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。     

吐哈盆地鄯善油田注空气实验研究

为了研究注空气开采技术在我国轻质油藏应用的可行性,开展了吐哈盆地鄯善油田轻质油藏注空气低温氧化室内实验。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和预幂率指数。得到了反应热和反应系数,确定了注空气低温氧化采油的驱油效率,为轻质油藏注空气开发技术的矿场实施提供了可靠的依据。     

不同油品注空气氧化动力学特征

基于热分析技术确定稀油、普通稠油、特稠油3种油品注空气过程中4个反应阶段的温度区间,阐述不同油品在不同氧化阶段的氧化反应特征,根据动力学模型,采用微分法计算3种油品各反应阶段的氧化动力学参数。结果表明:低温阶段,稀油质量损失率最多,放热峰值最高,随着黏度增加,3种油品初始放热点升高,自燃点降低,高温氧化阶段特稠油放热峰为稀油的4.4倍;稠油相对稀油活化能整体偏高,低温氧化阶段活化能随着原油黏度增加而增加,高温氧化阶段活化能随着稠油黏度增加而减小;不同类型油藏可选择不同的注空气开发方式:轻质油藏低温氧化反应比高温燃烧更明显,推荐采用稀油注空气提高采收率,随着黏度增加,稠油油藏高温下放热峰值增加,更适合火驱开采实现高温氧化。     

压力对轻质原油氧化动力学参数的影响

利用高压差示扫描量热仪(PDSC)研究了不同压力下轻质原油的氧化放热特性,并结合Friedman方法计算了反应体系的活化能,分析了不同反应阶段压力对氧化动力学参数的影响。结果表明:随着压力升高,放热起始温度、峰值温度和反应结束温度均趋向低温,放热量也随之增大,尤其低温氧化放热速度大幅提高,氧化反应明显加强,说明压力增大导致原油在低温下更容易发生氧化反应;活化能在低温氧化前期迅速上升再下降,进入低温氧化后期趋于稳定,到高温氧化阶段再次上升,活化能随反应进程的波动,说明原油反应行为或反应速度发生了变化;对比不同压力下各反应阶段的活化能发现,活化能均随压力升高而降低,说明压力对氧化反应有促进作用,压力越大,反应越容易进行。     

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。     

轻质原油低温氧化动力学模型——以中原油田胡12块为例

针对中原油田胡12块油样,在组分分析的基础上,利用物质平衡定律确定了反应方程式,通过原油静态氧化实验,研究了油样在油藏温度和压力下的氧化过程,基于简化的Arrhenius方程,确定了氧化反应的活化能和反应速率常数,并用键能法确定了反应焓,从而建立了低温氧化动力学模型,为注空气油藏数值模拟提供了理论基础。低温氧化实验结果还表明,实验温度越高,生成的二氧化碳量越大,氧气消耗速率也越大,110℃时氧气的消耗速率为80％时的4倍,说明温度是影响低温氧化反应的重要因素。     

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。     

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。     

石蜡催化氧化反应宏观动力学

采用玻璃鼓泡反应器,进行石蜡催化氧化反应的实验,考察了反应时间和温度对石蜡催化氧化反应的影响。将石蜡催化氧化反应过程分为氧化反应阶段和酯化反应阶段,在此基础上建立了石蜡催化氧化反应动力学模型。实验结果表明,利用皂化值为参数建立的动力学模型可较好地表征石蜡催化氧化反应动力学过程;由150,160,170℃下的实验数据回归得到氧化反应阶段的表观活化能为41.653kJ/mol,指数前因子为48022.7h-1;酯化反应阶段的表观活化能为12.970kJ/mol,指数前因子为5.401h-1。     

高压近绝热量热法获取原油氧化动力学参数

原油氧化反应动力学特性是注空气提高石油采收率技术室内研究及现场应用的基础。为掌握原油与空气的氧化反应动力学特征,运用能量方程、质量作用定律及经典动力学理论,推导了高压近绝热量热法原油氧化反应动力学特性数学模型,给出了氧化反应动力学基础参数的计算方法。采用加速量热仪,通过实验研究了高压近绝热条件下典型原油的氧化特性。运用该数学模型,计算得到了典型原油的反应级数、活化能及指前因子,其相关系数均大于0.99。采用原油高压近绝热量热实验及其氧化动力学参数计算方法,能够为注空气提高石油采收率技术室内物理模拟及数值模拟研究提供可靠的基础数据。