渤海K油田空气驱对原油低温氧化影响研究

以渤海K油田为研究对象,利用氧化实验仪,模拟油藏温度(110℃)和压力(24 MPa),系统研究了不同氧含量(3%～12%)减氧空气对该油田原油的氧化可行性;并利用气相及液相色谱仪检测减氧空气及原油氧化前、后组份构成与含量。实验结果表明,实验前、后原油和减氧空气组份含量明显不同,如原油中较高烃组成(≥C14)含量下降、较低烃组成(C8～C10)含量增加;减氧空气中氧含量下降、二氧化碳有定量(0. 6%)增加;说明K油田原油在油藏温度压力下可与减氧空气发生低温氧化反应。反应过程中,原油以氧化降解为主,完全氧化生成二氧化碳为辅;该氧化反应进行程度随减氧空气中含氧量增加而增大,表现为对应氧耗量增大、原油被氧化的"临界碳数"下降(由C22下降至C14)、二氧化碳含量由0. 075%增加至0. 6%。实验减氧空气与K油田原油氧化120h后残余氧含量均低于10%,表明渤海K油田实施减氧空气驱具有良好的安全可行性。     

轻质油油藏注空气催化氧化技术效果评价

对ZJ油田轻质原油开展注空气氧化实验,考察了添加催化剂HS对氧化反应速率、总耗氧量及原油组分与黏度的影响。结果表明,加入催化剂后氧化反应速率及总耗氧量均增加5.75倍;ZJ轻质原油经过氧化后,C9~C13组分含量有所增加,C14~C36组分含量略有下降;饱和烃含量基本不变,芳烃含量下降近4个百分点,非烃和沥青质含量均增加近2个百分点,氧化后脱气原油的黏度略有增加。研究认为,可以将注空气催化氧化技术作为油田开发的储备技术。     

沈625区块高凝油减氧空气驱实验研究与应用

针对目前辽河油田沈625区块潜山油藏在注水开发方式下,回采效果差及采收率低等问题,开展了不同浓度减氧空气驱的室内实验研究。不同O_2浓度ARC实验结果表明,随O_2浓度降低,原油累积热量时间变长且氧化反应剧烈程度有所下降,但监测到的反应温度不变,放热温度为165℃,氧化反应加剧时温度为195℃。说明沈625块油藏温度低于165℃时放热量很少,不能产生有效热效应,适合采用减氧空气驱。不同O_2浓度静态氧化与动态驱替实验表明,随O_2浓度增加,原油的氧化程度有所增加,但产出的尾气中剩余O_2含量较高;驱油效率贡献率有所增加,但驱油效率变化很小,说明O_2浓度对低温氧化影响较小。结合室内实验结果及氧含量的安全标准,采用氧含量为5%的减氧空气驱替原油,可以有效提高产油量,控制综合含水,既可以降低安全风险,又能够提高油藏采收率。     

轻质油藏注空气低温高压氧化实验研究

空气驱是颇具发展前景的清洁、高效的提高采收率新技术。针对某轻质油藏流体特性开展了轻质原油与空气低温高压氧化实验研究。研究结果表明,氧化反应能大幅度降低空气中的氧气含量,使含氧量下降到安全范围内;氧化反应中有CO2和醛类等新物质生成,同时发生中间烃裂解现象。在实验条件下,裂解轻烃、自生CO2和空气中的N2对原油表现出较强的抽提能力。     

低渗透油藏注空气提高采收率物理模拟实验

为了确定轻质油藏注空气提高原油采收率技术在海塔油田贝中次凹区块应用的可行性,根据注空气的主要技术原理,设计了水驱和空气驱驱油效率对比实验、细长管空气驱低温氧化实验、燃烧管空气驱高温氧化实验和产出气体溶胀实验.研究表明:海塔油田空气驱比水驱驱油效率高22.19％;注空气后油藏中可以发生低温氧化反应,且氧化随温度升高加速进...     

