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。     

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。     

注空气低温氧化驱油室内实验与油藏筛选标准

对于低渗透油藏和注水开发后期油藏来说,注空气低温氧化提高采收率技术是一种经济、有效的方法.通过注空气低温氧化静态实验和注空气动态驱油实验,进行注空气技术可行性研究,评价不同油品的低温氧化性能,结合应用实例,建立了注空气目标油藏筛选标准,如油藏温度、油藏厚度、原油性质等.产出气中氧气的体积分数低于5%的实验结果表明,开展注空气提高采收率技术安全、有效,具有推广应用的价值.     

注空气提高低渗透油藏采收率实验及低温氧化反应特征

空气驱是一种有效提高低渗透油藏采收率的方法。针对目前空气驱油生产特征不明确的问题,采用长岩心驱替实验,研究不同注入压力下的空气驱油效果和低温氧化反应特征。研究发现,空气驱油存在明显的“气窜拐点”。气窜发生前,采出程度随注气量的增加迅速增加,一旦发生气窜,采出程度的增加明显放缓。注气压力越高,“气窜拐点”出现越早,提高采收率效果越差。原油组分分析结果表明：在油藏温度下,随着注气量增加,产出原油中的轻质组分减少,重质组分增加,驱替过程中发生了低温氧化反应;注入压力越高,低温氧化反应越充分,采收率越高;对高含水油藏进行空气驱,低温氧化反应十分微弱,无法形成烟道气驱;水驱达到经济极限后转空气驱,采收率可提高近10百分点。研究成果为低渗透油藏开发后期注空气提高采收率提供了理论依据。     

油藏注空气提高采收率技术应用分析

为有效提高重油油藏及深层低渗透轻质油藏原油采收率,通过文献调研,研究并分析了国外注空气采油应用现状及技术效果。结果表明,采用火烧油层或THAI技术可使重油油藏采收率分别达到50%及80%,COSH技术尚处于室内研究阶段,理论上效果最好。对于重质油藏火驱项目,气油比是最重要的参数,一般介于1 246 m3/m3~4 094 m3/m3,对于深层低渗透轻质油藏高压注空气项目,烟道气驱及热效应对空气驱提高采收率的贡献分别占69%与26.7%。我国重油油藏及西部低渗透轻质油藏可借鉴国外类似地区空气驱项目的成功经验,筛选适宜的火驱技术,进一步完善并推广我国注空气采油技术。     

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。     

轻质油藏注空气提高采收率的影响因素研究

针对WX轻质油藏,采用数值模拟和物理模拟方法进行了轻质油藏注空气、天然气动态驱油实验,结果表明,较高的油藏温度、压力及较低的注入压差有利于注入空气与原油发生氧化反应,提高轻质油藏注入空气的采油效果。由于原油的低温氧化效应,以及气体对原油中轻质组分的抽提作用增强了空气驱的驱油能力,空气驱提高采收率幅度与天然气驱基本相当。综合提高采收率成本和经济效益等因素,注空气驱技术有助于提高WX轻质油藏的开发效果。     

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...     

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。     

轻质油低温氧化反应实验研究

低渗、特低渗油藏注水开采的采收率较低,而空气注入油藏后具有驱替作用和低温氧化作用,能有效提高采收率。为此,通过对长庆油田安234-47区块的油样进行注空气静态氧化实验,运用压力降法计算反应速率,通过改变压力、温度等外界条件,研究低温氧化反应的影响因素。结果表明,目标油藏可以发生低温氧化反应,注空气技术可行;耗氧速率受温度和压力的影响均较大;反应后原油黏度增加,物性变差。     

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     

特低渗透油藏注空气细管试验研究

以大庆油田某区块特低渗透油藏为例,通过开展地层原油注空气细管驱替试验,在不同压力、不同温度条件下对气油比、采收率以及地层原油与空气低温氧化产出油气流体组分含量进行测定,获得了驱油效率、气油比与空气注入孔隙体积倍数以及驱油效率与驱替压力的关系曲线,研究了空气驱地层原油的混相特征与驱替效果。试验结果表明,地层原油注空气难以达到混相。氧化升温后原油的流动性变好,采收率上升较明显。     

轻质油油藏注空气自发点燃延迟时间预测模型

轻质油油藏注空气是行之有效并且正在兴起的提高采收率技术,适用于注水后期油藏的三次采油,尤其适用于注水困难的低渗透油藏的二次采油.轻质油油藏注入空气后需要多长时间才能发生自发点燃(或引导至高效的氯化反应)是当前现场操作中最为关心的问题之一.根据轻质原油低温氧化动力学原理,推导出轻质油油藏注空气自发点燃延迟时间预测模型及其...     

吐哈盆地鄯善油田轻质油藏注空气开发机理研究

为了探讨轻质油藏注空气提高采收率的机理,在注空气室内实验研究的基础上,运用热采数值模拟技术．研究了鄯善油田不同开发阶段注空气后油藏内原油低温氧化反应过程、相态变化规律及分布特征、油藏能量的变化规律;同时研究了油藏温度、油藏压力和空气注入速度等因素对轻质油藏注空气开发效果的影响,阐明了注空气开发的主要驱油机理,即烟道气驱和附加的热效应,对轻质油藏注空气开发矿场试验具有一定的指导作用。     

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。     

新疆油田低渗透油藏提高采收率技术研究获新进展

新疆油田勘探开发研究院开发研究所低渗透油藏注空气提高采收率潜力评价项目，日前通过新疆油田公司验收。这标志着新疆油田低渗透油藏提高采收率技术研究取得新的进展。它为新疆油田低渗透油藏提高采收率提供了一种新的三次采油技术。     

裂缝性特低渗碳酸盐岩油藏注烃类气驱油室内实验研究

川中大安寨油田属特低孔、低渗并有裂缝的双重介质油藏,目前主要是衰竭式开发,靠自喷原油采收率只能达到3%～5%。室内实验采用人工造缝的方法模拟地层双重介质系统,在此基础上采用长岩心设备开展不同驱油方式的烃类气驱油效果对比研究,并开展注气压力敏感性试验。结果表明在裂缝性低渗油藏中,衰竭式开采原油其采收率低,无论注水还是注气均会产生水窜或气窜;单纯注水可适当提高原油采收率,但驱油效率不高;注烃气虽然不能达到混相,但注入压力越高采收率越高。大安寨油藏在目前地层压力下,注烃气比自然衰竭提高原油采收率6.21%,比注水提高3.91%,效果明显。图3表1参7(郭平摘)     

预测氧气和空气火驱动态的方法

本文介绍了预测氧气和空气火驱动态的筒化开发方式。结果表明;注氧气火驱能提高原油采收率,对生产能力有限的油藏见效快,但是氧气-原油比(OOR)或采出每桶原油成本较高。采用湿式燃烧可降低OOR,特别是对注湿气和高压油藏效果更佳。     

利用CO_2非混相驱提高采收率的机理及应用现状

由于重油的相对分子量很高,CO_2与原油的混相压力比油藏压力高得多,因此通过注CO_2提高原油采收率必须依赖非混相驱。在非混相驱中,CO_2溶入原油后,使油膨胀,并降低油的粘度,从而达到驱油增产的目的。通过介绍非混相CO_2驱在油藏增产中的驱油机理,证明CO_2作为一种有效的驱油剂,可以提高油藏原油的采收率。     

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