新疆C油田注空气提高采收率可行性研究

空气驱是一种新型的提高采收率技术,其独特的低温氧化反应能够在地层中放热活化原油。本文针对新疆C油田原油开展了低温氧化实验和绝热氧化实验,通过分析氧化后油气组分来研究压力对低温氧化和绝热氧化反应的影响,揭示原油氧化反应机理,同时利用长岩心空气驱物理模拟实验对比分析了空气驱和水驱后空气驱复合驱对驱油效率的影响规律。研究结果表明,氧化压力增大可有效改善原油低温氧化进程,增强原油氧化活性,原油耗氧能力增强,氧加成反应也更明显,原油中质和重质组分增加。原油绝热氧化积聚的热效应能显著提高原油氧化效果,导致原油耗氧量增加,脱羧反应生成CO和CO2量也显著增加,高压条件下CO和CO2的生成量增加53.6 %,各组分变化更为明显。空气驱过程中,空气与原油反应,在烟道气驱、混相驱和原油膨胀等多重机理作用下,长岩心驱油效率可达40.17 %。与空气驱相比,水驱后空气驱复合驱驱油效率更高,当注入压力为36 MPa时,复合驱驱油效率为51.44 %。     

注空气改善稠油油藏蒸汽吞吐开采效果的实验研究

为改善普通稠油油藏蒸汽吞吐开发效果,利用热采比例物理模型和地层原油高压物性分析等设备,在室内开展了注空气辅助蒸汽吞吐实验研究。实验结果表明:溶解空气后的原油体积系数增大、黏度降低,原油的气体溶解能力随压力增加而增大;空气中的氧气与原油发生低温氧化反应放出热量,并且温度和压力越高,放热量越大。未反应的N2及生成的CO2等烟气起到增压助排、扩大蒸汽波及体积、提高热效率等作用,改善了蒸汽吞吐的开采效果;低温氧化反应后原油的轻质组分减少、重质组分增加,黏度有增大趋势,但高温条件下对空气辅助蒸汽吞吐的开采效果影响不大。与常规蒸汽吞吐方式相比,空气辅助蒸汽吞吐方式可提高周期油汽比、回采水率和采出程度。     

基于实验的原油氧化速率分析及应用

火烧油层作为一种利用燃烧重质组分加热地层以达到原油驱替的热力采油技术,热效率高且驱油效果明显,受到越来越多的关注。但目前火驱成功应用并不广泛,主要在于缺乏对火驱不同氧化阶段原油氧化速率认识,难以形成较为合理的注气速度,通过静态反应釜实验,测量低温阶段的压力随时间变化,进一步利用压降法计算出低温氧化反应速率,同时通过燃烧管实验,测量高温阶段反应前后的氧气含量的变化,根据气体状态方程得到高温氧化反应速率,并根据不同阶段的反应速率,结合火驱现场实际给出合理的注气速度,为后续火驱方案设计提供借鉴和指导。     

空气低温氧化原油产出气的爆炸极限研究

设计了可燃性气体的爆炸极限测定装置,通过测定其安全性和准确性均符合本实验要求。空气与原油在油藏温度和一定压力下,低温氧化后得到CO、CH4、CO2等气体,根据该产出气的组成配制模拟混合气体,研究其爆炸情况,通过人工配制,对原油低温氧化后产出气中各组分比例进行调节,研究测定了不同压力和温度条件下的被测气体爆炸极限以及最高允许氧含量。结果表明：按照产出气组分比例配制的混合气体,不会在油藏条件下发生爆炸;爆炸极限和最高允许氧含量随温度和压力条件改变而改变,高温低压条件易使混合气体发生爆炸,而低温高压条件混合气体不易发生爆炸;二氧化碳对混合气体的爆炸有一定的抑制作用。     

CO气相慢氧化动力学研究

用流动法对在裂化催化剂再生的温度、压力及CO,O_2和H_2O浓度条件下CO的气相氧化动力学进行了研究,发现在上述条件范围内的反应可根据温度及水汽浓度为三个动力学区域:低温反应区、水影响反应区及高温反应区。在低温反应区水汽对反应无影响,而在其它两区水汽对反应有较大影响。本文分别给出了这三个区域的动力学方程。     

CO_2对煤低温氧化反应过程的影响实验研究

为了深入研究CO2对煤低温氧化反应的影响,利用程序升温油浴实验装置,研究在不同CO2浓度下煤样的自燃特性。采集南屯矿煤样,破碎并筛分出混合平均粒径为4.18 mm的煤样,向试验管煤样中通入不同配比的混合气体,实验控制升温速度为0.3℃/min,供气量为190 mL/min.测定在6种不同浓度CO2气氛下的煤样低温氧化特性,实验结果表明:CO2浓度越高,煤样耗氧速率越小,CO产生率降低。在起始阶耗氧速率相差不大,煤氧复合作用以物理吸附和化学吸附为主,后期阶段以化学反应为主,变化明显。相比于空气气氛下,CO2气氛下煤样活化能有所提高,在40~100℃的温度范围内煤氧作用的活化能值由17.85 kJ/mol升高至22.71 kJ/mol,氧化反应速率降低,表明CO2的加入降低了煤的氧化反应速率,抑制了煤的氧化反应。     

