基于室内实验的稠油火驱氧化状态定量化判断

火驱过程中氧化状态是判断原油是否充分燃烧的重要依据, 基于适用性不足的氧化状态判定方法进 行了研究。首先, 对曙光油田D区块原油进行了热重实验, 通过查看火驱各反应阶段的氧化温度与质量分数的关 系, 获得不同阶段的反应特征。然后, 进行室内低温氧化与高温氧化模拟实验, 分析该原油样品的低温氧化、 高温氧 化的实验结果, 对氧气利用率、 N2与CO2物质的量的比值、 视氢碳原子比以及气体指数进行定量标定。实验结果表 明, 运用这些指标的标定值可以判断室内实验的稠油火驱氧化状态, 为进一步判断矿场稠油火驱氧化状态提供 指导。     

煤样粒径对煤低温氧化影响的实验研究

基于测试耗氧速率和氧化动力学参数研究煤样粒径对煤低温氧化的影响。利用煤低温氧化测试系统,测算在供应气体流量、氧含量等给定条件下四类不同粒径范围煤样升温氧化耗氧速率,同时依据基于耗氧量建立的数学模型来测算煤低温氧化时不同粒径煤样活化能和指前因子等动力学参数,结果表明不同粒径煤样低温氧化耗氧速率变化分为缓慢耗氧、浅度耗氧和深度耗氧等三个阶段,在实验条件下煤样粒径小于0．198mm的煤样更适合煤低温氧化。     

基于程序升温的煤耗氧速率与气体产物排放的相关性研究

采用程序升温实验系统,在通入流量为100 mL/min干空气的条件下将煤样加热至200℃,通过气相色谱仪对气体产物进行连续测量,得出CO,CO₂,CH₄,C₂H₄浓度随温度升高时的变化趋势.以耗氧速率与气体产物排放速率为基础,对高温氧化阶段耗氧速率与气体产物排放速率之间的关系进行线性拟合,结果表明：煤与氧的反应有利于生成CO₂而不是CO,C₂H₄产生速率与耗氧速率之间相比于CH₄存在更好的相关性.     

轻质油藏注空气提高采收率氧化反应速率实验研究

为了分析轻质油藏（如胜利和中原油田）注空气提高采收率的可行性,利用近绝热氧化反应装置,模拟了目标油藏原油与空气的低温氧化反应过程,基于假设的原油与空气反应式及简化的Arrhenius 方程,考察了不同地层温度、压力、粘土含量对反应速率的影响,分析了产出气体组分中氧气和二氧化碳含量。结果表明,目标油藏原油可以发生低温氧化反应,注空气提高采收率技术可行;氧化反应速率受地层温度的影响较大,压力及粘土含量次之;模拟温度在９５ ～ １３０ ℃ 时,温度升高速度很慢,未检测到大幅升温情况。     

注空气提高采收率数值模拟研究

注空气驱油是一项非常有效的提高原油采收率(EOR)技术。其中注空气低温氧化技术,它既适用于注水油田后期高含水的三次采油,也适用于注水困难的低渗油田的二次采油。分析了注空气提高采收率的机理,通过建立注空气低温氧化的油藏数值模拟概念模型,分析注空气开发效果的影响因素,运用常规数模软件进行参数敏感性分析,如注气速度、油藏压力和温度等,这一研究结果对现场开展注空气驱油技术具有重要的指导意义。     

红河油田空气泡沫驱实验

鄂尔多斯盆地南部红河油田长8油藏为典型的致密双重介质储层,注水采油时出现沿裂缝水窜现象,导致开发效果变差.为有效补充地层能量、提高采收率,开展红河油田长8储层空气泡沫驱实验.通过空气原油氧化实验,确定红河油田原油与空气在地层条件下可以发生低温氧化反应,反应速率为(0.025~0.110)×10-5 mol(O2)/(h·g)(oil);通过泡沫体系优选实验,优选阻力因子高、封堵能力强、可有效封堵储层裂缝的泡沫体系;通过长岩心空气泡沫驱油实验,认为空气泡沫驱的采收率比水驱的提高15%以上,气体突破时产出气体中O2的体积分数为1.34%~3.81%,满足空气驱的安全范围.结果表明:空气泡沫驱综合泡沫驱与空气驱的稳定、耐温、耐油和较强封堵能力等优点,在红河油田具有较好适用性,为红河油田提高采收率提供技术储备.     

油藏非生物因素耗氧实验研究

注入多少氧气是好氧微生物驱油技术亟待解决的问题.采用高压氧化管作为反应器,通过分析反应前后气体组分的变化,探讨了胜利油田某区块原油、注入水和产出水的耗氧情况.结果表明:对70 ℃的油藏,非生物因素耗氧主要是氧气对原油的低温氧化作用.6.3 MPa、70 ℃,高压空气与原油充分反应12 d,平均每克原油耗氧20.15 mg,其中3.29%转化为CO2;5.8 MPa、70 ℃,高压空气与注入水体积比为1∶23,充分反应12 d,每升注入水耗氧11.12 mg,其中95.00%转化为CO2;6.3 MPa、70 ℃,高压空气与产出水体积比为1∶23,充分反应12 d,每升产出水耗氧3.98 mg,几乎完全转化为CO2.该研究工作将为空气辅助微生物驱油技术提供理论依据.     

