稠油火驱过渡金属钴盐催化氧化实验

针对新疆红浅火驱工业化试验区稠油二次点火难的问题,开展过渡金属盐催化氧化稠油实验研究,评价过渡金属盐促进重质油火驱前缘稳定推进的效果.利用一维燃烧管开展火驱物理模拟实验,分析钴盐对稠油火驱前缘峰值温度和前缘推进的影响;采用同步热分析仪(TG-DTA)测定稠油氧化反应过程,建立稠油催化氧化动力学方程,计算稠油燃烧过程中低...     

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。     

稀油火烧油层物理模拟

注空气开发主要分为稀油注空气低温氧化以及稠油火烧油层2种技术。针对轻质原油火烧油层技术开展研究,采用热重/差示扫描量热同步热分析仪研究稀油高温氧化放热特性和反应动力学参数;在实验压力为5 MPa条件下采用高压燃烧管研究稀油高温火烧前缘传播稳定性以及稀油火烧油层基础参数。研究结果表明:测试稀油高温氧化活化能为148 kJ/mol,与文献中稠油高温燃烧反应活化能相近;人工点火后,稀油可以形成稳定的高温氧化前缘,实现稳定的高温燃烧驱替,前缘温度高达500℃;出口CO₂浓度和燃料的视H/C原子比进一步证明,燃烧前缘处的反应类型为高温氧化反应;稀油火烧油层驱油效率达92%,空气/油比为858 m³/t,具有较高的驱油效率和较低空气/油比。     

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。     

基于静态实验的稠油低温氧化影响因素评价

为了提高稠油火驱高温氧化的持续性,获得稠油氧化内在反应机制,保障燃烧顺利启动,对辽河油田某火驱试验区稠油油样进行静态反应釜低温氧化实验,研究了原油组分、温度、压力和含水饱和度等对低温氧化反应的影响,并用灰色关联法对氧化影响因素进行了评价。结果表明,原油中饱和烃和芳香烃的含量较高时,有利于原油低温氧化反应进行;随着温度上升,稠油低温氧化速率提高,尤其在170℃之后,增速明显增大;氧气分压升高,在相同的接触面积上有利于稠油低温氧化反应的进行;随着含水饱和度的增大,氧化反应程度呈下降趋势。用关联分析法对稠油低温氧化影响因素的排序表明,温度是影响低温氧化反应的首要因素。     

稠油油藏火驱驱替特征实验研究

火驱驱替特征是火驱的复杂物化过程和油藏地质条件综合作用的结果,是火驱方案设计和跟踪调控的重要基础。利用一维热跟踪补偿燃烧管实验装置,对比分析了不同性质稠油线性火驱的驱替特征,并与烟道气驱驱替特征进行对比。结果表明：原油黏度对火驱产液速率影响较大,黏度较低时火驱初期产液速率较高,大部分原油在中前期采出;黏度较大时,初期产液速率较小,甚至不产液,大部分原油在火驱中后期产出。火驱阶段含水率主要由地层初始含水饱和度（火驱前含水饱和度）决定。当地层初始含水饱和度高于束缚水饱和度时,火驱初期含水率较高,之后逐渐降低并趋于稳定。火驱初期（注气量小于1 PV）的生产动态特征与烟道气驱相近。在持续开发过程中,火驱仍保持稳定的采油速度,而烟道气驱采出程度增幅放缓。火驱开发的原油采出程度与累积注气量呈近似线性的关系,表明要保证火驱开发的效果则需保证相应的注气量。     

稠油火驱产出流体色谱指纹特征燃烧状态判识方法

为认清稠油火驱过程中原油与尾气物理化学性质的变化规律,采用室内三维物理模型开展了稠油火驱实验,并对火驱高温氧化后的原油与尾气开展了饱和烃、芳香烃、烯烃、尾气组分等方面的色谱指纹特征研究。研究表明:稠油火驱后原油物性变好,族组分中饱和烃、芳香烃含量升高;饱和烃色谱指纹图中正构烷烃含量明显增加,轻重比增大;原油中新生成了烯烃化合物,与同碳数饱和烃成对出现且同碳数烯烃与饱和烃比值始终小于0.5;芳香烃色谱指纹图中菲系列化合物发生了明显的甲基转移与脱甲基作用;尾气多维气相色谱图中可见烯烃、氢气、一氧化碳等火驱高温氧化的特征组分。该研究可作为火驱过程中指示燃烧状态的有效技术手段,为稠油火驱燃烧状态的判识提供了支持。     

供氢剂及催化剂在火驱中的作用效果研究

为了获得火驱过程中供氢剂以及金属离子催化剂对开发效果的影响规律,以甲酸为供氢剂、铁（镍）基离子溶液为催化剂,考察了它们在稠油火驱过程中提高氧气利用率和燃烧效率的作用效果,研究了添加铁基离子溶液对稀油燃烧稳定性的影响。结果表明：在稠油火驱中加入质量分数0.3%甲酸、0.05%铁基离子溶液后,燃烧稳定性增强,尾气中CO₂、CO含量上升、O₂含量下降,氧气利用率提高了8.27%、燃烧前缘温度提升27℃、采收率提高了7.33%;在稀油火驱中添加0.05%铁基离子溶液后,燃料沉淀量增加,可保证稀油火驱燃烧的持续性。图13表2参14     

指纹分析技术在火驱燃烧状态识别中的应用

为判识原油改质程度和原油火驱过程中燃烧状态,对稠油火驱前后样品的全烃色谱指纹特征进行分析,探索了火驱开发过程中燃烧状态的识别方法,并对稠油高、低温氧化特征进行了研究,取得的成果在Du66块火驱取心井分析中得到应用。研究表明,全烃色谱指纹技术可对比火驱反应前后样品的微小特征变化。稠油在低温氧化阶段,姥鲛烷与nC₁₇、植烷与nC₁₈比值增大,正构烷烃相比姥鲛烷、植烷更易受低温氧化作用的影响,CPI和OEP升高;在高温氧化阶段,原油明显改质,原油轻重比显著增大。利用该技术方法判识Shu1-46-K037取心井火烧层段,分析认为埋深约为978.15m的岩心具有高温氧化的特征,可能是火驱的过火层段。稠油火驱过程中,全烃色谱指纹分析技术可作为识别燃烧状态的有效手段,为火驱效果综合评价奠定了基础。     

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。