中渗特高含水油藏空气泡沫调驱先导试验

为提高高温高矿化度中渗油藏注水开发后期的油藏原油采收率,研发了耐温抗盐型泡沫体系ZY-1。原油低温氧化实验和空气泡沫驱替实验表明,胡12块原油可发生低温氧化反应,O2含量降低,CO2含量增大,并测得氧活化能为63kJ/mol。注入泡沫后,驱替压差和产油量迅速增加,空气泡沫驱提高驱油效率23.6%。2007年5月在中原油田胡12块开展了空气泡沫调驱矿场先导试验。注泡沫后,产出气中N2和CO2含量增加,但O2含量在3%以内,产出水中Cl-浓度增加。采收率由20.46%提高到24.4%,可采储量增加4.44×104t,阶段递减率由26.04%下降至2.16%。注空气泡沫对注入井的注入系统的腐蚀较强,对油井产出系统的腐蚀较小。     

鄯善油田注空气提高原油采收率实验研究

为了确定轻质油藏注空气提高原油采收率技术在吐哈油田提高采收率的可行性，吐哈针对鄯善油田等轻质油藏开展了注空气低温氧化室内实验研究。通过实验及研究表明鄯善油田注空气后油藏中可以发生低温氧化反应，且氧化随温度升高加速进行，最终可建立稳定的氧化前缘。研究确定了鄯善油田地层条件下空气的氧化特性；温度变化与氧化能力的关系；氧化前缘的建立及推移速度；取得了低温氧化反应动力学参数活化能E、预幂率指数K。得到了反应热、反应系数，确定了注空气低温氧化采油的驱油效率，为轻质油藏注空气提高原油采收率研究和矿场实施提供了理论依据。     

注空气开发中地层原油氧化反应特征

通过分析中国不同类型油藏注空气开发的技术优势,依据室内实验和现场试验的研究成果,阐述了轻质油和稠油不同氧化阶段的氧化反应特征。研究认为,不同氧化阶段地层原油的氧化反应特征存在明显差异：在中低温氧化阶段,氧气直接与原油接触,温度越高氧化反应越强;无论轻质油还是稠油,高温氧化阶段氧化反应的主要对象是焦碳而不是原油。进一步提出了划分轻质油和稠油氧化反应4个阶段的温度区间,轻质油比稠油中温氧化反应的起始温度低,放热量大,轻质油比稠油更容易诱发氧化反应;轻质油高温放热峰值（8.06 mW/mg）略高于中温放热峰值（6.42 mW/mg）,而稠油高温放热峰值却是中温放热峰值的5倍,稠油注空气火驱开发应该以实现高温氧化为主要目标。因此,根据油藏温度和油品性质等关键指标可选择空气驱或火驱等注空气开发方式：当油藏温度小于120℃时,由于氧化放热不明显,为了避免注空气开发的爆炸风险,应以减氧空气驱有效补充地层能量的开发方式为主;当油藏温度大于120℃时,在油藏条件下原油就可发生明显的氧化反应,此时可实施不减氧空气驱,充分利用原油氧化反应放热提高采收率;对于油藏温度小于120℃的稠油油藏,可通过电加热器等人工手段实现高温点火,进行高温火驱开发。     

减氧空气驱适用范围及氧含量界限

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_2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。     

注空气低温氧化作用对稠油组成及性质的影响

为了揭示稠油低温氧化作用机理及对原油组成及性质的影响规律,以辽河油田齐40稠油为例,通过高温高压反应釜研究了稠油注空气低温氧化机理以及温度和催化剂对低温氧化反应的影响。结果表明,低温氧化反应后,体系压力降低,空气中氧气含量减少,二氧化碳含量增加;低温氧化反应为吸氧反应,120℃氧化反应、180℃氧化反应、120℃催化氧化反应和180℃催化氧化反应的耗氧率分别为43.87%、58.46%、52.53%和62.89%。原油在反应过程中既发生大分子的断键反应也发生小分子的缩合反应,氧化反应后原油SARA组成中饱和烃、芳香烃和沥青质含量增加,胶质含量减少。氧化反应会导致稠油黏度增加,120℃氧化反应、180℃氧化反应、120℃催化氧化反应和180℃催化氧化反应后稠油黏度增加幅度分别为17.63%、34.00%、18.22%和38.50%。低温氧化反应速率及耗氧量与反应温度和催化剂有关,温度越高,反应越快,耗氧量越高;催化剂环烷酸锰和环烷酸钴的加入可增强氧化反应活性,提高反应速率和耗氧量。     

