燃烧条件对火驱效果的影响

对火驱燃烧条件的认识与评价是火驱油藏的重要环节。针对目前火驱过程中存在的燃烧过程不清楚及燃烧条件对火驱开发效果的影响不清楚等问题,进行了一系列室内模拟研究。研究了在不同的孔隙度、点火温度、注汽压力和注气量等燃烧条件对火驱效果的影响。实验结果表明,孔隙度越大火驱前缘的推进速度越快;预热温度和火驱前缘温度呈正相关关系;提高注气压力不仅可以维持火驱前缘正常推进和提高火驱前缘温度,还可以弥补低孔隙度油砂火驱技术的限制;随着注气流量的提供,前缘温度和前缘推进速度也在稳定提高。此次模拟实验为下一步提高油层产量、降低成本、提高产出比提供了一定的理论基础和研究路线。     

不同粘弹性驱替液下毛管数对驱油效果的影响

通过在微亲水人造岩心上开展的室内驱油物理模拟试验,探讨了毛管数对不同粘弹性聚合物溶液驱油效率及残余油饱和度的影响.同时,在相同毛管数条件下,研究了不同粘弹性聚合物溶液对其驱油效率及残余油饱和度的影响,得到了不同粘弹性条件下毛管数与驱油效率关系的一族曲线;比较系统地研究了不同粘弹性聚合物溶液下毛管数对驱油效率及残余油饱和度的影响规律,即在毛管数相同的条件下,聚合物溶液的粘弹性越高,体系的采收率越高,残余油饱和度越低,说明了聚合物溶液的弹性也是影响其提高采收率、降低残余油饱和度的重要因素.对进一步深入研究聚合物驱油机理和现场作业具有行重要指导意义.     

石油中烃类含碳原子数在火烧油层中的作用

火烧油层能否正常进行,关键是在于能否在油层中建立和维持正常的燃烧前缘,影响油层燃烧的因素主要有原油物性、原油回流、地质结构、可燃物质和含氧量等条件。本文通过利用一维燃烧管物理模拟装置[1],研究含油饱和度和油砂中的烃类碳原子数C5-C8,C9-C16,C17-C23,C24-C34,≥C35对火驱前缘推进速度及前缘温度的影响,给火驱矿场开采提供有效的参数。     

新疆重18区超稠油火驱燃烧特性物理模拟研究

超稠油资源量大可以作为稠油开发的接替资源。火驱技术是提高原油采收率的重要方法之一,室内实验证明,其采收率可达到70%~80%,有望作为超稠油开发的接替技术。本文以新疆凤城重18区蒸汽吞吐后的原油为研究对象,进行了一维燃烧管物理模拟实验,求取超稠油火驱燃烧基础参数,并对超稠油燃烧特性和火驱燃烧前缘传播的稳定性进行了分析。实验中求得视H/C原子比为1.27,燃烧过程中高温氧化反应起主导作用;燃料沉积量为26.64 kg/m~3,火驱前缘趋于稳定。火驱实验驱油效率达到91%,空气油比为1 022 m~3/t,具有较高的驱油效率和较低的空气油比。     

火驱过程中储集层变化

针对火驱过程中储集层如何变化及其对火驱开发效果影响的问题,通过一维火驱物理模拟实验研究了砂岩、砂砾岩、泥岩在不同燃烧温度、不同燃烧时间条件下的孔隙度、渗透率变化情况,以及黏土矿物、矿物元素、流体元素等变化规律。结果表明,随着燃烧温度的增加和时间的延长,砂岩、砂砾岩孔隙度和渗透率都有增加的趋势;盖层在火驱过程中封闭性未受影响;火驱过程中黏土矿物会发生物化变化、相互转化,而饱和烃和芳香烃是主要被驱替的物质,胶质和沥青质主要为火驱提供燃料。     

