轻质原油注空气氧化反应敏感性研究

轻质油藏注空气技术,是一种很有发展前景的提高采收率新技术,注空气不但具有一般注气的作用,而且具有氧化产生的其他效果。空气注入轻质油藏后,氧气和原油发生低温氧化反应,氧气被消耗,生成碳的氧化物,并且反应产生的热量使油层温度有所升高,促使轻质组分蒸发。本文通过实验、数值模拟与调研相结合,确定了注空气数值模拟模型的化学反应方程式,为以后进行大规模矿场模拟提供了方法和借鉴。     

稠油低温氧化动力学实验与模型研究

注空气辅助蒸汽吞吐/蒸汽驱是稠油开发的一新工艺。针对典型稠油油样,进行了稠油-空气的低温氧化(LTO)动力学实验,研究了温度(100～150℃)和压力(8～17 MPa)对稠油-空气氧化特性的影响。基于Arrhenius方程,确定了反应的活化能、频率因子,并给出了反应焓,建立了稠油-空气低温氧化的动力学模型,为稠油油藏注空气数值模拟提供了理论基础。低温氧化实验结果表明,稠油具有很好的低温氧化活性,氧化反应速率与温度、氧气分压、原油的性质有关。在实验的温度范围内,氧化反应能有效消耗氧气,产生大量CO2。     

空气泡沫驱氧化机理实验研究

空气泡沫驱是一种特别适合低渗透油藏提高原油采收率的技术,它不仅具有一般注气的作用,而且还具有氧化反应产生的其它效果。但是如果注入空气中的氧与原油反应不充分,在原油中O2与甲烷气体的含量达到爆炸所需的有效浓度时,就有可能发生爆炸现象。因此,O2的含量是决定注空气泡沫工艺成败的关键因素。本文通过空气氧化静态实验,模拟原油在不同温度下的低温氧化过程,研究原油与空气接触后的氧化速率、含氧量及原油组分的变化,并分析了影响原油低温氧化反应的因素,为现场注气安全性的分析提供了理论基础。     

偕胺肟基螯合纤维制备的反应动力学研究

通过研究聚丙烯腈纤维与盐酸羟胺的反应制备偕胺肟基螯合纤维,考察了反应时间、盐酸羟胺浓度、反应温度对反应的影响规律。较适宜的反应条件为:反应温度70℃,反应时间180 min,纤维、盐酸羟胺和无水碳酸钠摩尔比为1:1:0．5,浴比1:50。根据反应速率定律和Arrhenius方程,对实验数据进行处理,得出螯合纤维中偕胺肟基的生成速率与盐酸羟胺浓度为0．9级的关系,反应的活化能为62．4 kJ/mol,指前因子为1．6×106 mmol·L0.9/(mol0.9·g·s),70℃时螯合纤维中偕胺肟基的生成速率常数为8．3×10-4 mm01．L0.9/(mol0.9·g·s)。     

双酶协同水解微波改性木薯淀粉的动力学研究

研究了α 淀粉酶和葡萄糖苷酶协同水解微波改性木薯淀粉的动力学,在单一水解体系中,α 淀粉酶和葡萄糖苷酶对微波改性淀粉颗粒的降解遵循Michaelis Menten方程,葡萄糖苷酶的米氏常数Km=18 718mol/mL,最大反应初速度Vmax=0 745mol/(mL·min),α 淀粉酶的米氏常数Km=88 334mol/mL,最大反应初速度Vmax=1 039mol/(mL·min)。葡萄糖对反应体系具有竞争性抑制剂的作用,其抑制常数Ki=9 656×10-4mol/mL。双酶协同作用的水解效率比单酶作用的水解效率高。     

轻质油藏空气驱低温氧化数值模拟研究

通过注空气的室内实验和数值模拟方法研究油层温度场分布特征、含氧剖面、原油性质变化、产出气体组成、采收率等进一步分析低渗油藏注空气驱油机理。研究表明:低温氧化过程热效应相当明显,形成稳定的高温剖面,最高温度达到460℃;氧气被逐渐消耗,氧气浓度由21%逐渐降到0,含氧剖面由注入井逐渐向生产井推进;产生的N2、CO2和CO含量高达97%,气体突破前原油中重质组分和中间组分的含量逐渐减少,轻质组分的含量逐渐增加,部分原油轻质组分被气体所抽提,表现出烟道气驱的特征;当注入1.8PV空气时,采收率可达到47.23%,再进行注空气,增产效果已不明显,可以考虑气水交替或空气泡沫驱油。     