煤自然发火过程中的放热特性实验研究

根据煤氧复合理论,煤自燃是由于煤和氧接触发生氧化反应放出热量引起煤温度升高达到煤的自燃点而发生的。故煤的氧化放热特性反应了煤自燃能力的强弱。为测定煤的放热能力大小本文设计了煤的氧化升温实验,并采集薛村煤矿2#煤层、4#煤层、6#煤层三组煤样进行了实验研究。实验中对低温条件下不同温度时煤样对氧气的消耗速率、CO的生成速率及CO2的生成速率进行了测定,并根据其测量值对煤样的放热强度进行了计算,绘制放热强度与温度关系的散点图。然后运用回归分析方法,分析了煤氧化升温过程中放热强度与温度的关系。在低温阶段临界温度前后煤的放热强度与温度都呈线性关系。在临界温度之前煤的放热强度较低,而达到临界温度后煤的放热强度会急剧增加。研究结果对煤自然发火的防治具有重要意义。     

CO_2水合物生成的影响因素研究

在体积350 m L的恒容反应釜中研究了CO2水合物的生成过程,实验考察了搅拌速率、温度和压力等因素对CO2水合物生成过程的影响。实验结果表明,相对静止条件下机械搅拌可以通过促进传质传热,加速CO2水合物生成过程。随着搅拌速率的增大,CO2水合物的平均生长速率从0.283 mmol/min增大到1.132 mmol/min,且搅拌速率为800 rpm时实验条件下的水合物的诱导期最短;不同实验温度(273.65 K,274.15 K,275.15 K,276.15 K)下,CO2水合物生成过程中的溶解速率、诱导期及反应速率变化不大,即受温度影响不明显;CO2水合物的生长受压力影响明显,增压可显著缩短诱导期、加快反应速率。水合物生长过程主要受客体分子浓度的影响,是动力学控制过程。3 MPa时CO2水合物的平均生长速率高达1.1 mmol/min,是2 MPa时的5倍。     

CO_2在油水混合物中的溶解度及饱和CO_2油水的密度

采用PVT法,在高压条件下测定了CO2在大庆原油和地层水中的溶解度,并计算了饱和CO2油、水相的密度和膨胀系数.实验结果表明:在实验条件下,CO2在原油和地层水中的溶解度随压力的升高而增大,饱和CO2油、水相的密度随CO2溶解度的增大而线性增大.饱和CO2液相的膨胀系数受实验压力和CO2溶解度的影响较大,受液相组成的影响很小.实验还测定了CO2在不同油水体积比混合物中的溶解度,发现恒定温度下CO2在油水混合物中的溶解度只与压力和液相组成有关,而不受其他条件影响.     

岩石矿物对超稠油氧化动力学特征的影响分析

随着注蒸汽采油经济与环境成本的增加,注空气提高采收率技术越来越受到重视,原油氧化动力学基础研究对注空气采油技术研发具有重要意义。以新疆油田某区块超稠油为研究对象,采用等转化率法,在30~600℃条件下,实验获得了不同升温速率下的原油氧化失重曲线,并计算得到原油样品的氧化活化能,进而揭示了典型岩石矿物对原油氧化活化能的影响。研究表明,该原油及其人造油砂的氧化过程呈现三个阶段:1温度小于350℃且转化率在0~0.5的中、低温氧化阶段,活化能在50~80 kJ·mol-1;2温度在350~450℃之间且转化率在0.5~0.65之间的过渡阶段,活化能从80 kJ·mol-1上升到350 kJ·mol-1左右;3温度在450℃以上且转化率在0.6~1.0的高温氧化阶段,活化能初始维持在350 kJ·mol-1左右,随着转化率增加快速下降到150 kJ·mol-1并稳定;岩石矿物可降低原油氧化的活化能,高温氧化阶段活化能降低明显,中低温氧化阶段影响相对较小;蒙脱石对原油氧化动力学特征的影响在不同氧化阶段影响不同,与石英砂原油样品相比,中低温氧化初始阶段及高温氧化阶段,蒙脱石能进一步降低氧化反应活化能。     

注空气过程轻质原油低温氧化动力学

对于埋藏较深且注水困难的低渗透油藏,空气驱可作为二次采油方法.空气驱过程中地层内部分原油将和空气中的氧气发生低温氧化(LTO)反应生成烟道气(主要是N2、CO2)和油的氧化产物.通过分析轻质原油低温氧化机制,提出改进的低温氧化反应模型;采用小型台架反应器实验求取改进模型的动力学参数(Arrhenius活化能及频率因子)...     

