火驱储层区带特征实验研究

利用一维和三维火烧油层驱油物理模拟实验装置,研究了稠油油藏直井井网火驱过程中各个地层区带的宏观热力学特征以及压力场、温度场、饱和度场分布规律。研究表明,从注气井到生产井可依次将地层划分为已燃区、火墙（燃烧带）、结焦带、油墙、剩余油区5个具有明显热力学特征的区带。结焦带为火驱过程提供固态燃料,高含油饱和度油墙是地层中压力梯度最大的区带,是注气压力的集中消耗带。保持一个稳定的油墙是确保火驱前沿持续推进、实现稳产和提高采收率的必要条件。     

稠油油藏水平井火驱技术风险与对策探讨

针对新疆油田风城重18井区稠油油藏水平井火驱出现气窜、井底高温、氧气超标等问题,运用稠油燃烧理论方程,研究了水平井火驱技术存在的风险。利用自主研制的三维火驱物理模拟实验装置,通过室内实验研究了不同直井水平井距离、注采参数对水平井火驱稳定燃烧的影响,并给出了最佳调控参数。研究表明:预热阶段形成均匀的蒸汽腔和泄油通道,点火初期保持燃烧前缘结焦带和"油墙"连续封闭且形成超覆燃烧特征,是水平井火驱稳定燃烧的重要条件。通过上部射孔方式增加直井与水平井垂直距离,实现初期超覆燃烧;现场注气速度为4 000 m~3/d、生产压差为1 MPa左右时,可保持注采平衡,防止气窜。通过调控,风城重18井区空气油比降至1 000 m~3/m~3,水平井段温度控制在200℃左右,成功避免了水平井的气窜,实现了水平井火驱的稳定驱油,为稠油油藏开发提供了新的技术手段。     

稠油油藏火烧油层吞吐技术与矿场试验

通过室内物理模拟实验和油藏数值模拟的方法,研究了稠油油藏火烧油层吞吐开发的机理和相关油藏工程问题。研究表明:火烧油层吞吐具有热力降黏、原油裂解改质和烟道气溶解降黏等多重作用机理,火烧油层吞吐开发理念在理论上是成立的。结合火烧油层吞吐面临的油藏特征和转火驱的要求,给出了火烧油层吞吐开发模式的井网设计原则、周期注气量和注气速度的优化方法,并指出了火烧吞吐实施过程中对点火工艺和防腐工艺等关键环节的技术要求。研究结果应用于内蒙M8井区火烧油层吞吐矿场试验中,取得了技术上的成功。该技术适合于深层、超深层以及水敏性等难以注蒸汽开发的油藏。     

郑408块火驱物理模拟结果与模型解析解差异分析

为了研究敏感性稠油油藏火烧驱油机理，针对郑408火驱先导试验区块的现场实际，采用真实地层岩心和地层原油，进行了室内火烧油层物理模拟实验。火驱实验结果与所建立的干武燃烧一维数学模型解析计算结果相比较，存在较大差异。经理论分析认为，在高含水饱和度油藏火烧过程中，存在着湿武燃烧机理，促使火烧前缘超越式推进。该燃烧机理有助于提高火驱效果。     

深层稠油油藏多层火驱关键参数优化设计研究

辽河油田D块为深层薄—中互层状稠油油藏,历经20多年蒸汽吞吐开发,目前处于蒸汽吞吐开发后期,油藏压力低,周期产油低,油汽比低,亟待开发方式的转换。前期研究结果表明,该油藏转火驱开发相对其他开发方式经济有效。根据该块油藏埋藏深、薄互层状、非均质性强的地质特点,建立三维数值模型,对火驱开发井网、燃烧方式、注采井配置关系等火驱关键参数进行优化设计研究。现场先导试验后,取得了较好的开发效果,有待于进一步扩大试验规模。该研究对同类油藏的火驱开发具有一定的借鉴作用。     

注蒸汽后期稠油油藏火驱配套工艺矿场试验与认识

为了探索注蒸汽后期稠油油藏转火驱技术的可行性,研制了电加热点火器及配套工具,实现了油层高温点火;通过火线前缘监测、产出气体组分监测和耐高温井下温压监测手段判断燃烧状态、火线前缘位置和推进方向;建立了直井多相管流温度、压力分布模型,确定了火驱生产制度和生产方式,研制了配套防气工具,形成火驱举升工艺;根据火驱不同生产阶段,注气井和生产井腐蚀特征,模拟井下工况开展了室内氧腐蚀和酸性气体腐蚀试验,掌握了管材腐蚀特征,确定了注气井、生产井的防腐工艺。现场试验表明,该技术能满足火驱生产需求,也证实了注蒸汽后的稠油油藏转火驱的可行性,为同类油藏转火驱技术提供了技术支持。     

