但是,其地下的物理化学过程极其复杂,而相应的基础研究工作仍较薄弱。自“十二五”以来,本课题组逐渐在“稠油中低温氧化放热特征与影响因素”“稠油高温氧化燃料(焦炭)的形成和物理化学性质”“稠油氧化的拟组分反应动力学模型”“高温氧化前缘的多物理化学场耦合机制”“井组尺度下油藏中‘热流化’的耦合和传递规律”等研究方向开展了稠油注空气开发技术的基础科学问题研究和工程应用探索。建立了测量稠油氧化放热规律、产物性质与渗流参数的实验装置和方法,构建了多尺度的稠油氧化“热流化”耦合过程的数值模拟方法,这些研究成果有效推动了我国稠油注空气开发技术在基础研究和工程应用上的进步。     

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。     

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。     

空气低温氧化原油产出气的爆炸极限研究

设计了可燃性气体的爆炸极限测定装置,通过测定其安全性和准确性均符合本实验要求。空气与原油在油藏温度和一定压力下,低温氧化后得到CO、CH4、CO2等气体,根据该产出气的组成配制模拟混合气体,研究其爆炸情况,通过人工配制,对原油低温氧化后产出气中各组分比例进行调节,研究测定了不同压力和温度条件下的被测气体爆炸极限以及最高允许氧含量。结果表明：按照产出气组分比例配制的混合气体,不会在油藏条件下发生爆炸;爆炸极限和最高允许氧含量随温度和压力条件改变而改变,高温低压条件易使混合气体发生爆炸,而低温高压条件混合气体不易发生爆炸;二氧化碳对混合气体的爆炸有一定的抑制作用。     

注空气过程轻质原油低温氧化动力学

对于埋藏较深且注水困难的低渗透油藏,空气驱可作为二次采油方法.空气驱过程中地层内部分原油将和空气中的氧气发生低温氧化(LTO)反应生成烟道气(主要是N2、CO2)和油的氧化产物.通过分析轻质原油低温氧化机制,提出改进的低温氧化反应模型;采用小型台架反应器实验求取改进模型的动力学参数(Arrhenius活化能及频率因子)...     

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。     

稠油火驱低温氧化原油与尾气变化规律

为了深入认识稠油火驱开发低温氧化阶段的原油与尾气变化特征,利用反应釜开展了不同温度条件下的低温氧化实验,进行了原油物性、族组分、官能团、色谱指纹、同位素以及尾气组分等方面的研究.研究表明:①稠油在火驱低温氧化阶段以加氧反应为主,并伴随少量的裂解反应;②稠油在200℃以下低温氧化阶段原油物性变差,在200℃时黏度、密度达到最大值,之后随着温度升高又逐渐降低,这主要受原油中非烃、沥青质以及氧元素含量影响;③由于裂解程度低,原油与族组分的碳同位素没有发生明显的同位素分馏现象;④尾气数据表明稠油火驱低温氧化过程中生成了醛、酮、醇或羧酸等含氧化合物.该研究探索了稠油火驱低温氧化过程中原油与尾气的变化规律,并计算出了不同温度下稠油低温氧化反应方程.     

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。     

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%。     

空气低温氧化体系对稠油组成的影响

通过对辽河稠油进行低温氧化模拟实验,考察了不同体系氧化反应前后气相组成、稠油组成及性质的改变情况.结果表明:稠油与空气发生的低温氧化反应属于吸氧反应,催化氧化反应使气体中氧气含量下降到2.71％,消耗了空气中87％的氧,氧化使稠油酸值及黏度增大;加水催化氧化使稠油中胶质含量降低13.95％,沥青质含量上升4.81％,胶...     

油藏注空气提高采收率开采技术

注空气提高原油采收率技术已经在国外多种油藏和各种地质条件下得到了成功应用,其特点是操作成本低、注入能力强、驱油效率高、储量动用程度大。系统介绍了国外注空气开发稀油油藏、稠油油藏、沥青质油藏的成功实例以及我国油藏注空气开发的技术现状,分析了注空气技术的机理、提高采收率效果及成功应用的关键因素,对我国各类适合注空气的油藏开发调整具有一定借鉴意义。     