The Pressure Effect on Rheological Behavior of Water Content of Waxy Crude Oil

Abstract

The viscosity of waxy crude oil and oils with different water contents from Bohai Sea oilfield with different temperature, pressure, and shear rate was studied. The relationship between viscosity and temperature or pressure fit well to the exponential law. The wax appearance temperature (WAT) at high pressure was also studied. The WAT increased linearly with pressure, and the slope was about 0.1°C/MPa. The maximum deviation of the WAT with different water contents was 0.5°C when the pressure changed from 0.1 to 12 MPa and this demonstrates that water content had little effect on the WAT of Bohai Sea crude oil.     

渤海海域蓬莱19-3油田原油生物降解气地球化学特征与成因

渤海海域已有天然气地球化学特征显示稠油降解气普遍与稠油油藏相伴生，其探明储量约占天然气总探明储量的12 % 。渤海湾盆地复杂的构造演化使生物气藏背景多样化，也使渤海海域生物气成因类型不清，其地球化学特征和成藏条件不甚明确。与非稠油降解气相比，稠油降解气中甲烷含量高、干燥系数大，以干气为主，并含有一定量的二氧化碳和氮气，甲烷碳同位素值偏轻，δ¹³C₁介于-35 ‰~-55 ‰，丙烷碳同位素值偏重，具有同位素倒转现象，二氧化碳碳同位素值重，δ¹³C_co2介于-10 ‰ ~20 ‰ 。原油降解气的生成是喜氧微生物和厌氧微生物共同作用的结果，有效的石油生物降解作用通常发生在温度低于80℃的储层中，因此地层温度控制了微生物降解原油生成原油降解气的发生范围，此外，含油气系统内的地层水也是重要的地质影响因素，中—低矿化度的NaHCO₃型或CaCl₂型地层水有利于微生物的繁殖进而对原油降解生成甲烷。生物降解气是微生物代谢活动的产物，所以降解气的规模是由油藏规模决定的。在渤海海域，储层温度与地层水类型适宜、油藏规模巨大的蓬莱19-3油田最具备大规模生成稠油降解气的条件。渤海目前已发现原油地质储量约36.4×10⁸t，其中埋藏深度在2 000 m以内的原油地质储量约为27.7×10⁸t，根据原油的生物降解模拟实验，1 m³原油每天可产生0.14~0.62 m³甲烷气体，每年可产生52.01~255.5 m³甲烷气体，若深度2 000 m为原油降解界限，据此估算渤海海域每年最多可产原油降解气0.66×10¹²m³，具有非常大的勘探潜力。     

低渗透油藏空气驱原油氧化机理实验

为深入探究低渗透油藏空气驱开发过程中原油的氧化特征及其影响因素,评价其驱油效果,以新疆油田低渗透油藏为研究对象,开展原油组分分析、原油氧化特征、空气驱及空气泡沫驱等实验,系统研究了不同条件下原油氧化特征及规律。实验结果表明:相同条件下,油砂比纯油样静态氧化反应速率大,反应充分,且反应速率与反应压力、温度、作用时间呈正相关;油藏温度下,原油经历氧化反应后轻重比减小,主峰碳增加;反应温度对空气驱原油动态氧化特征有较大影响,温度越高耗氧量越大,反应越充分;空气驱具有较好驱油效果,但易发生气窜;泡沫驱可有效封堵气窜通道,扩大空气波及体积,改善空气驱效果。研究成果对空气驱理论研究及应用具有借鉴意义。     

Influence of ferrous iron on the oxidation of crude oil at a low temperature

Air flooding can be successfully applied in a low-temperature reservoir due to the existence of ferrous ions in formation water. However, few published papers can be found about the mechanism of oxidation of crude oil on condition with Fe²⁺ at a low temperature, by far. Therefore, in order to reveal the mechanism, some static oxidation experiments are carried out at 30°C in this paper. On condition with Fe²⁺, the rate of oxygen consumption is increased by 2.3 times as that on condition without Fe²⁺, and the concentration of O₂ in the air is decreased to 7.5% after oxidation. According to the results of the changes in the compositions of the air and the crude oil, not only can Fe²⁺ accelerate the rate of the oxidation but can also affect the pathway of the oxidation. The experimental results can provide a basis for how to further improve the development effect of air flooding in Ganguyi oilfield and safely make use of air flooding in other low-temperature reservoirs.     

