石油中烃类含碳原子数在火烧油层中的作用

火烧油层能否正常进行,关键是在于能否在油层中建立和维持正常的燃烧前缘,影响油层燃烧的因素主要有原油物性、原油回流、地质结构、可燃物质和含氧量等条件。本文通过利用一维燃烧管物理模拟装置[1],研究含油饱和度和油砂中的烃类碳原子数C5-C8,C9-C16,C17-C23,C24-C34,≥C35对火驱前缘推进速度及前缘温度的影响,给火驱矿场开采提供有效的参数。     

燃烧条件对火驱效果的影响

对火驱燃烧条件的认识与评价是火驱油藏的重要环节。针对目前火驱过程中存在的燃烧过程不清楚及燃烧条件对火驱开发效果的影响不清楚等问题,进行了一系列室内模拟研究。研究了在不同的孔隙度、点火温度、注汽压力和注气量等燃烧条件对火驱效果的影响。实验结果表明,孔隙度越大火驱前缘的推进速度越快;预热温度和火驱前缘温度呈正相关关系;提高注气压力不仅可以维持火驱前缘正常推进和提高火驱前缘温度,还可以弥补低孔隙度油砂火驱技术的限制;随着注气流量的提供,前缘温度和前缘推进速度也在稳定提高。此次模拟实验为下一步提高油层产量、降低成本、提高产出比提供了一定的理论基础和研究路线。     

火驱高温与低温氧化转换界限研究

火驱存在原油低温氧化和高温氧化2种燃烧状态,针对低温氧化过程不稳定、热效率低、采出程度低等问题,以杜66块火驱为研究对象,开展了室内物理模拟和数值模拟实验,通过耗氧量及不同组分尾气数据的历史拟合,建立了火驱反应动力学模型,构建了基于火驱前缘初始温度、通风强度的高温与低温氧化转换界限图版。研究表明:高温氧化下,杜66块原油视H/C原子比为0.5～2.0,CO/CO₂体积比为0.13～0.40;低温氧化过程燃烧不稳定,易熄灭;杜66块火驱高温与低温氧化的临界前缘初始温度和通风强度分别为280 ℃、1.0 m³/(m²·h),低于或接近临界值将面临转入低温氧化甚至熄火风险;基于杜66块火驱提出了维持最低通风强度、分层火驱等开发对策。该研究为火驱油藏工程设计提供了理论依据。     

新疆重18区超稠油火驱燃烧特性物理模拟研究

超稠油资源量大可以作为稠油开发的接替资源。火驱技术是提高原油采收率的重要方法之一,室内实验证明,其采收率可达到70%~80%,有望作为超稠油开发的接替技术。本文以新疆凤城重18区蒸汽吞吐后的原油为研究对象,进行了一维燃烧管物理模拟实验,求取超稠油火驱燃烧基础参数,并对超稠油燃烧特性和火驱燃烧前缘传播的稳定性进行了分析。实验中求得视H/C原子比为1.27,燃烧过程中高温氧化反应起主导作用;燃料沉积量为26.64 kg/m~3,火驱前缘趋于稳定。火驱实验驱油效率达到91%,空气油比为1 022 m~3/t,具有较高的驱油效率和较低的空气油比。     

边底水油藏火驱注气速度室内实验研究

火驱技术已成为边底水油藏吞吐开发中后期重要接替开发方式。为了解决边底水油藏由于水体存在热效率低、火线前缘温度低及拓展慢的问题,以辽河油田J9块为研究对象,利用火驱一维物模装置,研究了边底水油藏火驱过程注气速度对燃烧温度、火线推进速度、压力的影响。实验结果表明:水侵油藏火驱过程注气速度越大,增压作用越明显,模型压力由0.049 MPa升到0.49 MPa,火线前缘温度最高达到858℃。对于边底水油藏实施火驱技术开发,维持燃烧的最低注气速度较原始油藏火驱高,至少为8 L/min即注气强度为288 m³/(m·d)。火驱过程采用变速注气方式,适当加大注气强度满足边底水侵入油藏对热量的需求,实现火线前缘温度稳定,保证火线稳步推进。研究结果可为同类油藏开发方案优化设计提供指导和借鉴。     

岩石中微量轻烃(C2-C9)的氢抽提——毛细管色谱分析方法

本方法主要根据Kolb提出的固体中挥发组份相平衡及不连续气体抽提理论,参照Schaefer等人的氢抽提方法,改进收集系统和毛细柱系统而建立。可测定泥岩、灰岩等沉积岩中C₂-C₉烃类,最低检测量对丙烷为lPPb,C₂-C₉总烃测定误差小于20%。      