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。6.3MPa、70℃,高压空气与原油充分反应12d,平均每克原油耗氧20.15mg,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12d,每升注入水耗氧11.12mg,其中95.00%转化为CO2;6.3MPa、70℃,高压空气与产出水体积比为1∶23,充分反应12d,每升产出水耗氧3.9 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。     

新疆油田低渗透区块空气驱实验研究

低渗透油藏由于地层能量衰竭较快且注水困难,一次及二次采收率较低,故考虑采用注空气技术来维持地层压力、提高采收率.相对于其他气驱技术,空气驱具有来源广、成本低的显著优势.通过对C-9井区原油低温氧化实验及空气驱实验,研究了目标区块原油的低温氧化特性及油藏条件下的空气驱提高原油采收率幅度.主要从注空气安全和提高采收率潜力方面评价了空气驱低温氧化工艺的可行性.实验结果表明,在相对低温条件下C-9区块原油可以有效消耗氧气,即使氧化速率缓慢,但是考虑空气在油藏中滞留时间及氧化反应的热效率,仍可以保证注气安全,空气驱二次采油可以得到较高的采收率,但是对于剩余油饱和度低的三次采油,空气驱提高采收率的幅度相对较低.     

低渗油藏注空气低温氧化数值模拟研究

针对胜利油田低渗透油藏注空气低温氧化提高采收率,基于室内实验和数值模拟相结合的手段,通过拟合氧化实验的压力降、产出气体含量,建立了注空气低温氧化(LTO)模拟模型,评价了注空气效果影响因素的敏感性及作用机理,对比了注空气与注N2的驱油效果及经济可行性。实际应用表明,模拟与实验结果吻合较好,数值模拟方法可行;胜利油田渤南罗36断块注空气效果影响因素的重要性大小依次为注气速度、油藏温度、剩余油饱和度、油藏倾角、射孔位置等;注空气相对于注N2而言成本低,驱油效果好。为胜利油田低渗油藏注空气动态监测及方案调整提供了依据,对注空气提高采收率开发方案的制订及优化具有借鉴意义。     

轻质油油藏注空气实验研究

轻质油油藏注空气提高采收率技术在国外已进行了许多实验室研究 ,某些现场试验取得了一定的成果 .国内这方面的研究刚刚开始 .以吐哈鄯善油田的稀油为实验样本 ,通过两种实验装置研究了该轻质原油在不同温度下的氧化速度 ,发生高温氧化的温度 ,保证高温氧化的最低供气量及注空气驱油的采收率     

CO2对脱磷转炉物料和能量的影响

基于CO2在高温条件下的反应特性,建立了CO2用于脱磷炉冶炼的物料和能量分析模型,验证CO2用于脱磷炉冶炼过程参与氧化反应的可行性。在此基础上,基于某厂脱磷炉的实际冶炼工况,研究喷吹CO2对脱磷转炉温度、煤气等的影响。研究发现：当废钢比为8%和CO2利用率为85%时,CO2的喷吹比例可控制在28%以内,氧耗可降低16%,炉气中CO比例可提高约12%；同时随着CO2利用率的提高,脱磷炉的半钢温度逐渐降低,氧耗逐渐降低。     

稠油氧化阶段划分及活化能的确定

火驱是稠油蒸汽吞吐后的重要接替方法,而稠油氧化的反应阶段的划分对火驱点火乃至生产的调控影响重 大。采用热重实验对某油田稠油样品混合油砂氧化过程进行研究,绘制该稠油热失重速率曲线,呈多峰形态,结合稠 油多组分氧化理论进行氧化阶段的细致刻画,分解成低温氧化前期、低温氧化后期、燃料沉积段和高温氧化段共4 个 阶段,并明确定义了各阶段的分界点,与稠油常规认识的三阶段氧化规律相比,四阶段划分法更能刻画低温范围大、耗 时长,反应复杂的特点;用Flynn-Wall-Ozawa 法计算各阶段的反应活化能也与常规划分有较大区别。该认识对稠油火 烧油层点火阶段的热量供给具有的参考价值。     

塔河油田强底水砂岩油藏CO2/N2驱提高采收率机理

塔河油田强底水砂岩油藏开发后期,受强非均质性和底水锥进影响,大部分水平井出现了点状水淹,导致低产低效井增多,油藏含水率不断上升,井间剩余油动用难,且该油藏具有高温、高盐特点,常规提高采收率技术难以取得较好开发效果。因此,本文主要通过高温高压三维物理模型进行油藏的模拟,采用注CO2/N2（体积比为7:3）混合气提高强底水砂岩油藏采收率。一方面,CO2与原油易混相,能够大幅度地提高驱油效率;另一方面,N2具有较好的压锥效果,在一定程度上抑制了强底水快速锥进,提高油藏的波及系数。这样使“驱油”与“压锥”进行有机结合,大大提高了油藏采收率。同时,对比不同注气方式、不同注气速度和不同注采部位等驱油条件,优选注气参数。实验结果表明：注入CO2/N2后地层原油体积膨胀了21%,粘度降低了24.9%;CO2/N2混合气与原油的最小混相压力为39.62 MPa;优选出了最佳的注入参数：注气速度为1 mL/min（提高采收率幅度为14.25%）、注气方式为水气交替注入（提高采收率幅度为15.8%）、注采部位为高注低采（提高采收率幅度为14.5%）。研究结果为塔河油田强底水砂岩油藏CO2/N2混合气驱先导试验提供可靠实验依据。