稠油开采微生物的生理生化特征及其对原油特性的影响

从原油及含油污水中分离并培育出一株能有效地降解稠油中重质组分的菌株3-28,其生理生化特征和分子鉴定结果表明,该菌株属于微杆菌属(Microbacterium)。用该菌株对渤海和新疆等油田的稠油进行了微生物降解实验,分析了细菌降解对原油粘度等物理特征的改变及其对饱和烃、芳烃以及胶质、沥青质各组分在原油中相对含量和内部组成的影响。结果表明,该菌株降解作用使原油性质发生了明显变化:渤海绥中36-1油田的原油粘度降低24.9%,凝固点降低5.2℃;克拉玛依油田的原油粘度降低32.4%,凝固点降低7.7℃;绥中36-1油田的原油中饱和组分和芳烃组分含量增加8.0%,克拉玛依油田的原油增加21.4%;沥青质含量分别降低了37.5%和58.7%。原油组成也发生了一定的变化,原油饱和烃轻、重组分比值增加,改善了原油的理化特征。     

采油复合菌的驱油机理

为改善宋芳屯油田的生产状况,从芳6区筛选到了3株以烃类为唯一碳源、兼性厌氧的驱油微生物菌种,并对其与原油的作用、代谢产物对原油物性的影响以及提高采收率的能力进行了研究。研究表明:这3株菌均具有产表面活性剂、产酸、产气活性,最适生长温度相近;它们均可以烃类为碳源、在油层温度下正常繁殖、兼性厌氧生活。组成的复合菌对原油中饱和烃、非烃等基本上都有降解作用。岩心试验表明,复合菌能显著提高采收率,并能在多孔介质中改善原油物性,使原油黏度、油水界面张力、pH值及蜡含量明显降低。该菌种能明显改善原油物性,具有很强的驱油活性。     

中高渗油藏空气泡沫调驱技术

研究了泡沫驱油机理,高温、高矿化度条件下泡沫体系,胡12块原油低温氧化性能,甲烷在空气中的爆炸极限,现场集输流程,安全控制系统.通过胡状油田12块沙三中86-8层系矿场试验,分析了空气泡沫调驱技术对储层的调剖能力、封堵能力.试验结果表明,空气中的氧气在地层中得到了充分氧化,产出氧气浓度<3%,阶段提高采收率幅度为3.94%,无安全事故.     

轻质原油低温氧化催化技术

注空气采油技术由于气源和成本优势,具有广阔的发展潜力,但是安全问题一直是限制其应用的重要因素。为加快氧气消耗速率,降低生成烟道气中氧气的含量,提高注空气的安全性,进行了原油低温氧化催化技术研究。通过评价过渡金属元素对低温氧化反应的催化效果,筛选了催化剂及其用量;研究了温度、压力、含水率和岩石矿物等对催化性能的影响,并采用多管平行实验研究了不同反应阶段低温氧化反应的特征;在动力学参数计算和红外谱图分析的基础上研究了原油低温氧化催化反应的催化机理。实验结果表明:过渡金属元素Cu对原油低温氧化反应有很好的催化效果,优选的催化剂为CuCl₂,最佳用量为原油质量的0.88%,在油藏条件下可提高反应速率近2倍;温度和压力升高对低温氧化反应有促进作用,在所研究的温度、压力和反应阶段内,催化剂的低温氧化催化效果显著;催化剂对原油低温氧化反应的催化机理为配位催化,可显著降低反应的活化能,加快低温氧化反应速率,提高原油的耗氧能力。