稠油注空气低温催化氧化动力学实验

摘要：为提高埕北稠油油藏注空气采油过程的安全性,进行了注空气低温氧化实验,研究了温度和催化剂对稠油低温氧化过程的影响。基于Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ 方程,确定出了稠油在催化和非催化条件下的反应动力学参数-反应级数、频率因子和反应活化能。实验结果表明,３ 种催化剂的催化活性由强到弱依次为ＺｎＬ、ＭｎＬ、ＦｅＬ,反应温度越高,稠油的耗氧速率越高。同非催化氧化相比,ＺｎＬ 催化氧化反应的反应级数由０ 级变为１ 级,反应活化能由９２􀆰 ３８５ ｋＪ／ ｍｏｌ 降至７７􀆰 ５７６ ｋＪ／ ｍｏｌ。ＺｎＬ 可显著提高稠油的耗氧速率,对保障注空气采油全过程的安全性具有重要意义。     

稀油注空气开采项目经济分析

最近发表许多有关注气开采稀油的工艺和有关注气开采稀油项目的成功与否的衡量准则方面的文章。本文讨论正在进行的，成功的注气开采稀油项目的经济性。文本还论述了为聚积和开采油环位于低压断块注空气开发的经济性分析。     

偏三甲苯液相空气氧化动力学的研究

以乙酸为溶剂、Co-Mn-Br体系为催化剂,对偏三甲苯液相空气氧化生成偏苯三酸的动力学进行了研究。提出了偏三甲苯液相空气氧化为串、并联一级反应的简化模型。在固定催化剂浓度及溶剂比条件下,建立了偏三甲苯氧化及生成偏苯三酸的动力学方程。同时对氧化过程副反应的动力学也进行了研究,测定了不同温度下的反应速率常数及表观活化能。     

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。     

稠油注空气辅助蒸汽吞吐技术研究与应用

W8块属深层稠油油藏,已进入开发后期,为缓和开发矛盾,改善注汽吞吐开发效果,开展注空气辅助蒸汽吞吐技术研究。分析了稠油油藏注空气催化降黏技术增油机理;论证了W8块注空气技术的可行性;通过稠油注空气催化氧化实验,筛选出高效催化剂ONi-2,设计了完整的注空气辅助蒸汽吞吐工艺。进行现场试验1井次,注入空气18×104m3,催化剂4 t,投产后已稳产期超过660 d,与上轮相比,累计增油743 t,含水量下降3.5%,延长生产周期300 d以上。W8块注空气辅助蒸汽吞吐技术的成功开展,为改善W8块稠油油藏开发效果,提供了技术支持,对其他类似油藏具有一定的借鉴意义。     

中原油田注空气驱油试验研究

在分析中原油田开发特点的基础上，对已应用的提高采收率技术进行了分析，指出了存在的问题，提出应用注空气驱技术可进一步提高油藏采收率。介绍了空气驱低温氧化机理，建立了室内试验装置。针对胡12块油藏原油，研究了不同压力、温度下注空气动态驱油情况。分析了压力、温度等因素对气体突破时间、突破时气体含氧量和驱油效率的影响。试验结果表明：注入温度一定时，随着无因次压力的增加，气体突破时间缩短，突破气体含氧量增加，气体突破时驱油效率降低；无因次压力一定时，随着温度的升高，气体突破时间缩短，突破气体含氧量降低，气体突破时驱油效率增加。该试验对中原油田安全、有效地应用注空气驱油技术具有重要的指导意义。     

稠油注空气低温催化氧化技术适应性研究

稠油注空气低温催化氧化采油技术是集热采、Ｎ２ 驱、表面活性剂驱及稠油井下改质技术 于一体的稠油开采新技术,该技术成本低廉,可促进稠油改质和有效提高原油采收率。研究分 析了该技术的原油及油藏的适应性。结果表明,该技术对于普通稠油、特稠油、超稠油及海上 稠油样均具有较好的低温催化氧化性能,可应用于注蒸汽热采后的稠油老区、海上及难动用稠 油油藏。该技术在辽河油田的现场试验也取得了较好的效果。     

