重力火驱软卡原因分析及解决方案

针对重力火驱生产过程中因火线控制不当造成非烃(胶质/沥青质)沉积导致油层软卡无法生产的难题,进行了实验研究。对软卡原因进行了分析;并提出解决方案。实验结果表明:温度和空气油比是影响非烃沉积的主要因素,实验原油的自燃点为257.9℃,原油氧化到点燃可分为3个阶段,在90~170℃阶段,随着空气油比的增加,非烃含量增加,原油黏度增加,尾气CO_2含量增加,但无非烃沉积;在190~240℃阶段,非烃沉积量急剧增大,CO_2含量接近0;当温度超过自燃点时,由于原油与氧发生高温氧化裂解,非烃含量降低,原油黏度降低,尾气CO_2含量急剧增加。结合实验结果,分析认为现场软卡的主要原因是火线扩展慢造成地层大范围处于200℃左右的低温氧化,而且生产过程中尾气的无限制外排,促进了非烃的沉积,对此,从优化井网/井距、优化注气量、合理控制尾气外排和降黏辅助四个方面提出了解决方案。     

火驱生产井套管尾气回注油藏可行性室内评价

运用矿场提供的岩块、地层水及火驱生产井套管尾气等资料,设计了纯蒸汽驱替实验与蒸汽混合火驱生产井套管尾气复合驱替实验,再对驱替实验后的岩心与原油分别进行扫描电镜实验与原油族组分分析实验。结果表明,与纯蒸汽驱油相比,蒸汽混合火驱生产井套管尾气复合驱能进一步提高驱油效率9.8%;孔隙喉道变大,储层岩石原生粒间孔隙中出现直径为1μm的次生微孔隙,原油烷烃、芳香烃组分增加,非烃组分减少。火驱生产井套管尾气混入蒸汽回注油藏能改善储层孔隙性与原油族组分组成,与杜84块油藏具有很好的适应性。     

火驱尾气中H_2S与O_2化学反应热力学研究

为了研究火驱尾气回注过程中H2S与O2的化学反应趋势,判断尾气回注工艺的安全性,运用化学反应热力学模型计算了给定组分中的H2S与O2化学反应参数,分析温度对反应过程的影响,进一步确定二者的反应边界条件及爆炸极限范围。研究结果表明,现场工况条件下火驱尾气中H2S与O2发生缓慢的氧化反应,主要产物为SO2与H2O,但随着温度的升高,反应自发程度减小。同时,根据混合物爆炸极限计算可知,火驱尾气在现场回注条件下无爆炸风险。     

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。     

稠油火驱过程焦炭的化学性质与微观形貌特征分析

为了认清稠油火驱过程中焦炭的化学性质与微观形貌特征,利用室内高温高压反应釜开展了焦炭的生成实验,并对生成的颗粒状的焦炭的样品开展了有机元素、傅里叶变换红外光谱、岩石热解、扫描电镜（SEM）、CT扫描三维重建等方面的研究。研究表明：稠油火驱过程中生成的焦炭中氧元素含量增加近3倍,与原油相比具有富氧贫碳的特点,焦炭中存在含氧的官能团主要以以醛、酮、羧酸、酯、醇等大分子化合物的形式存在;焦炭的有机质成分以可裂解的S2为主,可以为稠油火驱的持续燃烧提供燃料,存在的残碳（RC）是稠油在高温高压条件下裂解缩聚生成的大分子极性化合物,在高温含氧的条件下也可以作为火驱的燃料;SEM与CT观察发现,焦炭的孔隙空间是由一系列大小不一的有机质孔洞组合而成,小孔洞与大孔洞相互连通组成一个系统的孔隙空间网络,有利于火驱过程中与氧气的充分接触。该研究将有利于认识火驱高温氧化过程中生成的焦炭的化学性质与微观形貌特征,为火驱开发的机理深化与开发方案的调整提供有力支撑。     

稠油催化水热裂解降黏实验研究

采用高温高压反应釜模拟研究了稠油在开采过程中全温度段(50～300℃)条件下的催化水热裂解降黏反应,利用元素分析仪和高效液相色谱分析了稠油元素组成和族组成变化,利用旋转流变仪测试并分析了稠油黏度变化及黏温特性,初步探讨了200℃以下的稠油催化水热裂解降黏的实质.结果表明:稠油在低温条件下水热裂解反应降黏以破坏弱化学作用力为主,稠油降黏率与重质组分减少密切相关.有催化剂存在时,稠油催化裂解作用的主要温度在150～200℃,反应24 h降黏率可达到80%以上.     

注蒸汽开发后期稠油藏火驱高温燃烧特征

新疆稠油主体开发区已进入蒸汽开发后期,需要转换开发方式,进一步提高采收率。筛选A1油藏开展火驱开发技术评价研究。分析测试结果表明,试验区经历烟道气驱、产量上升2个阶段后,进入稳产阶段;产出气体中CO2体积分数稳定在13.0%以上,原油改质作用明显、物性"一升四降";同时,氧气利用率保持在93%以上,视氢碳原子比为1.37。注蒸汽开发后期稠油藏成功实现火驱高温燃烧。     