砂岩和砂砾岩对火驱燃烧前缘和产出物的影响

为了更好地分析储层岩性对火驱燃烧的影响,提高火驱采油率,必须明确火驱前缘推进机理和产出物中组分变化情况。采用一维火驱模拟模型,研究砂岩和砂砾岩在不同注气压力或注气流量下,对火驱前缘推进距离、推进速率和最高温度的影响,以及产出液、产出气、残余油砂含量和组分的变化规律。实验结果表明,随着注气流量和压力的增加,砂砾岩中火驱前缘推进距离比砂岩中远,而推进速率和最高温度则较砂岩中低;较低注气压力或注气流量除外,其余注气压力或注气流量下,砂砾岩中产液量和产油量均比砂岩中大,且砂砾岩产出液中低碳数饱和烃相对比例较高,砂岩产出液中高碳数饱和烃相对比例较高;当注气压力小于2.0 MPa时,砂岩中产出液的芳香烃相对比例较高,而注气压力大于2.0 MPa时,砂砾岩中产出液的芳香烃相对比例较高;流量实验时,砂砾岩中产出液的芳香烃相对比例较砂岩中高;由元素分析法和红外光谱分析法实验结果可知,砂砾岩残余油砂中的有机元素含量更高,砂砾岩中胶质和沥青质更容易被驱出。综合考虑各种因素,砂砾岩储层比砂岩储层更适合开展火驱采油。     

稠油油藏火驱驱替特征实验研究

火驱驱替特征是火驱的复杂物化过程和油藏地质条件综合作用的结果,是火驱方案设计和跟踪调控的重要基础。利用一维热跟踪补偿燃烧管实验装置,对比分析了不同性质稠油线性火驱的驱替特征,并与烟道气驱驱替特征进行对比。结果表明：原油黏度对火驱产液速率影响较大,黏度较低时火驱初期产液速率较高,大部分原油在中前期采出;黏度较大时,初期产液速率较小,甚至不产液,大部分原油在火驱中后期产出。火驱阶段含水率主要由地层初始含水饱和度（火驱前含水饱和度）决定。当地层初始含水饱和度高于束缚水饱和度时,火驱初期含水率较高,之后逐渐降低并趋于稳定。火驱初期（注气量小于1 PV）的生产动态特征与烟道气驱相近。在持续开发过程中,火驱仍保持稳定的采油速度,而烟道气驱采出程度增幅放缓。火驱开发的原油采出程度与累积注气量呈近似线性的关系,表明要保证火驱开发的效果则需保证相应的注气量。     

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。     

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。     

示踪剂辅助判断多井组火驱燃烧前缘位置

考虑到目前还没有较为简单成熟的火驱燃烧前缘分析计算方法,根据火驱特点,选用适宜的示踪剂对气窜方向进行监测,依据物质平衡基本思想,建立了判断多井组火驱燃烧前缘位置的新方法,即以示踪剂监测结果为依据来分析注气井和产气井之间的连通关系,进而计算燃烧前缘的距离。以辽河油区火驱矿场试验区为例,对6井组进行计算,并结合工程和地质因素分析了燃烧前缘不均匀发展的影响因素;与平均劈分注气量的估算方法进行对比,示踪剂辅助判定火驱燃烧前缘方法能较准确地指示井组间的气体流动方向和不同方向的流量,该结论通过结合目的层沉积相分析得到了验证。示踪剂辅助方法避免了盲目劈分产气量所造成的计算误差,计算方法简便可行,计算结果准确可信。     

氢油体积比对柴油加氢烃类碳数分布的影响

以不同氢油体积比下加氢前后的柴油为研究对象,在对其进行烃类组成分析的基础上,借助气相色谱-场电离飞行时间质谱(GC-FI TOF MS),对加氢反应前后的柴油进行烃类碳数分布组成分析。结果表明:烃类组成分析可以反映柴油加氢前后1环、2环等环烷烃,以及烷基苯等芳烃的组成变化;氢油体积比超过500∶1后,精制柴油的烃类组成无明显变化,可用于指导工艺条件的初步优化;而GC-FI TOF MS的分析结果可以定量化地反映不同氢油体积比对柴油加氢精制过程中烃类碳数分布组成的影响,如氢油体积比由500∶1继续提高时,精制柴油中不同碳数下单环芳烃等烃类组成的变化趋于平缓;集中分布的低碳数多环芳烃通过逐环的加氢反应,转化为低碳数的单环芳烃、2环和3环环烷烃,如原料柴油中C_(10)~C_(15)萘类加氢转化为精制柴油中C_(10)~C_(15)茚满/四氢萘和C_(11)~C_(15)2环环烷烃等反应。     