轻质和重质原油氧化特性及其动力学

通过热重/微商热重-差热联用分析手段(TG/DTG-DTA)对比分析了一种轻质油和一种重质油的氧化特性和氧化动力学参数。实验结果表明:重质油和轻质油在常压空气流条件下的氧化反应都可以观察到3个明显的反应区间,分别为低温氧化反应(LTO),燃料沉积(FD)和高温氧化反应(HTO)。DTA曲线显示重质油在低温氧化(LTO)和高温氧化(HTO)反应区间的放热峰热流量均高于轻质油,且在高温氧化反应阶段(HTO)更明显。对比分析TG和DTG曲线发现,重质油开始发生快速热重损失及出现最高质量损失速率的温度均高于轻质油。采用Arrhenius方法和Ingraham-Marrier(I-M)方法计算的重质油的氧化反应活化能(LTO,26.19—26.45 kJ/mol和HTO,150.45—157.11 kJ/mol)均高于轻质油的活化能(LTO,12.33—13.75 kJ/mol和HTO,107.31—122.31 kJ/mol),表明轻质油更容易和氧气发生氧化反应。这表明,相比稠油油藏注空气,轻质油藏注空气技术更容易实现较好的驱油效果。     

抗氧剂3114合成反应热力学和动力学的研究

研究了常温溶剂法合成抗氧剂3114反应热力学和动力学过程。控制温度在117±2℃,研究结果表明,反应是零级反应,反应速率常数k=1.91×10-3/min,反应的平衡常数K=138.4(mol/L)-6,反应活化能Ea=1366.2J/mol。     

地层原油及其族组分的氧化反应特性研究

为了考察油藏注空气过程中地层原油的氧化反应规律,采用柱层析方法将地层原油组分分离为饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质。采用热重和差示扫描量热仪,研究了原油和其不同族组分的氧化反应特性。结果表明,中原油田该区块原油差示扫描量热曲线第一放热区间峰值热流高于第二放热区间峰值热流,饱和烃和芳香烃的第一放热区间的峰值高于第二放热区间峰值,胶质和沥青质的第二放热区间峰值高于第一放热区间峰值,原油中饱和烃和芳香烃的含量较高时,有利于轻质油藏注空气过程中原油自燃现象的发生。原油的族组成对原油的氧化特性有决定性影响。     

关于氟化氢铵与硅反应的动力学研究

介绍了白炭黑和废砂浆的研究现状,阐述了硅制取白炭黑的两反应两循环新的氟化法工艺路线。利用传统的排水收集气体的方法,并将气体量转化为浓度,研究了氟化氢铵与线切割废砂浆中硅反应的动力学。结果表明,该反应符合二级反应规律[-r=k(C(NH4)HF2)2],确定50℃与60℃条件下的反应速率常数:k50=3.47×10-4mol3/(L.s)和k60=5.62×10-4mol3/(L.s),以及此反应的活化能Ea=43.16 kJ/mol与指前因子A=3 288.85。     

发泡银对甲醇空气氧化为甲醛的催化性能研究

研究了新型发泡银催化剂对甲醇空气氧化制备甲醛的催化作用 ,考察了催化反应温度、甲醇进料速率、进料体积分数及空气流量对甲醛产率的影响 ,得到了较好的催化反应工艺条件 :反应温度为 6 70℃、甲醇进料速率为 0 8mL·min-1、甲醇进料体积分数为 85 %、空气流量为 10 0 0mL·min-1,在此工艺条件下 ,甲醛的产率可达 85 %以上。对发泡银催化剂的稳定性进行了考察 ,结果表明在 5～ 6 0h内 ,其催化活性无明显变化。     

天津石化PTA的节能新技术

详述氧化工序低温位能量回收和超低压透平应用。采用低温 (186℃ )、低压 (1.1MPa) ,每tPTA的动力能耗同比节约标油14 .96kg;工艺上采用 5级冷凝冷却器把反应气相排出物冷却到 40℃ ,使其前 4台产生回收蒸汽 ,可回收热量 2 5 9.5 5GJ/h ,占排出热量的 96.1%。整个氧化反应过程回收的总热量达到 2 85 .0 9GJ/h ,占总反应热量的 88.9%。回收的低温位热能用以推动超低压透平 ,使之可以完全带动空压机 ,还供应醋酸脱水塔的全部热源。加之精制工段加热炉节能和分段结晶热回收 ,使该装置每tPTA的综合耗能考核值只有标油 14 4kg     

