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)...     

微生物油藏反应动力学模型的构建

为更深入了解微生物提高原油采收率机理,建立起有实验支持的微生物油藏反应动力学数学模型,从蒙古林油田水样筛选得到的一株能以烃类为唯一碳源高产生物表面活性剂鼠李糖脂的烃降解菌wj-1(经鉴定为铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa),在模拟油藏环境条件下,以石油为唯一碳源对其进行反应动力学研究,基于Logistic方程、Luedeking-Piret方程和物质守恒方程建立了该采油微生物在油藏中的菌体生长、产物合成和营养基质消耗动力学模型,并通过Origin 8.0软件对模型进行非线性拟合,得出了模型参数,经验证,模型预测值与实验值拟合度较高,表明所建立的模型能较好的描述及预测采油微生物在油藏中的反应动力学过程。     

胜利油田注空气二次采油技术评价研究

注空气技术已被成功应用于不同类型油藏以提高采收率。对注水困难的低渗透油藏来说,注空气取代注水进行二次采油以及注空气/空气泡沫进行三次采油都将受到越来越多的重视。针对注空气驱油机理和工艺特点,通过一系列实验和油藏数值模拟,研究低渗透油藏注空气提高采收率的机理及其应用。针对胜利油田低渗透轻质油藏目标区块,采用小型台架氧化反应器(SBR)进行原油氧化实验,并利用驱替装置进行氮气驱和空气驱的对比实验,评价了原油的氧化特性及空气驱的驱油效率,给出了原油-空气低温氧化动力学参数,为数值模拟提供基础数据。最后运用油藏数值模拟热采模型对注空气过程中氧化反应的热效应提高采收率进行了预测。     

基于动力学参数的火驱效果影响分析

火驱的高驱油效率主要得益于化学反应过程中放出大量的热,随着对燃烧理论的认识不断加深,火驱越来越受到人们关注,而化学反应动力学参数对火驱的工程计算就显得尤为重要。基于原油氧化实验结果,利用油藏数值模拟软件(CMG),建立火驱模型,研究火驱中各反应的反应速率,结合Arrhenius方程分析原油氧化动力学参数的改变对火驱效果的影响。研究发现活化能对焦炭燃烧的影响较大,从而影响了火驱效果,而指前因子对裂解反应的影响在一定程度上改变了火驱效果,这为提高点火成功率、设计火驱方案、认识火驱状态及调整火驱效果提供了理论依据。     

基于阶段演化特征的稠油氧化动力学

原油氧化阶段可分为低温氧化前段、低温氧化后段、燃料沉积和高温氧化4个阶段,在对各阶段氧化动力学参数的求取时,一些文献中依然应用同一反应机制函数进行计算。采用Coats-Redfern积分法对原油氧化过程中动力学参数进行计算,在假设简单反应机制函数情况下分别取反应级数为0、0.5、1进行计算,得到反应级数对氧化动力学参数的影响。通过对已有的30种反应机制函数计算得到不同原油氧化反应阶段逻辑上合理的反应机制方程及动力学参数。结果表明:在低温氧化阶段以相边界反应为主,在高温氧化阶段以三维扩散反应为主,Coats-Redfern积分法适用于计算原油氧化的动力学参数,所得到的曲线线性度较高。     

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.     

轻质油藏注空气过程中原油低温氧化反应的O2-CO2转换率

根据注空气过程中原油低温氧化反应机理和实验结果,分析氧气消耗率和CO2转换率及其影响因素。根据不同条件下原油低温氧化实验和高温氧化实验,计算分析了不同反应条件下的CO2转换率。实验结果表明,原油的低温氧化活性和CO2转化率主要受原油种类、反应温度、气体压力和砂的影响。温度和压力越高,反应速率越快,氧气消耗越完全,CO2转换率越大;加入砂后,反应速率加快,氧气消耗量增多,CO2转换率增高。与高温氧化相比,低温氧化的CO2转换率低于65%,通常在20%~50%范围内。     

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。     

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 %。     

基于多孔介质燃烧的火烧油层模拟实验

通过原油黏度测量实验和热重实验,确定了原油黏度特性和氧化反应动力学参数.在此基础上,搭建了多孔介质稠油燃烧实验系统,实现了原油在多孔介质模拟油层内的稳定燃烧,并分析燃烧过程温度变化规律.结果表明:随温度升高,原油黏度明显降低;原油氧化过程分为轻质蒸发、低温氧化反应、燃料沉积和燃烧4个阶段;预热到1 000K以后,原油在多孔介质内发生点火燃烧,最高温度可达1 210K,燃烧区温度稳定在750K左右,持续大约4h,燃烧在低供气量下无法向前推进;为保证火烧油层的燃烧波能持续传播,热源位置与空气入口应尽量布置在油层底部.     

