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。     

Influence of ferrous iron on the oxidation of crude oil at a low temperature

Air flooding can be successfully applied in a low-temperature reservoir due to the existence of ferrous ions in formation water. However, few published papers can be found about the mechanism of oxidation of crude oil on condition with Fe²⁺ at a low temperature, by far. Therefore, in order to reveal the mechanism, some static oxidation experiments are carried out at 30°C in this paper. On condition with Fe²⁺, the rate of oxygen consumption is increased by 2.3 times as that on condition without Fe²⁺, and the concentration of O₂ in the air is decreased to 7.5% after oxidation. According to the results of the changes in the compositions of the air and the crude oil, not only can Fe²⁺ accelerate the rate of the oxidation but can also affect the pathway of the oxidation. The experimental results can provide a basis for how to further improve the development effect of air flooding in Ganguyi oilfield and safely make use of air flooding in other low-temperature reservoirs.     

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。     

低渗透油藏空气驱原油氧化机理实验

为深入探究低渗透油藏空气驱开发过程中原油的氧化特征及其影响因素,评价其驱油效果,以新疆油田低渗透油藏为研究对象,开展原油组分分析、原油氧化特征、空气驱及空气泡沫驱等实验,系统研究了不同条件下原油氧化特征及规律。实验结果表明:相同条件下,油砂比纯油样静态氧化反应速率大,反应充分,且反应速率与反应压力、温度、作用时间呈正相关;油藏温度下,原油经历氧化反应后轻重比减小,主峰碳增加;反应温度对空气驱原油动态氧化特征有较大影响,温度越高耗氧量越大,反应越充分;空气驱具有较好驱油效果,但易发生气窜;泡沫驱可有效封堵气窜通道,扩大空气波及体积,改善空气驱效果。研究成果对空气驱理论研究及应用具有借鉴意义。     

“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。     

X油藏注气混相驱可行性实验研究

针对X底水油藏油井注水后综合含水上升过快的问题,利用HB70/300型高压物性分析仪开展了该区块原油相态特征实验、注气相态特征实验,并运用细管法开展了注CO₂最小混相压力实验。对比分析了CO₂和N₂两种性质气体注入前后原油的相态特征变化,确定了该区块原油注CO₂最小混相压力,为X油藏注气提高采收率可行性提出依据。实验结果表明,X油藏原始地层压力为46.01 MPa,原油饱和压力为11.06 MPa,注N₂后饱和压力上升迅速,在原始地层条件下难以实现混相,表现出典型的非混相特征;注CO₂后饱和压力上升较平缓,细管法测得的最小混相压力为28.03 MPa,说明利用CO₂可实现CO₂的混相驱替,而且最终的驱替效果比较理想。说明该油藏可开展注CO₂混相驱,为进一步的开发方案调整提供了依据和合理的建议。      

Changes in the properties of conventional crude oil before and after CO2 flooding

Abstract

In order to enhance oil recovery of a conventional oil reservoir by CO₂ flooding, the changes in the properties of the crude oil before and after CO₂ flooding are systematically investigated by on-site sampling and experimental testing. The results show that, after CO₂ flooding, the light hydrocarbons of the produced crude oil is increased and the heavy hydrocarbons of the produced crude oil is decreased due to the deposition of resins and asphaltenes in the pores of the formation. In addition, the produced fluid (a mixture of oil and water) has a high water separation rate, the oil- water interface has a high tension value, and the crude oil has a high acid value and a low viscosity. The conclusions can provide a certain guidance for high-efficiency development of a conventional oil reservoir by CO₂ flooding.     

轻质油藏注空气低温氧化机理数值模拟

为了探讨油藏注空气的氧化机理,在原油氧化实验的基础上,建立了低温氧化动力学模型,运用热采数值模拟技术,研究了高含水期油藏注空气后含油饱和度、温度、气体运动和原油粘度的变化规律,对比了烟道气成分和注.入气体对采收率的影响。模拟结果表明,注空气后含油饱和度明显降低,氧化前缘的最高温度可达190℃,原油消耗氧气量为589m³/m³(标准状况下)。氧气在到达生产井之前基本耗尽,注空气驱油技术是安全的。注空气形成的烟道气中N₂与CO₂体积比越小,采收率越高。     

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。     

稠油油田空气辅助蒸汽驱现场试验

为考察稠油油田空气辅助蒸汽驱的开采效果,开展了稠油油田空气辅助蒸汽驱现场试验研究工作。在齐40块蒸汽驱试验区选择原油濒临枯竭的、油藏已经发生严重蒸汽窜流和超覆的、亟待改变开发方式的5个井组进行现场试验,结果表明:5个试验井组平均单井组日产油由14.8 t/d升至16.1 t/d,油汽比由0.14升至0.17;油层纵向动用程度明显提高,分析认为是注入的空气在纵向和平面上首先向蒸汽驱优势方向波及,与残余原油发生低温氧化反应使孔隙中沥青质沉积增加,降低油层渗透率,迫使蒸汽转向,扩大蒸汽波及范围。研究认为:空气辅助蒸汽驱宜采用连续式空气/蒸汽注入方式;汽气比接近1: 40可取得较高采收率;70 m井距注入的空气与地下原油发生低温氧化反应,油藏温度有所提高,产出氧气含量可降到安全范围内。现场试验取得成功,利用空气辅助蒸汽驱改善稠油油田蒸汽驱开发效果具有可行性。所选试验井组存在的问题在普通稠油蒸汽驱井组生产后期具有普遍性,因此本文试验方法和相关技术参数可为类似井组开展空气辅助蒸汽驱试验提供参考。     