空气流量下易燃煤层采空区遗煤氧化升温特性研究

为研究空气流量对采空区遗煤自燃的影响,基于九宫格原理设计了易燃煤层采空区的漏风通道,借助自行搭建的实验平台进行了煤自燃氧化升温实验,分析煤样耗氧速率和放热强度随煤温变化的规律。结果表明:考虑煤样空隙率时,耗氧速率有3次较为明显的峰值,第一次峰值出现在48℃左右,第二次峰值出现在75℃左右,第三次峰值出现在105℃左右;不考虑煤样空隙率时,大空气流量下,耗氧速率的3次峰值均高于第一种方法计算出的耗氧速率,在小空气流量下,耗氧速率的峰值差别不大;80℃之后,实验煤样生成的热量开始占据主导地位,放热强度与温度呈指数变化。可根据实验结果调节矿井的漏风量,来防治井下采空区的遗煤自燃。     

注空气低温氧化提高采收率技术研究

注空气低温氧化是一种提高低渗透油藏采收率比较有效的方法,它既能发挥注气的作用,又具有氧化产生的其他效果。重质原油能够部分地被低温氧化成轻质原油,放热降低原油黏度,提高原油流动能力,达到烟道气驱或N_2驱的效果,提高储量的动用程度。以辽河油田新杜1块为例,运用数值模拟技术,优化注气压力、生产井井底压力、注气速度、注气量等相关参数,并对注气提高采收率效果进行评价。     

低渗油藏注空气原油低温氧化机理

注空气技术是低渗油藏提高原油采收率的重要技术手段之一.分析注空气提高采收率机理及注空气过程中原油氧化反应机理,综述了原油低温氧化反应模型,为氧化动力学参数的计算提供理论依据.进一步分析蒸汽、压力、原油性质及储层岩石对低温氧化反应的影响.     

东辛原油组分-地层水界面扩张流变研究

从东辛原油中分离得到饱和分、芳香分、胶质、沥青质以及酸性组分,通过滴外形分析方法研究了各原油组分模拟油与地层水问的界面张力及界面扩张流变性质。结果表明,各类活性组分都具有界面活性,酯类组分的水解使得饱和分在高浓度时降低界面张力能力较强;扩张弹性随质量分数增大通过一个极大值,其高低顺序为：饱和分〉芳香分≈沥青质〉胶质≈酸性组分;饱和分中蜡组分在高浓度时以蜡晶形式析出,大大增强界面膜强度,造成较高的弹性,同时界面反应过程导致其较高的黏性。     

影响稠油粘度的化学组成灰熵分析

针对稠油高粘度特性,采用灰色关联熵分析法,以MATLAB为平台分析了稠油族组成、元素组成及主要官能团与稠油粘度之间的关系,探讨了各组成因素对其粘度的影响.分析结果表明,沥青质是影响稠油粘度的最主要的因素,胶质和芳烃起着稳定沥青质,防止其聚沉的作用;而沥青质、胶质分子中的杂元素、过渡金属元素、芳香结构和烷基侧链则会影响沥青质分子之间、沥青质与胶质分子之间的缔合.分析结果与Pfeiffer提出的沥青质-胶质复合胶体体系等结论一致,证明了在稠油化学组成对粘度的影响研究中引入灰色关联熵分析法是可靠的.这对稠油处理加工将起到推动作用.     

稠油泡沫驱起泡剂体系的研究

稠油油田泡沫驱过程中,单一起泡剂性能不稳定,针对这一难点问题,设计了一种新型泡沫驱起泡剂体系。采用Waring⁃Blender搅拌法,以泡沫综合指数和耐温抗盐性能为评价指标,对初步筛选得到的甜菜碱、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和十二烷基硫酸钠（SDS）4种起泡剂进行优选,最优起泡单剂为甜菜碱、CTAB。将两种起泡单剂进行不同比例的筛选,最终优选出质量比2∶1的CTAB与甜菜碱体系,并对其进行洗油能力测试和填砂管模拟实验。结果表明,该起泡剂体系耐温抗盐性好,洗油能力强,并且在填砂管模拟实验中对蒸汽驱加泡沫驱与蒸汽泡沫交替注入驱两种驱替方式进行对比,发现将蒸汽和泡沫流体交替注入油藏的驱油方式得到的原油采收率可达60.7%,具有一定的参考价值。     

Effect of chemical compositions on temperature susceptibility of bitumens

The viscosity of five bitumens was measured at different temperatures and the viscosity- temperature relationship was developed to evaluate the temperature susceptibility of different bitumens. The generic fractions (i e, saturates, aromatics, resins and asphaltenes) of the bitumens were separated and tested by thin-layer chromatography with flame ionization detection (TLC-FID) and the effect of chemical compositions on temperature susceptibility of bitumens was analyzed using the linear regression method. The experimental results show that the four generic fractions play an inconsistent role in the temperature susceptibility of bitumens and the correlation degree of each fraction is somewhat different. The existence of aromatics and asphaltenes can lower the sensitivity to temperature changes whereas saturates and resins may have an adverse impact on the temperature susceptibility of bitumens. As for the correlation degrees, resins show the closest correlation with the temperature susceptibility of bitumens, then asphaltenes and aromatics, and the correlation between temperature susceptibility and saturates is relatively weak.     