三元复合驱油井流入动态特征研究

在用黏弹性流体本构模型描述三元复合驱地层流体流变特性的基础上,建立了三元复合驱地层流体在地层中渗流的基本微分方程,采用有限差分法对其进行了数值求解,并用拉格朗日插值法对产能进行预测,分析了流体的流变参数对产能的影响.通过对大庆油田采油四厂5口油井的产能预测结果与实测结果进行对比分析,其相对误差在20%以内,表明用黏弹性流体本构模型来描述地层流体的流变性能较好地预测油井的产能.     

基于突变论的储层边界尖点突变技术及应用研究

基于油气储层异常体及其边界处的突变特征提出了油气储层边界尖点突变技术.这种技术是将地震时间序列x(t)化为突变论中的尖点突变模型的标准形式v(x),进而可得出平衡曲面方程和分叉集方程,在此基础上,可求得突变参数,用以有效而准确地确定油气储层异常体的空间分布范围及其边界.     

多层油藏层系重组开发指标预测方法

层系重组是水驱油藏开发后期提高采收率的一项重要技术,不同的层系重组方式对应的开发效果不同,层系重组后的开发指标预测对层系重组优化起着重要的作用。基于油水两相不稳定渗流理论,建立了层系重组后的开发指标计算方法,采用隐式差分法进行压力求解,采用B-L方程计算饱和度分布。计算中考虑了储层物性参数和地层原油黏度的变化;并以注采井间各小层的渗流阻力和注采压差为权重进行单井各层产量的分配。该方法可以计算任意层系组合下的开发指标,对水驱油藏层系组合优化具有重要的指导意义。     

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。     

浅层低渗油藏压裂水平裂缝直井产能方程推导及应用

为了准确预测浅层低渗油藏压裂水平裂缝直井的产能,基于压裂水平裂缝在储集层中的分布及渗流理论,建立了浅层低渗压裂水平裂缝油藏渗流物理模型,继而推导了考虑储集层物性、流体属性、人工压裂水平裂缝及工作制度影响的浅层低渗压裂水平裂缝油藏直井产能方程。然后计算了延长长6储集层某直井产能,并进行了产能影响因素敏感性分析。结果表明,储集层垂向渗透率、原油粘度及压裂水平裂缝短半轴对产能影响较为显著,建立的直井产能方程应用简单、方便,计算结果满足工程精度。     

轻质油藏高压注空气加速量热分析实验研究

研究了鄯善轻质油藏实施注空气提高采收率的可行性,进行了鄯善油田原油同空气接触的加速量热分析实验研究,研究了高压注空气提高采收率时鄯善轻质油藏油样在油藏条件下能否自燃的问题,获得了原油与空气反应的动力学参数。研究表明,在油藏温度和压力下,鄯善轻质油藏油样等温老化7.6天后仅使温度增加8～10℃,没有观测到自燃;实际油藏能保持较好的绝热条件,在加速量热分析等温老化中没有观测到自燃并不排除在现场条件下可能发生自燃;鄯善油样与空气的氧化反应,在150～350℃有很高的反应速率,存在键断裂反应;油空气0级反应的活化能为73.0kcal/mol。研究结果为今后开展注空气设计、优化注空气工艺提供理论和技术依据。     

常规底水油藏水锥高度计算方法研究

基于静力学原理和地下流体的运动规律方程,建立了底水油藏水锥体侧斜面为曲线情况下的水锥高度模型.该模型定量地描述了水锥高度与产量、油层厚度、井径向距离以及油层渗透率、原油黏度等因素之间的关系,根据该模型可求出最大水锥高度、不同径向距离处水锥高度、无水临界产量.同时建立了底水油藏水锥高度模型的求解方法:假定油相流动为平面径向流并不考虑油相非达西流动,可以求出模型的解析解;假定油相流动为球面向心流以及考虑油相非达西流动时,只能求出模型的数值解.同时结合矿场实例分析了水锥特征,为底水油藏开发提供了参考依据.