稠油注空气催化氧化采油催化剂的制备与评价

注空气催化氧化采油技术是一项提高稠油采收率的创新技术,因其气源丰富、成本低,越来越受到人们关注。该文针对SZ36-1稠油,制备了5种油溶性催化氧化催化剂——过渡金属环烷酸盐,并加以筛选,得到环烷酸铜催化效果最佳。对稠油注空气催化氧化条件进行了初步评价。在催化剂用量为原油质量的0.2%,反应温度100℃,反应时间3 d的条件下,稠油酸值从3.96 mg KOH/g上升至13.50 mg KOH/g,黏度由2.004 Pa.s上升到11.48 Pa.s,尾气中φ(O2)由21.0%降至10.0%。向氧化油中分别加入氧化油质量1.2%的助剂SW-1和质量分数40%的水,保温50℃搅拌,生成大量表面活性剂,形成O/W乳化油,黏度最终降至0.067 Pa.s,总降黏率达到96.66%。     

固定床法氢化萘合成十氢萘工艺研究

选用自制的镍铝加氢催化剂,在固定床加氢反应器中对氢化萘合成十氢萘的工艺进行了研究,确定了适宜的反应条件：反应温度180～200℃,反应压力6～8MPa,液时体积空速0．8～1．0mL/ (mL·h)。在此条件下,原料萘的转化率达96%以上,产物十氢萘的选择性达94%以上。     

麻疯树油制备生物柴油的酯交换工艺研究

以麻疯树油为原料,研究了生产生物柴油过程中的酯交换反应条件的影响及反应动力学。结果表明,酯交换反应的适宜操作条件为:油∶甲醇=1∶6(摩尔比),使用油重的1.3%的KOH为催化剂,在64℃下反应20 m in,甲酯收率达98%以上。在优化反应条件的基础上,研究了其动力学特征,32℃和51℃时的反应速率常数k分别为0.6627 L/(m in.mol)和0.9474 L/(m in.mol),反应的活化能约为Ea=15.46 kJ/mol。     

表面积效应对不同性质原油热力学行为影响研究

针对轻、重质油油藏注空气开发机理,选取典型轻、重质油样进行热重实验,采用改进的Ozawa-Flynn-Wall等转化率法对比分析了不同性质原油三种氧化阶段的热行为和动力学特征,同时探讨了表面积效应对轻、重质原油氧化反应的影响。研究表明：①各氧化阶段之间存在过渡区域,转化率的准确选取对动力学参数至关重要。②轻、重质原油不同氧化阶段的氧化特征存在明显差异,轻质油以低温氧化为主,燃料沉积和高温氧化不显著,且低温氧化、燃料沉积、高温氧化阶段的起始温度更低,更易诱发氧化反应;重质油燃料沉积和高温氧化显著,氧化反应速度更快。③表面积效应导致轻质油低温氧化活化能降低15%以上,峰值温度降低7~17℃。重质油燃料沉积和高温氧化显著增强,燃尽温度下降10~17℃。     

注空气过程中原油相行为及其影响分析

以中原油田明15块地层原油为例,基于室内空气原油PVT实验,建立了空气原油PVT模型,分析了空气注入对原油相行为的影响。并根据室内空气原油氧化实验结果,分析了空气与原油发生氧化反应后气体产物在原油中的溶解对原油相行为的影响。结果表明,在明15原始地层温度和压力下,地层原油能溶解其自身体积9.4%(v/v)的空气量,并且这些溶解了的空气对地层恢复能量的贡献为溶解气总体积的38.6%。氧化反应产物气体较之纯空气在原油中有更好的溶解度,但增溶幅度较小(增加1.4%)。氧化反应气体产物在原油中的溶解可使原油膨胀3.6%,膨胀能力有限。     

沈161区块注空气开发可行性实验研究

针对沈161区块储层物性差,非均质性强等特点,在长期高压注水条件下未能取得很好的驱油效果,而注空气成本便宜,且低渗油藏空气驱有很多成功案例。采用室内物理模拟实验研究空气驱可行性。通过水、空气驱油实验,气驱采收率为65.56%,比水驱高13.5个百分点;细长管空气驱低温氧化实验研究和燃烧管高温氧化实验研究,确定空气驱安全时间是注入1.2 PV,实现高温氧化的点火温度应该在400℃以上,且越高越好。