超稠油燃烧基础参数特征研究

针对超稠油油藏开展火烧油层技术可行性研究的需要,利用自行设计研制的火烧油层物理模拟实验装置,分别采用超稠油、特稠油、普通稠油开展了火烧油层燃烧基础参数物理模拟实验。对比了不同类型稠油门槛温度、燃料消耗量等燃烧基础参数,结合产出油组分及温度场发育特征,分析了超稠油燃烧基础参数特征。研究认为,超稠油油藏开展火烧油层试验是可行的,超稠油门槛温度、燃料消耗量等燃烧基础参数值均高于其他类型稠油;稠油火烧油层的驱油效率与黏度相关,黏度越大其燃料消耗量越大,其最终的驱油效率相对较低;火烧后原油性质发生了明显改善。     

用柴油的烃族组成预测十六烷值和密度

用柱色谱和GC-MS方法测定了柴油的13种烃族组成，分别是：(1)链烷烃，(2)一环环烷烃，(3)二环环烷烃，(4)三环环烷烃，(5)烷基苯，(6)茚满萘满，(7)茚类，(8)萘，(9)烷基萘，(10)苊类，(11)苊烯，(12)三环芳烃，(13)胶质。采用线性最小二乘法拟合得到了柴油的十六烷值和密度与其13个烃族组成的关联式，统计检验结果并将计算值与实验值进行比较，结果表明，用烃族组成预测柴油的十六烷值和密度能够得到令人满意的结果。     

火烧驱油特征的实验研究

利用原油氧化釜及火烧驱油装置进行实验,研究了温度对原油燃烧的影响和不同的燃烧方式、水气比条件下的火驱前缘特征及驱油特征。研究实验结果认为,原油低温氧化与高温燃烧之间的临界温度为380～450℃;两个阶段的特征可用产出气体中CO2与O2的含量来反映,低温氧化时CO2含量低于6%,O2利用率低于75%～80%,高温燃烧时CO2含量高于12%,O2利用率接近100%。与干式燃烧相比,湿式燃烧不仅提前了产油的见效时间,而且提高了平均产油速率,表明火烧前缘下游的蒸汽带对驱油有非常重要的作用,既可减少燃烧带的宽度和燃烧峰值温度,从而降低空气耗量和空气油比,又能提高驱油效率。实验表明,合理的水气比(以标准状态下的气体积计)应为1.65kg/m3左右。图4表2参3(王艳辉摘)     

岩石润湿性对聚驱后化学驱进一步提高原油采收率的影响

及早考虑和研究三次采油后进一步提高采收率的方法,对石油工业的可持续发展具有重要意义。在不同润湿性的人造岩心上,运用物理模拟的方法,对聚合物驱三次采油后进行化学驱及泡沫复合驱的可行性进行了研究。研究表明,在聚合物驱三次采油后采用适当的方法,仍然可以进一步提高采收率,并对不同实验方案进行了对比。     

就地CO_2技术油藏条件下性能评价

就地CO_2技术是一种提高原油采收率的有效手段,在油藏条件下,通过实验,对就地CO_2技术的性能(原油膨胀能力、原油降粘能力、结垢、地层伤害)以及驱油效率进行了评价。实验结果表明,在油藏条件下,就地CO_2技术具有良好的膨胀原油体积、降低原油粘度能力,并且具有良好的驱油效果。当原油粘度为12904．1 mPa·s,温度70℃,压力6 MPa时,就地CO_2技术可以使原油体积膨胀32．5%;可以使原油粘度降低52．69%,能够提高原油采收率6．40%～17．06%。就地CO_2技术对地层不会造成伤害。     

基于稠油火驱机理改进的数值模拟方程

为解决火驱数值模拟组分间转换关系复杂、收敛性差、结果精度低等问题,从火驱燃料沉积角度出发,将反应方程改进为稠油裂解和焦炭燃烧反应方程,并建立具有重复性和准确性的燃料沉积量室内实验方法,求取稠油裂解沉积量,拟合得到改进的模拟方程。结果表明:改进模型更加合理,其粗化后与室内实验结果、加密后的经典方程模型温度场、燃烧前缘分布等模拟结果基本一致,可以真实地描述高温氧化过程,且运算时间大幅度降低。该研究成果对火驱方案编制具有一定指导意义。