稠油相对渗透率曲线影响因素分析

油藏相对渗透率是油田开发设计和分析的一个重要地层参数,实验室中常通过分析岩心非稳态驱替数据获得.文中通过不同的实验温度、束缚水饱和度,以及不同的驱替方式、CaCO3沉积研究稠油油藏相对渗透率曲线的变化.实验结果表明:实验温度、束缚水饱和度、驱替方式对稠油油藏相对渗透率曲线的形状、等渗点、残余油饱和度,以及残余油饱和度对...     

砂砾岩储集层聚合物驱油微观机理——以克拉玛依油田七东1区克拉玛依组下亚组为例

为揭示聚合物在砂砾岩储集层的驱油过程,选择有代表性的岩心样品,通过驱替过程中在线CT扫描监测和核磁共振方法,分析了克拉玛依油田七东1区克拉玛依组下亚组砂砾岩储集层不同模态孔隙结构岩心样品在水驱和聚合物驱过程中油水动用特征及水驱和聚合物驱后剩余油分布规律。研究表明：不同模态孔隙结构岩心样品驱油效率差异显著,聚合物驱效率最高的是双模态孔隙结构岩心样品;不同模态孔隙结构样品驱油规律一致,水驱首先动用高含油饱和度区域,聚合物驱进一步扩大原先水驱波及区域,低含油饱和度区域及孤岛状孔隙中原油基本未被动用。     

低渗透油藏复合生物酶驱油室内实验研究

延长油田属于典型的低渗透油藏,一次开采采收率低,水驱含水率上升快,整体驱油效果差。生物酶是一种无污染水溶性制剂,可有效注入地层孔隙中,改变岩石润湿性,剥蚀岩石颗粒表面原油,降低残余油饱和度,从而提高原油采收率。利用一维填砂物理模型和岩心流动实验,对SUN型复合生物酶溶液的驱油效果进行了室内实验及评价。结果表明:当SUN型复合生物酶溶液的注入体积分数约为3%,注入量约为0.4倍孔隙体积时,驱油效果最佳,并且对于低渗透岩心的驱油效果也相当明显,驱油效率提高值最大可达11.4%,表明SUN型复合生物酶驱油剂对低—特低渗透油藏具有较强的适应性。     

稠油油藏化学驱原油黏度界限数值模拟研究——以胜利油田孤岛东区普通稠油油藏为例

稠油油藏常规注水开发主要面临原油黏度高、储层非均质性强、采收率低等问题。以孤岛油田东区南15-5#站普通稠油油藏化学驱效果为基础,针对胜利油区不同原油黏度油藏条件,与矿场实际动态相结合,建立了化学驱油藏数值模拟模型;通过收集不同原油黏度油藏的高压物性、相渗曲线等开发试验数据,研究不同原油黏度对水驱、化学驱开发效果及注采能力的影响;考虑提高采收率和经济性两方面指标,初步确定适合化学驱的稠油油藏的地下原油黏度界限为500 mPa·s。在合适原油黏度条件下,应用化学驱技术可以提高稠油油藏原油采收率。     

龙虎泡油田活性水驱油室内实验研究

针对大庆外围低渗透油田注水压力高、吸水能力差以及水驱采收率低等问题,选取龙虎泡油田进行活性水驱油室内物理模拟实验研究。表面活性剂筛选实验结果表明,十二烷基苯磺酸钠配制的活性水溶液/原油体系界面张力可达0.2041 mN/m,且与地层水配伍性良好,比水驱采收率提高16.6%。驱油实验结果表明,水驱速度、活性水浓度、活性水注入量、注入时机均对驱油效果产生一定的影响,当水驱速度为1.0 mL/min、活性水浓度为0.3%、活性水注入量为0.3 PV 时驱油效果最佳。现场实验应选取低含水井进行活性水驱油,当含水率较高时,适当提高活性水浓度以保持开发效果。     