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。     

注空气开发中稠油不同馏分氧化特性研究

应用蒸馏法将原油分离为轻质、中质、重质3种馏分,通过FT-IR及TG-PDSC手段,对比稠油不同馏分的特征官能团,分析了注空气过程中其不同反应阶段的氧化特性。结果表明:轻质馏分官能团以直链烷烃为主,中质馏分官能团以含氧基团为主,重质馏分官能团以芳香环为主。轻质馏分蒸发阶段质量损失率最大,中质馏分主导低温氧化反应,对该阶段放热量贡献最大,重质馏分在高温氧化阶段质量损失及放热量最高。利用Coats-Redfern积分法计算低温氧化阶段活化能随馏分中轻质组分含量减少而增大,重质馏分活化能整体最高;对于稠油油样,重质馏分所占比例高,350℃以上重质馏分发生高温氧化对稠油提高采收率至关重要,350℃以下主要是轻质馏分和中质馏分参与低温氧化。稠油油藏注空气火驱开采应以快速实现重质馏分高温氧化为主要目标。     

胜利油田含油污泥的燃烧特性分析

依据胜利油田含油污泥的自身性质,以含油污泥的热重试验为基础,对比分析了含油污泥燃烧与热解的热重曲线,采用热重-微商热重(TG-DTG)法确定了不同升温速率条件下的着火温度和燃尽温度,利用Coats-Redfern积分法求解含油污泥的指前因子和表观活化能,并进一步分析升温速率对含油污泥燃烧特性的影响.结果表明:随着升温速率增加,燃烧速率、着火温度和燃尽温度不断提高,含油污泥的指前因子和表观活化能有所增大.     

ICP—AES法测定油中微量金属元素

本文介绍了用灯芯燃烧法分解油样,ICP-AES法测定油中的金属元素,采用水标准代替油标准绘制标准曲线,解决了用等离子体发射光谱法难以分析粘度大的油样品和油标准不易得的困难。方法简单快速,金属元素的回收率在97-103％之间。     

S—3030型燃油添加剂的试验与应用

添加剂的问世称之为“燃烧技术革命”。通过试验表明:汽油机和柴油机,加入少量添加剂之后,动力性和经济性都有提高,而且越是技术状态差的机车,经济性提高越是显著,说明国产添加剂可以推广应用。     

油池火蔓延过程的数值模拟

本文采用Magnussen的EBU版本的湍流燃烧模型,数值模拟油池从点火到火蔓延这一燃烧过程。计算结果与他人发表的一些实验结果比较,定性合理。     

沙砾油层的着火与燃烧特性

通过实验和有关分析研究了火烧油层采油技术中所涉及的多孔介质油层着火与燃烧特性．在进行火烧油层实验的基础上，测得了油层中7个测点的温度变化，利用红外CCD拍摄了4个顺序时刻的辐射图像．结果表明，散热条件及油层的透气性等条件影响了油层的着火和燃烧区域的走向，燃烧区域向保温条件好和透气条件好的方向移动，油层的着火特性与点火器的功率有直接的关系，提高燃烧器功率可以促进着火的成功率．对实验测得的燃烧温度做Hurst指数分析，得出油层燃烧的分数维近似为1，结果表明油层的燃烧不同于流化床燃烧等常规的火焰燃烧，燃烧的紊乱程度明显低于常规的燃烧，其热量传递方式主要以辐射和导热为主，对流作用很少，提高燃烧温度对燃烧的稳定和平稳推进影响很大．     

内燃机差压式机油耗测量系统

叙述了根据直接法原理开发的内燃机差压式机油耗测量系统的工作过程、结构组成和基于Windows95的微机数据采集系统 .对该系统进行的实机试验结果表明 ,比之传统的放油秤重法 ,差压法具有精度较高、操作方便和测量省时等优点     

油环流体润滑的模拟计算

建立了油环流体润滑的数学模型，计算了油环的油膜厚度、瞬时机油量以及摩擦阻力。     

龙口油页岩半焦燃烧破碎特性研究

为了对流化燃烧中颗粒粒径分布进行研究,把固定床加热或燃烧处理后的半焦在小型流化床实验台上进行常温流化实验,对破碎特性进行研究,并且与常温流化处理和850℃流化燃烧实验进行对比,研究引发一次破碎和二次破碎的热应力、挥发分析出的膨胀压力和碰撞之间的关系,以及粒径和外形对这些力的影响。结果显示热应力和挥发分析出产生的膨胀压力导致一次破碎并改变颗粒内部结构,随着粒径增大一次破碎加剧,这种趋势受外形变化影响。燃烧增加热应力和膨胀压力加剧一次破碎。碰撞本身能造成的破碎很少,二次破碎主要由于热应力和膨胀压力降低了颗粒强度,流化时更易破碎。     

一种高效重质燃料油催化燃烧添加剂

研究开发并完成了一种高效重质燃料油催化燃烧添加剂的工业应用试验．试验表明，与不添加重质燃料油催化燃烧添加剂的运行工况相比，以1：2000的比例在重质燃料油中添加后，锅炉燃烧得到明显改善，日消耗燃料量稳定，烧嘴积碳消失，烟气中的碳黑(烟尘)量减少79．4％，氧含量降低16．7％，一氧化碳减少54．1％，二氧化碳增加19．7％，过剩空气系数降低16．0％，排烟温度降低10℃，排烟损失减少23．5％，锅炉效率提高5．2％，实际节油率为13．7％-20．0％之间．     

柴油/含水甲醇组合燃烧对柴油机性能的影响

为研究粗甲醇对柴油／甲醇组合燃烧发动机性能的影响，在纯甲醇中掺入10％的水以模拟粗甲醇，通过进气管喷射甲醇以形成均匀预混和气，进入气缸由柴油引燃的组合燃烧方式进行了试验，并与燃用纯甲醇进行了对比、结果表明，组合燃烧含水10％的甲醇对发动机性能的影响与组合燃烧纯甲醇的效果相差不多．但前者使用经济性较好．说明采用组合燃烧方式后，发动机对醇类燃料的适用性较强，这种方式可为柴油机燃用甲醇提供了一种技术途径。