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(24MPa),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 120 h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。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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。     

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。     

中低温油藏空气驱过程中ClO_2加速原油氧化实验

为了保证中低温油藏中空气驱油应用安全性,利用室内高压反应装置对中低温条件下氧气和原油的加速氧化反应进行了研究,并考察了含水饱和度对反应的影响。研究表明,稳定态ClO_2水溶液可以催化加速原油与空气的氧化反应,以降低出口端残余的氧气浓度。在压力12 MPa、温度45℃下,相比无催化剂条件下的氧化反应,加入催化剂氧化48 h后的氧气浓度大幅降至6%、CO_2浓度大幅增至7.6%,这能保证空气驱在中低温油藏的应用安全性。此外,原油中的胶质沥青质含量从10.5%降至6%,芳香烃含量从24%降至20%,饱和烃成分含量从63.8%增至68%。该催化剂适合含水饱和度较低(60%)时的催化氧化加速,而对高含水饱和度条件的催化加速效果较差。实验结果为中低温油藏空气驱的安全应用提供了一种新的技术支撑。图6表2参15     

渤海油田稠油油藏相态特征实验研究

稠油油井数量相对多是渤海油田油藏的一个显著特点,采用PVT实验分析方法,对渤海油田稠油原始井流物、单次脱气、恒质膨胀、原油粘度等特征进行分析实验,并对典型相图进行模拟计算,为渤海油田勘探、开发和生产服务提供科学依据。结果表明渤海油田稠油相态特征具有以下特点:油层埋藏浅、地层压力及温度低;气油比低(4.1～37.7 m~3/m~3);饱和压力低(1.33～14.90 MPa);重质组分含量高(其中C_(7~+)组分含量为58.01%～91.80%);密度大(地层原油密度为0.900 2～0.966 5 g/cm~3);粘度高(地层原油粘度为55.37～8 024.30 mPa·s)。     

注空气全温度域原油氧化反应特征及开发方式

通过模拟实验揭示了从30℃到600℃的注空气全温度域原油氧化反应特征,将原油注空气氧化反应划分为溶解膨胀、低温氧化、中温氧化和高温氧化4个温度区间,总结了不同温度区间的氧化反应机理。根据原油氧化特征结合矿场试验成果,提出稀油油藏注空气开发技术划分为减氧空气驱和空气驱,稠油油藏注空气火驱技术划分为中温火驱和高温火驱。稀油油藏温度低于120℃,应选择减氧空气驱,高于120℃,可直接采用空气驱开发;普通稠油油藏燃烧前缘温度低于400℃可选择注空气中温火驱开发,普通稠油油藏和胶质、沥青质含量较高的特/超稠油油藏,燃烧前缘温度高于450℃可选择注空气高温火驱开发。中国石油天然气股份有限公司近10年的攻关和开发试验证实,空气与其他气体驱油介质相比在技术、经济和气源等方面具有明显优势,不仅适用于低/特低渗透稀油油藏、中高渗透稀油油藏,也适用于稠油油藏,是一种很有潜力的新型驱油介质。图6表1参31     

渤海海域新近系稠油油藏原油特征及形成机制

近10余年来,在渤海海域新近系发现了一系列大中型油气田及一批小型油气田和含油构造,累计各级石油地质储量达20多亿方。其中,绝大部分油田属稠油油田。研究表明:1)渤海地区稠油油藏的分布与其埋藏深度有明显的负相关关系,稠油油藏分布的深度下限约为2 000 m;2)渤海地区已发现稠油油藏原油的性质明显具有"三高两低"的特点,即高密度、高粘度、高沥青胶质含量、低凝固点和低气油比,地下原油粘度普遍在70～500 mPa·s范围,胶质含量是制约稠油粘度的关键因素;3)渤海地区新近系油藏均为下生上储型,原油主要来自生烃凹陷中的古近系沙河街组烃源岩,部分地区有古近系东营组三段烃源岩的贡献,断裂活动、晚期成藏、多期充注、微生物降解等特点突出;4)油藏内部近油源通道附近和油藏高部位是原油密度和粘度相对较低区域,与油藏后期的油气充注以及近油藏底部水体的氧化等综合作用有关。     

减氧空气辅助重力驱全直径岩心物理模拟——以青海油田尕斯库勒E13油藏为例

与常规的注气方式相比,注气辅助重力驱具有抑制气窜,扩大波及体积的优势。通过静态低温氧化实验,研究减氧空气辅助重力驱在青海油田尕斯库勒E_3~1油藏的适应性;利用天然全直径岩心开展减氧空气辅助重力驱实验,分析了氧气体积分数、注气速度和倾角对减氧空气辅助重力驱的影响规律。结果表明,低氧气体积分数(5%)减氧空气在尕斯库勒E_3~1油藏具有较为明显的低温氧化作用,耗氧速率可以达到2.19 mol/(h·mL)。对于减氧空气辅助重力驱而言,尕斯库勒E_3~1油藏条件下,增大注入气氧气体积分数,最终采收率提高,岩心实验采收率增幅为1.2%～6.9%。从采收率与安全角度考虑,尕斯库勒E_3~1油藏可以选择氧气体积分数略低于10%的减氧空气作为驱替介质。注气速度大于1.0 mL/min时易发生黏性指进;而小于0.1 mL/min时易导致毛细管滞留,采收率较低;当注气速度为0.3 mL/min时,为油气稳定驱,采收率较高。减氧空气辅助重力驱过程对重力作用较为敏感,对于倾角较小的油藏,减氧空气辅助重力驱具有一定的可行性。影响尕斯库勒E_3~1油藏减氧空气辅助重力驱的因素敏感性排序依次为注气速度、倾角和氧气体积分数。     