注蒸汽后油藏火驱见效初期生产特征

克拉玛依油田红浅1 井区将火驱作为稠油油藏注蒸汽(蒸汽吞吐、蒸汽驱)后的一种接替开发方式,进一步提高原油采收率。通过油藏数值模拟、物理模拟等方法,研究了该种方式下次生水体对火驱进程的影响,并给出了火驱开发过程中一线生产井的5 个生产阶段及各阶段生产特征。结合矿场试验实际生产动态,分析了生产井见效初期的3 种产状及不同产状的形成机理。这对分析类似油藏的火驱动态具有重要意义。     

水平井火驱辅助重力泄油燃烧前缘展布与调控

通过三维物理模拟实验研究水平井火驱辅助重力泄油过程中不同阶段燃烧前缘和结焦带的展布规律,并分析各阶段燃烧前缘稳定推进机理及影响因素。燃烧前缘的扩展可分为点火启动、径向扩展和向前推进3个阶段。点火启动阶段,油层上部最先实现点火,点火温度、点火时间和注气速率是该阶段的关键操作参数。径向扩展阶段,燃烧前缘呈"漏斗状"继续向四周和下部扩展,此时调控的关键在于注气速率与燃烧前缘的面积相匹配。燃烧前缘推进到水平井趾端射孔段后,以一定的倾角朝水平井跟部方向推进,超覆式燃烧和结焦带对水平井筒的封堵是该阶段实现稳定泄油的重要原因。在矿场试验中,应从井网模式、点火参数和注采制度等方面采取优化措施来维持燃烧前缘的稳定推进。     

次生水体对火驱开发效果影响的实验

针对注蒸汽开发产生的次生水体对火驱开采效果影响尚不明确的问题,利用燃烧管实验装置,将不同含水量的油砂填充到燃烧管的中间部分,以模拟储层中的次生水体,研究次生水体对火线的传播特征和火驱开发效果的影响。结果表明：次生水体有利于提高火线的推进速度,但会降低火线的燃烧稳定性。当次生水体的含水饱和度高于75.4%时,火线穿过次生水体后难以稳定地推进至生产井,导致开发效果较差;含水饱和度低于50.0%且有一定含油量的次生水体对火驱的开发效果影响不大,火线可以穿过次生水体并稳定推进。研究结果对认识储层中次生水体对火线的稳定推进、火驱开发效果的影响具有重要意义,可为注蒸汽开发油藏火驱技术提供理论参考。     

辽河油田火驱开发技术进展

辽河油田稠油油藏具有埋藏深、油品类型多等特点,为探索稠油油藏注蒸汽开采后期的有效接替技术,通过开展室内物理模拟和现场试验,研究了注蒸汽开发后火驱开发中深层—特深层层状、厚层块状、水淹稠油油藏以及浅层低渗透稠油油藏等不同油藏类型的可行性,形成了针对不同类型油藏的火驱储层描述技术、室内物理模拟实验技术、油藏工程设计技术、采油工艺技术、开发效果评价技术等,火驱开发油藏的采出程度大大提高,有效缓解了产量递减。该文论述了辽河油田火驱技术探索历程,对不同类型油藏火驱开发配套技术进行了系统总结。研究成果可为辽河油田及同类型稠油油藏火驱开发提供借鉴。     

水平井火驱辅助重力泄油燃烧状态及燃烧前缘预测

为预测超稠油水平井火驱辅助重力泄油燃烧状态和燃烧前缘,采用自主研发的火驱物理模拟实验装置,利用物质平衡法,结合生产动态数据,计算得到燃烧腔体积,预测水平井火驱辅助重力泄油的燃烧前缘;利用生产过程中的气体组分、温度和压力等参数,表征油层燃烧状态。结果表明,温度是最能直观反映燃烧状态的参数,稳定燃烧状态下的燃烧腔与水平井水平段延伸方向存在30°左右的夹角,呈超覆燃烧特征,在水平井上端形成结焦带和油墙,可防止火线进入水平井筒。水平井火驱辅助重力泄油的稳定燃烧期,产出气中CO₂含量高于10%,O₂含量低于3%,水平井段温度低于300 ℃,且油墙压差低于生产压差的一半,若以上特征参数不能满足,水平井则可能出现气窜。     

新型燃烧模型在柴油机燃烧模拟中的应用（上）

将每个计算单元分为燃料区、空气区和混合区3个区域,在火焰传播方向上又将每个区域分为已燃区和未燃区,建立了柴油机的三区相关火焰燃烧模型,利用该模型对超多喷孔柴油机和传统柴油机缸内燃烧过程进行三维数值模拟,不仅得到了与试验值相符的气缸压力、NOx和SOOT排放量等结果,而且获得了柴油机缸内混合气的浓度场、温度场、NOx质量分数、SOOT质量分数分布等三维结果,三维结果很好地解释了超多喷孔柴油机的低排放的形成机理。     