海上稠油低温热化学机理研究与应用

稠油油田存在汽窜、含水率上升、低产低效井等问题。针对存在问题,提出了低温热化学技术,利用自主研发的适应于海上稠油油田高效开发化学体系-磺酸盐类化学体系L⁃B,协同低温蒸汽的热作用,达到降本增效并提高驱油效率的目的。该体系的静态洗油效率达28.7%。在56 ℃与原油的界面张力为0.086 mN/m,相比于原油与地层水的界面张力降低了99.3%。120 ℃驱油效率可达65.00%,相比于同等温度蒸汽驱提高了8.50%,达到了200 ℃的驱油效果。该技术在渤海某油田应用后,单井最高日产油达32 m3,提高了52.4%,对海上稠油油田提高原油采收率研究具有一定的指导和借鉴意义。     

常减压渣油胶体稳定性与组分性质关系的研究

利用质量分率电导率法测定了大港、中东、塔河常压渣油和它们相应的减压渣油的胶体稳定性,并从组分组成和组分性质探讨了渣油胶体稳定性影响因素。样品的胶体稳定性参数为1.45～8.20,差别较大。利用液相色谱法测定了各个渣油样品各组分的平均相对分子质量和平均偶极矩。关联了组分组成和组分极性与体系胶体稳定性的关系。结果表明,胶质与沥青质的含量之比越大,胶质与沥青质的极性越接近,体系的胶体稳定性越好;重芳香分含量越高、极性越接近沥青质的极性,体系的胶体稳定性越好;饱和分和轻芳烃组分含量越高、极性与沥青质极性差别越大,体系的胶体稳定性越差。     

稠油化学组成对其粘度影响的灰熵分析

从稠油高粘度形成机制出发,采用灰色关联熵分析方法,以MATLAB为平台从计算化学角度探讨了稠油粘度特性与其组成、结构和性质之间的内在联系,考察了稠油化学组成和化学结构诸因素参与稠油高粘度形成过程的性质。由于对灰色关联分析法进行改进,不仅将稠油粘度与稠油组成关联起来,而且定量说明相关化学组成对稠油粘度的影响。结果表明,沥青质是影响稠油粘度的最主要因素,胶质和芳香烃起着稳定沥青质,防止其聚集分相的作用;而沥青质分子之间、沥青质与胶质分子之间的缔合与其分子中的杂原子、过渡金属、芳香结构和烷基侧链有着密切关系;沥青质分子中的极性部位(电负性部位)和配位基部位是引发沥青质分子聚沉的关键因素。有效降低沥青质分子内及分子之间的极性相互作用和配位作用,对稠油开采、集输及后加工处理将起到推动作用。     

聚合物传输运移能力与驱油效果关系研究

聚合物在多孔介质内扩大注入水波及体积是聚驱提高采收率的主要机理。考察了聚合物的传输运移和驱油效果。结果表明,聚合物驱油剂黏度与驱油效果不存在正相关性,等质量浓度的“抗盐”聚合物黏度（52.4 mPa?s）高于“高分”聚合物黏度（35.6 mPa?s）,但与储层孔喉结构配伍性、注入性和抗剪切性差;“抗盐”聚合物驱替整体采收率增幅（6.94%）低于“高分”聚合物驱替整体采收率增幅（18.94%）,与等黏度或等质量浓度的“高分”聚合物相比,“抗盐”聚合物的扩大波及体积能力差。     

稠油厚油层聚驱驱油效率和波及系数贡献研究

M断块属于稠油厚油层油藏,进入聚合物驱开发后如何进一步挖潜和提高采收率尤为重要。过去在提高采收率理论研究过程中主要关注的是波及体积和驱油效率对采收率的影响,对于波及体积和驱油效率对提高采收率的贡献研究较少。现有方法确定的驱油效率和波及系数存在精确度低的缺陷,且计算可靠性和准确性也无法得到验证。采用室内物理模拟实验手段,以电阻-含油饱和度关系曲线为研究基础,研究了M断块聚合物驱油过程中不同层位及不同位置驱油效率与波及体积的变化特征,探讨了聚合物驱驱油效率与波及体积对提高采收率的贡献值。结果表明,聚驱主要贡献为扩大各层波及体积,中渗层对于采收率贡献达到61.79%,其次是高渗及特高渗透层,贡献率为34.48%,而低渗层仅为3.73%。