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。     

挥发性原油单次闪蒸实验结果的修正方法

分析了利用室内单次闪蒸实验方法测定的挥发性原油体积系数和气油比值均偏大的原因,提出了将闪蒸气中部分C2～C8组分转化为液相来对单次闪蒸实验结果进行修正的方法。统计了渤海多个油田50口井不同类型原油单次闪蒸气C2～C8组分的含量,并依据挥发性原油和轻质油性质相似的原则,取渤海油田轻质油闪蒸气C2～C8组分的平均摩尔百分数作为转化界限,对渤海油田4口井挥发油闪蒸气部分C2～C8组分进行转化,从而对体积系数和气油比进行了修正,获得了更能准确反映油藏流体在矿场生产过程中的实际特征的流体参数。     

低渗透油藏二氧化碳混相驱超前注气实验研究 ——以吉林油田黑79区块为例

为了进一步提高低渗透油藏采收率,进行了二氧化碳混相驱超前注气可行性实验研究。以吉林油田黑79区块为例,利用细管实验确定二氧化碳驱的最小混相压力,通过长岩心物理模拟实验研究低渗透油藏超前注气室内驱油效果,并与相同地层条件下水驱和同步注气的驱油效果进行了对比分析。结果表明,二氧化碳混相驱超前注气、同步注气和水驱的最终采收率分别为77.03%,73.09%和56.47%。二氧化碳混相驱超前注气最终采收率最高,原因是超前注气能够在开采前就使地层压力升高、地层能量增加,并且提前注入的气体与原油接触混相,可降低原油粘度、增加原油流度。     

红河油田长8油藏减氧空气驱注气参数综合优化

为探索并研究减氧空气驱提高裂缝–致密油藏采收率的可行性,以增油量、换油率、吨油成本为评价指标,应用双重介质多组分数值模型,综合室内实验、油藏工程等方法和现场实施工艺条件,开展了减氧空气驱注气参数的优化研究。结果表明:注入氧含量为5.00%的减氧空气,产出气氧含量最高为3.95%,安全可控且减缓腐蚀速率,可以达到最佳的经济效益;优化空气/泡沫段塞比为5︰1,可较好地起到延缓气窜及扩大波及体积的作用;优化单井日注气量为1.5×104 Nm3,注气压力为20～25 MPa,总注入气量控制为4 000×104 Nm3。该研究成果在试验井组应用,预测能取得较好的经济效益,为深化减氧空气驱应用研究,提高裂缝型–致密油藏的采收率奠定了技术基础。     

注氮、氧和富空气提高轻油和重油采油量的扩展应用

由于几个轻油注空气(LOAI)项目获得了成功以及海上为提高采收率建设的大规模氮生成设备,最近对LOAI和注氮给予了极大的关注.通过在邻近储层同时注氮和富空气,研究了两种工艺最佳结合的优点.在得不到二氧化碳的地方一般采用注空气方法,可以用富空气(含有30%～40%氧)代替二氧化碳.富空气是氮生成过程中的副产品,其价格大致与氮相同,富空气也能够采出较多的原油,因为地下原油氧化产生的二氧化碳的溶解度较高.不但可以用富空气开采轻油,而且通过较深储层中的湿式燃烧,注富空气也是提高重油产量的有效方法.说明了如何在轻油和重油油藏中使用氮和富空气.     

稠油油藏多轮次减氧空气吞吐后复合注气增油机理

为了提高稠油油藏注气吞吐生产效果,针对水驱后多轮次减氧空气吞吐接续注入不同气体或不同气体复合的吞吐增油机理认识不清这一实际问题,开展了一维和三维物理模型实验及正对井和反五点井网的数值模拟,采用不同轮次采油量和原油组分对比分析、渗流过程研究等手段,分析了减氧空气、二氧化碳、天然气等不同气体在稠油油藏吞吐过程中的驱油和洗油机理。结果表明：减氧空气吞吐以堵水为主,多轮次后水线容易突破而较快失效;前置二氧化碳段塞后续注入减氧空气的复合吞吐,发挥了堵水和驱替剩余油的协同作用;先注入减氧空气后注入天然气的复合吞吐,溶解了近井区域重质原油组分,起到了增能、降黏和疏通孔隙的多重作用。10轮次的实验和数值模拟综合研究,明确了3种气体及其复合吞吐的增油机理,得到现场实际井的验证,可供类似稠油油藏气体吞吐提高采收率参考。