水平井火驱辅助重力泄油燃烧状态及燃烧前缘预测

为预测超稠油水平井火驱辅助重力泄油燃烧状态和燃烧前缘,采用自主研发的火驱物理模拟实验装置,利用物质平衡法,结合生产动态数据,计算得到燃烧腔体积,预测水平井火驱辅助重力泄油的燃烧前缘;利用生产过程中的气体组分、温度和压力等参数,表征油层燃烧状态。结果表明,温度是最能直观反映燃烧状态的参数,稳定燃烧状态下的燃烧腔与水平井水平段延伸方向存在30°左右的夹角,呈超覆燃烧特征,在水平井上端形成结焦带和油墙,可防止火线进入水平井筒。水平井火驱辅助重力泄油的稳定燃烧期,产出气中CO₂含量高于10%,O₂含量低于3%,水平井段温度低于300 ℃,且油墙压差低于生产压差的一半,若以上特征参数不能满足,水平井则可能出现气窜。     

稠油油藏蒸汽-空气复合火驱特征分析及参数优化

针对常规火驱存在热利用率低和高黏油启动慢的问题,以新疆红浅1井区稠油油藏为例,利用数值模拟模型对比了常规火驱和蒸汽-空气复合火驱的驱油特性和燃烧特性,通过对复合火驱各区带的温度、含油饱和度等参数进行分析,探究了蒸汽-空气复合火驱协同增效作用,并对蒸汽-空气复合火驱的注入参数进行了优化。结果表明：提产增效的主要机理是湿蒸汽吸收已燃区中滞留的热量变为过热蒸汽,并被高速流动的空气携带穿过燃烧前缘,使冷油区原油黏度大幅度降低,在提高驱油效率的同时增大了蒸汽冷凝带的宽度、燃烧波及体积和火线推进速度;注入参数的优化能提高复合火驱的开发效果,水气比越大,产能越高,而采用段塞注入会降低产能,为满足经济效益开发,最佳水气比应为3.0×10^-3m³/m³左右,最佳注汽段塞间隔应为90～120 d。该研究成果对火驱油藏提高开发效果具有借鉴意义。     

工业化聚丙烯树脂中挥发性有机物的溯源及形成机理

分析了 75 种牌号聚丙烯(PP)树脂总挥发性有机物(TVOC)含量的分布区间,对 PP 粉料和粒料的挥发性有机物(VOC)进行了溯源,揭示了工业化生产过程中 VOC 的形成机理,为进一步从源头开发低 VOC 的 PP 树脂提供技术支持。实验结果表明,市售主流 PP 树脂的 TVOC 含量在 13.5 ～ 500 μg/g;所有 PP 树脂中的 VOC 均含有不同分子量的烷烃和烯烃,多为 C₆H₁₄,C₉H₂₀,C₁₂H₂₆,C₁₅H₃₂等碳原子数为 3 的倍数的烷烃和少量的 C₆H₁₂和 C₉H₁₈。VOC 的形成主要来源于两部分：聚合过程中产生的低聚物以及由熔融挤出造粒过程中 PP 热机械降解产生。提出了不同阶段 VOC 分子层面的形成机理,其中,来源于低聚物的烃类 VOC 存在较多同分异构体,主要由丙烯定向聚合复杂机理导...     

火驱过程中储集层变化

针对火驱过程中储集层如何变化及其对火驱开发效果影响的问题,通过一维火驱物理模拟实验研究了砂岩、砂砾岩、泥岩在不同燃烧温度、不同燃烧时间条件下的孔隙度、渗透率变化情况,以及黏土矿物、矿物元素、流体元素等变化规律。结果表明,随着燃烧温度的增加和时间的延长,砂岩、砂砾岩孔隙度和渗透率都有增加的趋势;盖层在火驱过程中封闭性未受影响;火驱过程中黏土矿物会发生物化变化、相互转化,而饱和烃和芳香烃是主要被驱替的物质,胶质和沥青质主要为火驱提供燃料。     

