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。     

空气/减氧空气驱氧气消耗规律分析

为明确空气/减氧空气驱过程中氧气在储层内的消耗规律,采用静态氧化方法模拟了原油单因素及实际储 层条件下多因素氧化反应中氧气的消耗过程,定量表征静态氧化反应中氧气消耗程度;通过室内细长管空气驱 替实验分析了氧气沿程的动态消耗规律。结果表明,原油发生低温氧化反应消耗氧气造成体系总压力降低,碳 氢化合物发生加氧及断键反应生成CO₂及CH₄;模拟实际储层中的耗氧过程,计算得到发生低温氧化反应消耗氧 气占总消耗的87.84%,水中溶解氧气占比6.3%,地层水及岩心总消耗氧气占比5.86%;氧气沿程消耗,并观测到 氧化前缘的推进,较高的温度、压力及含油饱和度均会提高低温氧化反应程度,从而加剧氧气消耗。研究结果可 为实际矿场空气/减氧空气驱安全高效应用提供理论指导与帮助。     

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。     

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     

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。     

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。     

“三低”油藏空气泡沫驱低温氧化可行性研究——以甘谷驿油田唐80区块为例

甘谷驿油田＂三低＂油藏具有非均质性强、水源匮乏和单井产能低等特点,而低成本、高调驱能力的空气泡沫驱技术在该区具有广阔的应用前景。为了进一步验证空气泡沫驱低温氧化的可行性,并确保注空气的安全性,通过调研该技术的应用现状、室内动静态低温氧化模拟实验研究及实际矿场试验检测,研究了不同压力、不同温度下原油与空气的氧化反应以及实际矿场试验含氧量监测分析。结果表明：在该类＂三低＂油藏条件下同样可发生低温氧化反应,且反应速度随着压力的增加而加快。     

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。     

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(24 MPa),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120h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。     

用注空气（LTO）法提高残余低粘油采收率

本文介绍了一种新的注空气技术———低温氧化 (LTO)法。通过与油藏中残余油发生LTO反应除去注入空气中的氧 ,可提高深层低粘油藏的原油采收率。LTO反应产物“烟道气”可驱替原油。本文通过使用北海的四种低粘原油获得了LTO反应动力学和原油采收率的初步结果。此外 ,本文还讨论了海上注空气的一些安全问题