利用高压注空气技术开发低渗透轻质油油藏

本文主要介绍了利用高压注空气技术提高低渗透轻质油油藏采收率的原理，及其与稠油火烧油层工艺的主要区别，综合国外现场及实验室的研究资料，指出：油藏在空气过程中自燃、烟道气与轻质油油藏条件下发生混相，是低渗透轻质油油藏注空气成功开发的2个主要条件。并列举了国外注空气开发低渗透轻质油油藏的几个成功实例。     

注空气低温氧化工艺：轻质油藏提高采收率技术

本文描述了开采轻质油藏残余油的注空气提高采收率（IOR）工艺。与应用于重质油藏的注空气技术不同，轻质油藏主要关心的是通过原油和氧气之间的某种自然反应从注入空气中消除氧。重质油藏的火烧油层工艺是达到完全氧消耗和生成提高采收率热量的十分有效的反应途径。对于较深的轻质油藏，火烧油层是不必要的且不容易维持。更可能的是，所谓的低温氧化（LTO）将取得成功。本文调研了消耗氧的LTO反应的潜力、反应速度和反应途径。根据间歇（批量）反应器试验获得的试验数据建成了一个简化LTO反应模型。该模型对氧化管中的高压流动驱替试验是有效的。油藏规模的一系列模拟研究业已能够对工艺的灵敏度进行和采油的油层温度和热效应。与常规注空气（火烧油层）的一般了解相比，注空气LTO工艺在注入速度方面是灵活的，因是自发反应而很稳定（如果油层温度足够高），而且还是烃类、氮或二氧化碳的一种经济的替代品。它还能用于不适宜注水油层的二次采油。     

页岩油注空气氧化放热及影响因素研究

评价了页岩岩屑和含水饱和度对吉木萨尔上甜点区页岩油氧化放热的影响。结果表明,该区块页岩油展现出2个明显的放热区间：低温氧化(30～390℃)和高温氧化(390～510℃)阶段;当温度高于250℃,页岩油开始出现明显的氧化放热。加入岩屑后,高温氧化阶段峰值温度降低34℃,且峰值热流量增加2.56 mW/mg。水使得页岩油高温氧化放热明显下降;含水80%时,高温氧化阶段热流量峰值仅为2.64 mW/mg。     

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。     

轻质油藏注空气技术介绍

近年来,轻质油藏注空气技术采油法正逐渐兴起,注空气技术主要针对低渗透储层,代替传统注水开发技术,利用气体与原油的反应产生能量。目前该技术已经在国内外现场应用中取得了良好的效果。文章介绍了轻质油藏注空气开采技术的机理,适用条件,国内外油田应用现状,开发效果以及现场注意事项。轻质油藏注空气技术解决了低渗油田在开发中后期存在的问题,在未来现场实施中将会越来越广泛的被用到,对提高原油采收率具有重要意义。     

洼38块注空气辅助蒸汽吞吐先导试验

针对进入开发中后期的小洼油田特稠油油藏存在的问题,在总结氮气助排成功应用和借鉴其他油田注空气采油试验的基础上,通过工艺技术优化,开展了2井次注空气辅助蒸汽吞吐先导试验,结果表明,洼10~(-3)井注空气后,注气压力提高了4.5 MPa,注汽生产周期延长了1.5倍,为稠油油藏中后期提高采收率开发提供了技术支持。     

稠油冷采油藏注空气开发技术

阐述了重油油藏冷采后采用注空气法（地下燃烧）的潜在应用状况。由于冷采油田在冷采的经济界限内仍遗留大量的能源，而且蝗蚓洞型的通道处于衰竭油藏之中，因此它是注空气的理想侯选油藏。作者认为，蒸汽短时期进入衰竭油藏，会破坏“蚯蚓洞”，从而使受热的通道产生较高的渗透率。受热的通道为可流动的原油到达生产井提供流路后，即随实施油藏点火和注空气。蒸气／燃烧法的综合应用可在薄油藏，且持续注蒸气无经济效益的油藏得到较高的经济效益。另外，该方法涉及到重油燃烧项目中失败的三个技术问题：无效点火、不适当的注空气速率以及由于流体的高饱和度造成的阻碍使地层临时性堵塞。概述了稠油冷采和稠油地下燃烧技术，并对推荐的注空气法进行了详细的讨论。     