顶空悬滴液相微萃取技术在油气化探中的应用

油气化探的理论基础是地下油气藏中的烃类向上渗漏,在近地表形成一系列可被检测的有规律的地球化学响应,而油气化探通常以C1-C5烃类为检测对象。如果说土壤或沉积物中的C1-C4烃类还有可能是细菌作用形成的,那么C6-C12的烃组分则应该完全为热成因的。因此,检测土壤或海底沉积物中的C6-C12的烃组分,可以为油气藏预测提供最直接的证据。由于汽油烃组分在土壤和海底沉积物中含量低及检测手段和技术的缺乏,导致汽油烃组分在油气化探中很少被关注。以分析完罐顶气后的钻井岩屑液体为对象,采用顶空悬滴液相微萃取技术(HS-SDME),对某钻井中不同深度的汽油烃(C6-C12)组分进行定量分析。研究结果显示,通过HS-SDME法可以很好地检测钻井岩屑液体中的汽油烃组分,且利用这些汽油烃组分含量判别的钻井油气储层深度与实际储层深度一致,表明HS-SDME法可用于井中化探及地表油气化探。     

土壤中分段石油烃热脱附行为研究

采用管式炉模拟土壤中石油烃热脱附过程,考察了加热温度、保持时间以及负压条件对土壤中分段石油烃热脱附过程的影响,为实际石油烃污染土壤修复工作提供理论依据.结果表明:提高加热温度、延长保持时间以及提供负压条件均对提高土壤中总石油烃去除率产生积极作用;常压下,在250℃保持2 h与300℃保持1 h的条件下,土壤中总石油烃去...     

等离子体协同Co/ZSM-5催化CO2加氢制低碳烃

采用浸渍法制备了负载型Co基催化剂,并在介质阻挡放电低温等离子体反应器中研究了其对CO₂加氢转化生成低碳烃反应的催化性能,考察了载体、Co负载量,以及催化助剂对催化剂性能的影响,探讨了催化剂活性相、等离子体与催化剂的协同作用机理,分析了在等离子体体系中CO₂加氢制低碳烃可能的反应路径。结果表明,在介质阻挡放电反应器中,等离子体与Co基催化剂具有显著协同作用,在常压、低温下,CO₂加氢可生成一定量的C₂~C₄低碳烃。以Co质量分数为15%的Co/ZSM-5为催化剂时,CO₂转化率达45.0%;C₂~C₄选择性为13.7%。催化助剂Ni的加入可以进一步提高CO2的转化率和C2~C4的选择性。当Ni-Co/ZSM-5催化剂中m(Co)/m(Ni)为4∶1时,C₂~C₄转化率达52.3%,C₂~C₄选择性达17.9%。     

TWO STAGE DIRECT COAL GASIFICATION TO C2-C4 HYDROCARBONS

Results of a study conducted to convert coal to C₂-C₄ hydrocarbons in a two-stage reactor system are presented. Coal was converted to liquids at 440° C in a stirred batch autoclave using tetralin as the hydrogen donor solvent. The liquids produced were separated from the unreacted coal and ash by filtration. The liquids were then fed into a second stage fixed bed reactor containing sulfided Ni-M0/AI₂O₃ and Si0₂-AbO;5 catalyst. The liquids were hydrocracked on the dual-functional catalyst giving high yields of C₂-C₄ hydrocarbons. The pressure was 1800 psig and the temperatures were in the range of 425 to 500° C. Reaction mechanisms of conversion of coal derived liquids to C₂-C₄ hydrocarbons are presented. The kinetic parameters of the conversion of coal liquids to gases were determined. The activation energy was determined to be 23.9 Kcal/mol Cracking reactions involving C-C bonds appear to be rate-controlling.     

东海盆地西湖凹陷古近系煤的生烃动力学

通过高温高压封闭体系条件下的热模拟实验和生烃动力学模拟分析,获得了西湖凹陷古近系平湖组和花港组煤生成气态烃的产率及其动力学参数。结合古地温演化史和热演化史恢复了西湖凹陷西部斜坡带、西次凹及中央构造带的古近系平湖组和花港组煤的生烃演化历史,并基于预测的镜质体反射率（R_o）建立了研究区煤的生气演化模式。研究结果表明,西湖凹陷煤所生成的天然气以甲烷（C₁）为主,重烃气（C₂—C₅）较少,C₁和总气态烃（C₁—C₅）的产率增长速率在煤的高成熟阶段（1.10%≤R_o<2.20%）最大,在成熟阶段（0.50%≤R_o<1.10%）次之,在过成熟阶段（R_o≥2.20%）最小,且含碳原子个数不同的重烃气（C₂、C₃、C₄和C₅）的主裂解期不同。在西湖凹陷煤的生烃演化过程中,西部斜坡带平湖组和花港组中的煤所生成的气态烃最少,生烃条件最差;而西次凹、中央构造带平湖组和花港组中煤所生成的气态烃较多,是比较有利的生烃区。花港组中煤生成气态烃的产率远小于平湖组,且至今尚未达到生烃高峰。     