注空气提高采收率可实施性研究

对于许多低渗透率油藏都进入中高含水率的现状,本文对成功注空气提高采收率的油田的油藏参数、注入情况及经济效益进行了文献调研,通过国内外注空气提高采收率的一些现场应用经验对油藏的选择进行总结,对以后油田进行注空气提高采收率工程确定其可注性时提供了很好的参考。     

唐80井区注空气泡沫驱室内试验研究

为提高唐80井区的开发速度和提高采收率,同时为整个油田补充能量,开展了唐80井区注空气泡沫提高驱油效率室内试验研究。试验结果表明,小段塞空气-泡沫液交替注入驱油效率最高,且容易注入。从产生的泡沫品质看,气液比在2∶1-4∶1之间,生成的泡沫非常细腻,且在气液比大于5∶1之后容易气窜。经济上考虑,推荐气液比为3∶1。该研究为下一步进行矿场先导性试验提供了一定指导。     

注蒸汽开发后期稠油藏火驱高温燃烧特征

新疆稠油主体开发区已进入蒸汽开发后期,需要转换开发方式,进一步提高采收率。筛选A1油藏开展火驱开发技术评价研究。分析测试结果表明,试验区经历烟道气驱、产量上升2个阶段后,进入稳产阶段;产出气体中CO2体积分数稳定在13.0%以上,原油改质作用明显、物性"一升四降";同时,氧气利用率保持在93%以上,视氢碳原子比为1.37。注蒸汽开发后期稠油藏成功实现火驱高温燃烧。     

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。     

稠油低温氧化过程结焦行为实验

采用热重(TGA)、差热(DSC)和高温高压反应釜实验,研究稠油在空气和氮气介质中热转化过程及其反应产物,分析稠油油藏注空气过程中低温氧化对稠油结焦反应的影响,考察稠油在不同反应条件下的临界结焦温度。实验结果表明:随着温度升高,稠油在空气介质中的热转化过程经历低温氧化、沉积结焦和高温氧化3个阶段;低温氧化使稠油的临界结焦温度降低,稠油在氮气介质中的临界结焦温度约为400℃,而在空气中经历低温氧化后其临界结焦温度降低至280℃。结合稠油结焦机制分析认为其临界结焦温度降低与低温氧化存在显著热效应及组分变化有关,低温氧化过程导致稠油上述变化降低其胶体结构稳定性,引起相分离,加速沥青质物理聚沉,发生化学共聚生焦。     

注空气管内原油蒸气爆炸过程数值分析

 在注空气采油生产过程中,必须高度重视可燃油蒸气的爆炸问题。本文借助AutoReaGas气体爆炸模拟软件对注空气管内原油蒸气在高压状态(30MPa)不同初始温度下发生爆炸的过程进行了数值模拟。结果表明,爆炸产生的超压可达450MPa,温度可达2400K,会对油管和井口采气树等设施造成严重破坏;管内爆炸超压值与初始温度关系密切,在爆炸冲击波与反射波未叠加前,初始温度升高会导致爆炸超压的下降,在叠加区域内爆炸初始温度升高会导致爆炸超压的明显升高,750m远处压力基本不再变化;初始温度对爆炸温度影响甚微,初始压力为30MPa时,无论初始温度多大管内温度在距井口600m以后都恢复到初始温度。分析可知,爆炸只会造成充气区域及其附近管段内压力和温度急剧升高,对远场作用不明显。     

注空气采油油井产出气体燃爆特性

注空气采油工艺过程中存在产出气爆炸等安全问题,在分析产出气-空气混合物爆炸体积分数极限主要影响因素的基础上,利用Le Chatlier公式和图版计算混合物的爆炸体积分数极限,估算临界氧含量,采用圆柱状爆炸容器,在20～90 ℃、0.2～1.2 MPa下对产出气-空气混合物进行燃爆特性试验,确定爆炸体积分数极限范围、临界氧含量及爆炸区域,制定油井氧含量的安全标准.结果表明:可燃产出气的爆炸体积分数极限和临界氧含量受温度、压力、氧含量、点火能量、位置和惰性气体等因素的影响;爆炸范围随温度、压力和氧含量的升高而变宽,危险性增大;临界氧含量随温度、压力的升高而降低;高温高压模拟工况条件下,爆炸范围和氧含量随惰性气体体积分数的增加迅速减小,惰性气体体积分数和氧含量对爆炸体积分数下限影响较小,而对体积分数上限影响很大.