河南油田高浅3区普通稠油油藏过热蒸汽吞吐注采参数优化研究

河南油田采油二厂普通稠油油藏转过热蒸汽注汽吞吐后,生产过程中沿用湿蒸汽注汽时的注采参数,2009年8月至2010年3月底,油汽比仅达到0.16。应用数值模拟技术,对高浅3区普通稠油油藏在不同油藏温度下过热蒸汽吞吐的注采参数进行优化研究,现场应用后,油汽比提高到0.2,达到了降本增效的目的。     

注蒸汽开发稠油油藏注采特征曲线的校正及应用

利用注采特征曲线计算开发指标和析油藏动态,具有需要数据少、计算简单、计算精度高的特点,因而已成为稠油注蒸汽开采的常规分析方法.但实践资料表明,早期的注采曲线是一条曲线,只有生产时间较长、出现直线段后才可利用计算,否则会出现较大的误差.本文提出了注采特征曲线的早期曲线部分的校正方法,扩大了其应用范围.     

深层稠油天然气吞吐注采一体化技术研究与应用

鲁克沁油田油藏储量丰厚,但埋藏深、流体粘度高、储层物性相对较差,依靠天然能量,配套井筒掺稀降粘有杆泵举升开发,单井产能低,油藏能量衰竭较快,动用难度大。以井口改进为重点,通过优选井下管柱及工具、优化施工工艺等一体化技术的配套,成功地采用一趟管柱对稠油进行高压注天然气和井筒掺稀降粘有杆泵举升采油,实现了稠油天然气吞吐一体化,有效地改善了稠油在地层中的流动性能,提高了单井产能,为鲁克沁稠油的有效动用提供了技术保障。这一技术对国内油田蒸汽吞吐、注气开采及稠油油藏的开发具有借鉴意义。     

低渗透油藏注空气开发驱油机理

采用物理模拟和数值模拟相结合的方法,系统研究了低渗油藏注空气开发的驱油机理,在此基础上应用实际低渗油藏模型研究了空气驱的开发效果。研究表明,低渗油藏吸气能力远大于吸水能力,注空气比注水更容易建立起有效的压力驱替系统,起到有效补充或维持油层压力的作用。空气中的氧气与原油发生低温氧化反应,消耗掉氧气形成氮气驱,同时产生大量热量和二氧化碳,部分油藏温度升高到200℃左右。氮气驱对空气驱总采收率的贡献为69%,温度升高和二氧化碳对采收率的贡献分别为26.7%、4.3%。应用实际低渗油藏模型研究了空气驱、氮气驱和水驱的采收率,空气驱30 a的采收率达到了21.5%,较水驱30 a年采收率10.6%提高了1倍,开发效果得到明显改善。空气驱是低渗油藏改善开发效果、提高采收率的有效方式。图11表2参13     

注空气开采海上稠油井简传热模型研究

为计算海上稠油井筒中的热量损失,在基本假设条件下,运用质量传递和热量传递原理对井筒传热过程进行分析,计算井筒总传热系数,并建立了数学模型.把整个井筒划分为等距的微元,在横向上根据能量守恒定律得出计算公式;在纵向上通过积分的方法计算出各个区域的热量损失.实例计算结果显示,根据井底需要的温度可为井口注气参数提供依据.为进一步从技术、经济等角度分析注空气采油井井筒传热奠定了基础.     

胜利油田注空气提高采收率数模研究

根据胜利油田轻质油样的室内氧化实验,通过拟合动态氧化实验产出的O2与CO2含量,建立其低温氧化(LTO)动力学模型,并结合组分模型、PVT模型及相渗模型,研究低渗透油藏注空气低温氧化工艺的数值模拟方法;以胜利渤南油田罗36块为例,初步评价了油藏参数、开发参数及工艺参数等因素对注空气驱油效果的影响,同时分析了注空气提高采收率机理,并对比注空气与氮气工艺的驱油效果及经济可行性,对注空气开发矿场试验具有一定指导作用。结果表明,实验模拟与实际气体含量拟合较好,从而确定动力学参数;油藏初始温度、初始含油饱和度等是影响注空气效果的重要参数,而油藏倾角、网格大小、射孔位置等对采收率也有影响;注空气相对于氮气而言成本低,驱油效果好。