东海盆地西湖凹陷古近系煤的生烃动力学

通过高温高压封闭体系条件下的热模拟实验和生烃动力学模拟分析,获得了西湖凹陷古近系平湖组和花港组煤生成气态烃的产率及其动力学参数。结合古地温演化史和热演化史恢复了西湖凹陷西部斜坡带、西次凹及中央构造带的古近系平湖组和花港组煤的生烃演化历史,并基于预测的镜质体反射率（R_o）建立了研究区煤的生气演化模式。研究结果表明,西湖凹陷煤所生成的天然气以甲烷（C₁）为主,重烃气（C₂—C₅）较少,C₁和总气态烃（C₁—C₅）的产率增长速率在煤的高成熟阶段（1.10%≤R_o<2.20%）最大,在成熟阶段（0.50%≤R_o<1.10%）次之,在过成熟阶段（R_o≥2.20%）最小,且含碳原子个数不同的重烃气（C₂、C₃、C₄和C₅）的主裂解期不同。在西湖凹陷煤的生烃演化过程中,西部斜坡带平湖组和花港组中的煤所生成的气态烃最少,生烃条件最差;而西次凹、中央构造带平湖组和花港组中煤所生成的气态烃较多,是比较有利的生烃区。花港组中煤生成气态烃的产率远小于平湖组,且至今尚未达到生烃高峰。     

祁连山冻土区天然气水合物中轻烃分析方法及应用

通过自行研发的一套真空密闭加热脱附以及冷柱头零压力进样装置,对采集到的顶空气样进行轻烃在线分析,实现了天然气水合物轻烃C_5-C_7化合物的有效检测。根据Kováts保留指数等前人研究成果,对祁连山木里煤田聚乎更矿区天然气水合物轻烃中C_5-C_7共27个单体化合物进行了定性分析,对该区天然气水合物的轻烃地球化学进行研究。利用甲基环己烷指数对该区天然气水合物成因类型进行划分,揭示木里冻土区天然气水合物气体有2种成因3种类型,其中以混合型为主,并伴有少部分的油型气和煤型气。     

Effect of Branched C8 Olefins Addition to Mexican Gasoline on Motor Vehicles Exhaust Emissions

Two groups of gasoline blends were prepared using a base-gasoline, containing 7.6% MTBE and added with either lower olefins (C₅-C₆) or butene's dimer (made up of 70% branched C₈-olefins). In each gasoline group, the olefin concentration was varied 5, 10, and 15 vol%. The dimer was produced in our pilot plant facilities from a mixture of n-butenes. An FTP-75 test procedure, performed on a 98 model year vehicle, was used to assess the effect of olefins type (C₅-C₆ or C₈) and their concentration in a gasoline blend on exhaust emissions; namely: CO, total hydrocarbons, NOx, and toxic compounds, such as aldehydes and ketones. Average CO emissions dropped 20-27%, when using 5-15 vol% C₈ olefins-gasoline, in comparison with those using C₅-C₆ olefins-gasolines. Total hydrocarbons emissions, on the other hand, remained practically unaffected either by the type of olefins or their concentrations (5-15 vol%). NOx emission factors decreased 10-14% when using the C₈ olefins-gasolines, relative to those containing lower olefins. Main toxic pollutants were formaldehyde, propanone, and acetaldehyde. In average, acetaldehyde emissions decreased 23-53% in the dimer-gasoline group, but formaldehyde emissions increased 5-39%, depending on the olefins content and in comparison with the lower olefins-gasolines.     

深部流体对原油中生物标志化合物的影响

分析、对比了饱和烃和生物标志物在深部热流体作用下的变化特征后指出,在深部流体热能的影响下,m($\sum{n}C_{21-}$)/m($\sum{n}{C_{22}}^{+}$) .m(Pr)/m(Ph)值增高,奇偶优势明显减弱,m(C₃₁藿烷)/m(C₃₀藿烷)和m(C₃₅藿烷)m(C₃₄藿烷)变小,m(C₂₇-C₂₉甾烷20S)/m[C₂₇-C₂₉甾烷(20S+20R)]和m(C₂₇-C₂₉甾烷ββ)/m[C₂₇-C₂₉甾烷(ββ+αα)]增大,芳烃类富集。若为富氢深部热流体,m($\sum{n}C_{21-}$)/m($\sum{n}{C_{22}}^{+}$)、m(Pr )/m(Ph)、m(Ts )/m(Ts+Tm)等也会失去指示成熟度和沉积环境的能力。在此基础上,初步提出了原油或烃源岩有机质受深部热流体改造的判识标志。