新型燃烧模型在柴油机燃烧模拟中的应用（下）

将每个计算单元分为燃料区、空气区和混合区3个区域,在火焰传播方向上又将每个区域分为已燃区和未燃区,建立了柴油机的三区相关火焰燃烧模型,利用该模型对超多喷孔柴油机和传统柴油机缸内燃烧过程进行三维数值模拟,不仅得到了与试验值相符的气缸压力、NOx和SOOT排放量等结果,而且获得了柴油机缸内混合气的浓度场、温度场、NOx质量分数、SOOT质量分数分布等三维结果,三维结果很好地解释了超多喷孔柴油机的低排放的形成机理。     

套保稠油油田火烧油层可行性分析

从火烧油层的筛选标准、实际地质条件及室内物理模拟实验入手，对该油田火烧可行性进行了分析。分析结果认为，套保油田进行火烧总体上是可行的，在实际火烧时应避开底水的影响，火烧区域应选在构造高部位或仅烧其主力层。     

盆地模拟技术在吐哈盆地的应用及分析

盆地模拟技术基于石油地质机理,应用多学科知识,定量地模拟一个盆地的地史、热史、生烃史、排烃史和运移聚集史,然后进行综合评价分析指出有利勘探区带。在盆地模拟过程中,根据典型井资料、构造上的差异、沉积物源的差异、油气水性质及压力系统的差异,将吐哈盆地分为7个分区,模拟计算出盆地各区带、各凹陷及总的资源潜力,摸清了盆地主力烃源岩的规模和品质,优选出了盆地的有利区带;认为盆地最有利的凹陷是台北凹陷,其次是托克逊凹陷,再次是台南凹陷;台北凹陷的上鄯善弧形带、西部古弧形带、胜北带、环小草湖带和七克台火焰山带为盆地有利区带。     

确定特殊的薄层底水油藏水体规模的方法

根据特殊的地质和水动力学特征,对常规物质平衡方程进行了改进。将烃类和油层下伏的底水视为油藏分系统,含油区外的水体视为水体分系统,建立适合薄层底水油藏的物质平衡方程; 应用常规的边水侵模型,通过生产动态资料线性化处理确定水体大小。同时建立了包括水体在内的三维底水油藏数值模型,并进行了数值模拟对比研究。两种不同方法预测的底水体大小基本一致,表明采用改进的物质平衡方程和常规边水侵模型,确定该类特殊底水油藏水体大小的方法是可行的,并具有简便、实用等特点。     

乙烯裂解炉内燃烧、传热与裂解反应的模拟计算

 为了揭示SL-II型乙烯裂解炉炉膛内燃烧与其反应管内石脑油裂解反应历程，对炉膛内燃烧、传热与反应管内裂解反应进行了综合模拟计算，得到了炉膛内烟气速度、组分分布、烟气温度分布及反应管内裂解反应历程。应用非预混燃烧模型及DO辐射传热模型进行炉膛内燃烧、传热的计算；采用分子反应模型预测反应管内石脑油裂解反应的产品分布。结果表明，底部烧嘴的高速射流引起炉膛内组分分布的较大变化，从而影响烟气温度分布。通过裂解产品及反应管壁温度模拟结果与烯烃厂测定数据的比较，证明了模拟计算的可行性，同时选出反应管壁高温区在管长的16~20m处。     

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采用全隐式模拟方法研究了裂缝性气藏三维气水两相数值模拟问题，采用最佳变点松弛法求解全隐式模拟差分方程，并通过理论气茂的计算，分析了影响裂缝性气藏底水锥进的主要因素。全隐式模拟方法在解决高速渗流，井点压降变化大，饱和度变化大等时具有优越性；造成裂缝性底水气藏开采过程中底水锥进的主要原因是射孔层段及单井产量的控制，其中射孔层段的控制尤为重要，射孔层段越靠近底水层，底水锥进越严重；单井产量过高，易诱发底     

准噶尔盆地燕山运动期构造应力场模拟

运用有限元法的三维数值模拟程序，对准噶尔盆地燕山运动期古构造应力场进行了模拟。模拟结果表明，该期构造应力场最大主应力的高值区主要分布在盆地周边，内部应力值低；由南向北，最大应力值有由大变小的趋势。最小主应力呈带状分布，在盆地内部呈近东西向，与断层走向及主构造线基本一致。剪应力分布在盆地周边，内部剪应力小。结合石油地质资料及油气运移能力，这种应力分布有利于油气在中央隆起带、北天山山前及西部的低应力区及高应力区包围的相对低应力区聚集。