注气驱油技术发展现状与启示

我国注气驱油提高采收率技术发展较晚,且存在注CO₂与氮气谁更优的争议。根据国内外１０ a来注气开采发展的相关数据,从储层岩性、储层渗透率、储层深度、温度、原油饱和度、黏度等方面分析了国内外注气技术的发展状况。分析结果表明：发展注CO₂提高采收率技术具有广阔的应用前景;受温室气体减排的影响,国际上注CO₂驱油项目主要以注气混相驱发展最快,而我国注气试验主要采用商品CO₂气,并且存在混相困难的问题;碳酸盐岩油藏注气项目超过砂岩油藏,而传统认为碳酸盐岩油藏具有裂缝,注气要窜,故不适合注气开采;国际上在砂岩油藏注气开采的渗透率并不是太低（大于10×１０^-3 μm^２）,而我国注气试验都是超低渗透率（小于10×１０^-3 μm^２）;多数油藏是在注水后再进行注气,而过去认为注水后对注气效果不利;国外注空气目前主要采用高温氧化开采轻油,而不是稠油,而传统认为热采适合于稠油。针对我国目前注气情况和国外发展趋势,就如何开展注气驱油工作提出了建议。     

高温高压水洗物性变化实验研究——以塔里木轮南油田TⅠ油组为例

塔里木轮南油田T_Ⅰ油组已有20年注水开发历史,近年对油藏开发过程中的水洗动用状况进行了一些研究,但所采用的实验手段均未在地层条件下进行。该文利用取自该油田的流体和岩心,进行高温高压下的水洗模拟实验,以弄清储层条件下油水渗流规律,研究储层长期水洗后微观孔隙结构、润湿性等变化特征。实验表明:水洗过后,岩心孔渗降低幅度随水洗倍数增加而略有增大,分选性变差;水湿性随水洗倍数增大而增强;相渗曲线的Swi与Sor均增大,Krw(Sor)降低,驱油效率降低;水洗后未形成大孔道,造成水提前突破的主要原因可能是TI层内存在平面与纵向非均质性。      

延长油田典型“三低”油藏空气泡沫驱试验与认识

为了提高延长油田“三低”油藏开发效果,探索空气泡沫驱在该类油藏的可行性,在室内研究的基础上,分别选取东、西部具有代表性的唐80井区和旗35井区开展了空气泡沫驱矿场试验。结果表明:空气泡沫驱最终驱油效率可以达到80%以上。相比先水驱再空气泡沫驱,直接空气泡沫驱的驱动方式更有效,获得相同的较高驱油效率需要的总注入量更小。同时,据2个井区的矿场试验结果,单井月增油幅度最高达215%,单井累积增油幅度最高达近40%,单井含水率最高下降40个百分点以上;唐80井区综合含水率下降约16个百分点,自然递减率较注水区低13个百分点以上,降水增油效果非常明显。另据耗氧安全分析和矿场试验监测结果,套管气氧含量基本都在5%以内,且随时间的延长,氧含量均越来越低。通过上述研究和试验认为:空气泡沫驱在延长油田“三低”油藏具有经济和安全的双重可行性,打破了低温低压油藏不适合空气泡沫驱的常规理念,对同类油藏的实施具有借鉴和向导意义。建议矿场试验中采取有效措施减缓气窜的发生,加强油藏动态和产出气的监测与分析,保证在安全的前提下取得良好的驱油效果。     

空气泡沫调驱技术在浅层特低渗透低温油藏的适应性研究

空气泡沫调驱技术综合了空气驱和泡沫驱的优点,可提高波及系数和驱油效率,在中高温油藏中取得了很好的应用效果,但是在浅层特低渗透低温油藏中的应用较少。根据陕北油区特低渗透油藏地质特征,以甘谷驿油田唐114井区为例,通过理论研究、室内实验和现场试验研究了空气泡沫调驱技术在浅层特低渗透低温油藏的适应性。结果表明:室内实验低渗透层中的原油被明显启动,驱油效率由水驱阶段的8.33%升高到50.55%;矿场试验井组含水率由98%下降至73%,产液量由3m3/d降至0.8m3/d,平均单井产油量由0.05m3/d增至0.2m3/d。空气泡沫调驱技术在甘谷驿油田具有较强的适应性,可大幅度提高油田采收率,对同类油藏的增油控水具有一定的借鉴作用。     

低渗透油藏的热水驱研究

热水驱仅包括两个被加热相的流体,热水驱的主要机理是热膨胀,降低黏度,润湿相改变和油水界面张力的降低。热水驱实验使用的岩心样本取自某稠油低渗透油藏,主要是未被饱和的砂岩。实验在相同的油藏压力,不同的温度（范围在110oC以内）和不同种类的原油下进行的。对比了每个试验的最终原油采收率、残余油饱和度、束缚水饱和度、和压力降落。应用JBN方法分析了动态恒温驱替的结果,从而得到岩心的相对渗透率及低渗透砂岩中温度对油水相对渗透率的影响。结果显示在低渗透率的砂岩中使用高温热水在较高压力下驱替稠油,也有可能获得较高的采收率。在稠油体系中,原油生产的热水注入率比在中质油和超稠油要高,但是在传统稠油油藏它的价值很少被报道。另外,研究发现当岩石被加热时,油水的相对渗透率取决于温度,而残余油饱和度会降低,束缚水饱和度会增加。